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Prof. Dr. Francisco José de Almeida

4. UNIÃO EIXO-CUBO

4.1. Introdução

O cubo é normalmente uma peça cilíndrica que fica em contacto com o eixo, podendo fazer parte de uma engrenagem, um volante, polia ou acoplamento qualquer. 4.1.1. Tipos de Uniões Eixo-Cubo O cubo pode ser acoplado ao eixo através de: (a) união por atrito: que pode ser ajuste com interferência, ajuste forçado ouassento cônico; (b) união encaixada: que pode ser pino transversal, chaveta plana, ranhuras múltiplas, por dentes ou por perfil K; (c) união encaixada sob tensão: que pode ser chaveta inclinada, chaveta inclinada embutida, chaveta cônica, chaveta tangencial, perfil K com ajuste forçado ou assento cônico com chaveta, (d) união soldada: que pode ser por difusão ou por fusão. 4.1.2. Adequação das UniõesEixo-Cubo Dependendo do tipo de aplicação, são adequados: (a) para pequeno momento de torção: pinos transversais, ajuste com interferência e chaveta côncava; (b) para momento de torção em sentido único: pino transversal e chaveta plana; (c) para momento de torção em sentido alternante: chaveta inclinada e ajuste forçado com grande interferência; (d) para momento de torção em sentido alternante, comchoques: ajuste forçado transversal com dilatação térmica, chaveta tangencial, ranhura múltipla e perfil K com ajuste forçado; (e) para grande momento de torção: ajuste com dilatação térmica, ranhuras múltiplas, por dente e perfil K;

União Eixo-Cubo

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Ainda, pode -se ter: (a) para cubo com eixo axialmente móvel: chaveta deslizante e ranhurasmúltiplas; (b) para cubo facilmente desmontável: ajuste forçado, ajuste cônico, chaveta plana, ranhuras múltiplas e perfil K; (c) para cubo com montagem posterior: chaveta côncava, ajuste forçado e bucha cônica, (d) para cubo de paredes finas: por dente e rosca com encosto axial, para única direção. 4.1.3. Concentração de Tensões Toda união eixo-cubo é submetida à torção do eixo e do cubo montado,causando portanto um acúmulo de tensões na região. Assim, é conveniente aumentar o diâmetro do eixo, nesta região, em aproximadamente 20 a 30%, ou elevar a resistência do material do eixo por meio de têmpera ou deformação plástica superficial. 4.2. Dimensionamento do Cubo L ≅ x⋅3 Mt s ≅ y⋅3 Mt s' ≅ y' ⋅ 3 M t L, s e s’ em [cm], com Mt em [kgfcm] Os valores de x, y e y’ são fornecidos pela tabela. União Eixo-Cubo

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4.3. Uniões por Adaptação de Forma

4.3.1. Tipos: (a) Pinos longitudinais e transversais: econômicos e adequados para pequenos momentos de torção; (b) Chavetas plana e meia-lua: a união por chaveta plana é mais comum para momento de torção de sentido único; este tipo de união permite movimento axial entre eixo e cubo e não gera forçaexcêntrica no cubo; para pequenos momentos de torção, utiliza-se chaveta meia lua, mais econômica; (c) Ranhuras múltiplas: ou eixo entalhado, é recomendado para torque elevado e com choque, permitindo ainda cubos deslizantes; (d) União por dentes: devido aos pequenos dentes, eixo e cubo são menos enfraquecidos; seu inconveniente é a componente radial gerada; (e) Perfil K: mais caro, exige maquináriomais complexo; sua vantagem é que permite grandes momentos de torção. 4.3.2. Pino transversal