INSTITUTO FEDERAL MINAS GERAIS – CAMPUS BAMBUÍ
Curso Superior Engenharia de Produção
Disciplina: Elementos de Máquinas
Eixos e Árvores
Filipe Henrique Silva Ramos
Bambuí-MG-Brasil 2013
FILIPE HENRIQUE SILVA RAMOS
Eixos e Árvores
Trabalho apresentado como parte dos requisitos da disciplina Elementos de Máquinas pelo professor Diogo Santos Campos.
Bambuí-MG-Brasil 2013
Sumário
1 INTRODUÇÃO ... 4
2 EIXOS E ÁRVORES ... 5
2.1 MATERIAIS DE FABRICAÇÃO DOS EIXOS E ÁRVORES ... 6
2.2 FORÇAS AXIAIS E RADIAIS... 6
2.2.1 Para forças Radiais ... 7
2.2.2 Para forças Axiais ... 7
2.3 TIPOS E CARACTERÍSTICAS DE EIXOS E ÁRVORES ... 8
2.3.1 Eixos Maciços ... 8 2.3.2 Eixos Vazados ... 8 2.3.3 Eixos Cônicos ... 9 2.3.4 Eixos Roscados ... 9 2.3.5 Eixos-árvore Ranhurados ...10 2.3.6 Eixos-árvore Estriados ...10 2.3.7 Eixos-árvore Flexíveis ...11 3 CONCLUSÃO...12 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...13
1 Introdução
Os elementos de máquinas são divididos em cinco grandes grupos: elementos de fixação, elementos de apoio, elementos de vedação, elementos elásticos e elementos de transmissão. Os eixos e árvores fazem parte dos elementos de transmissão.
Os elementos de transmissão são aqueles que quando montados formam um sistema de transmissão que transferem potência e movimento a outro sistema.
Os eixos e árvores são elementos onde são montadas as engrenagens, rolamentos, volantes, entre outros. Fazendo uma analogia ao corpo humano, pode-se considerá-los como sendo a coluna vertebral que transmitem movimentos a toda estrutura de braços, pernas, mãos e pés. Assim, eles possuem a mesma função e são os principais elementos da estrutura física de uma máquina.
2 Eixos e Árvores
Eixos são elementos fixos ou em rotação que servem apenas para apoiar peças de máquinas fixas, móveis ou oscilantes. Não estão sujeitos a momentos de torção.
Já as árvores são elementos rotativos ou estacionários, geralmente de seção circular, que tem montados sobre si elementos como engrenagens, polias, volantes, manivelas, rodas dentadas e outros elementos de transmissão. Podem ser submetidas a esforços de flexão, tração, compressão ou torção, atuando isoladamente ou de forma combinada.
Os eixos e árvores podem ter perfis lisos ou compostos (em que são montadas as engrenagens, polias, rolamentos, volantes, manípulos etc.) e serem fixos ou giratórios.
No caso dos eixos fixos, os elementos (engrenagens com buchas, po lias sobre rolamentos e vo lantes) é que giram. Já quando se trata de eixo-árvore giratório, o eixo se mo vimenta juntamente com seus elementos ou independentemente deles como, por exemplo, eixos de afiadores (esmeris), rodas de trole (trilhos), eixos de máquinas-ferramenta, eixos sobre mancais.
“Quanto a sua seção transversal, eixos e eixos-árvore podem ser maciços ou ocos. Podem ser redondos, quadrados, sextavados, ranhurados, etc.”(GENEROSO, 2009)
2.1 Materiais de fabricação dos eixos e árvores
Como os eixos e árvores são elementos de transmissão os materiais mais indicados para a fabricação são os materiais metálicos por apresentarem melhores propriedades mecânicas. O material a ser utilizado varia de acordo com o tipo de solicitação, assim para:
Eixos com pequena solicitação mecânica: são fabricados em aço ao carbono; Eixo-árvore de máquinas e automóveis: fabricados em aço-níquel;
Eixo-árvore para altas rotações ou para bombas e turbinas: são fabricados em aço cromo-níquel;
Eixo para vagões: são fabricados em aço-manganês;
Eixos e árvores com finalidades específicas: podem ser fabricados em cobre, alumínio e latão.
2.2 Forças Axiais e Radiais
As forças axiais têm direção perpendicula r (90º) à seção transversal do eixo, como pode ser visto na figura 02. Enquanto as forças radiais têm direção tangente ou paralela à seção transversal do eixo.
2.2.1 Para forças Radiais
Para suporte de forças radiais, usam-se espigas retas, cônicas, de colar, de manive la e esférica (ver figura 03).
FIGURA 03 – Tipos de espigas utilizadas para forças radiais.
2.2.2 Para forças Axiais
Para suporte de forças axiais, usam-se espigas de anéis ou de cabeça.
2.3 Tipos e características de eixos e árvores
Conforme suas funções, uma árvore pode ser de engrenagens (em que são montados mancais e rolamentos) ou de manivelas, que transforma movimentos circulares em mo vimentos retilíneos.
Quanto ao tipo, os eixos podem ser roscados, ranhurados, estriados, maciços, vazados, flexíve is, cônicos.
2.3.1 Eixos Maciços
A maioria dos eixos maciços (ver Figura 02) tem seção transversal circular maciça, com degraus ou apoios para ajuste das peças montadas sobre eles. A extremidade do eixo é chanfrada para evitar rebarbas. As arestas são arredondadas para aliviara concentração de esforços.
FIGURA 05 – Demonstração de um eixo maciço.
2.3.2 Eixos Vazados
Normalmente, as máquinas-ferramenta possuem o eixo-árvore vazado, como pode ser visto na figura 03, para facilitar a fixação de peças mais longas para a usinagem. Temos ainda os eixos vazados empregados nos motores de avião, por serem mais leves.
FIGURA 06 – Demonstração de um eixo vazado.
2.3.3 Eixos Cônicos
Os eixos cônicos devem ser ajustados a um componente que possua um furo de encaixe cônico. A parte que se ajusta tem um formato cônico e é firmemente presa por uma porca. Uma chaveta é utilizada para evitar a rotação relativa.
FIGURA 07 – Acima a representação de um eixo cônico.
2.3.4 Eixos Roscados
Esse tipo de eixo é composto de rebaixos e furos roscados, o que permite sua utilização como elemento de transmissão e também como eixo prolongador utilizado na fixação de rebolos para retificação interna e de ferramentas para usinagem de furos (ver Figura 05).
FIGURA 08 – Imagem representativa de um eixo roscado.
2.3.5 Eixos-árvore Ranhurados
Como se pode observar na figura 06, esse tipo de eixo apresenta uma série de ranhuras longitudinais em torno de sua circunferência. Essas ranhuras engrenam-se com os sulcos correspondentes de peças que serão montadas no eixo. Os eixos ranhurados são utilizados para transmit ir grande força.
FIGURA 09 – A imagem acima representa um eixo-árvore ranhurado.
2.3.6 Eixos-árvore Estriados
Os eixos-árvore estriados caracterizam-se por garantir uma boa concentricidade com boa fixação. Também são utilizados para evitar rotação relativa em barras de direção de automóveis, alavancas de máquinas etc.
FIGURA 10 – Representação de um eixo-árvore com estrias.
2.3.7 Eixos-árvore Flexíveis
Consistem em uma série de camadas de arame de aço enroladas alternadamente em sentidos opostos e apertadas fortemente. O conjunto é protegido por um tubo flexível e a união co m o motor é feita mediante uma braçadeira especial com uma rosca. São eixos empregados para transmitir movimento a ferramentas portáteis (roda de afiar), e adequados a forças não muito grandes e altas velocidades (cabo de velo címetro, ver figura 08).
FIGURA 11 – Acima a representação de um eixo-árvore flexível e sua aplicação (cabo do velocímetro de uma moto).
3 Conclusão
Portanto, eixos e árvores são elementos integrantes do grupo de transmissão. São os principais elementos físicos de uma máquina, pois a partir deles que há a transmissão de movimentos para outros componentes presentes, como engrenagens, volantes, entre outros. Eixos são elementos fixos ou em rotação que servem apenas para apoiar peças de máquinas fixas, móveis ou oscilantes diferenciando-se, assim, das árvores que são rotativas ou estacionárias, geralmente de seção circular, que tem montados sobre si elementos.
Referências Bibliográficas
GENEROSO, Daniel João. Elementos de Máquinas – Módulo 3 Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia de Santa Catarina. Araranguá. 2009. Disponível em:< https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/images/9/9c/Apostila_elementos_de_maquinas.pdf > Acessado em: 23/06/2013.
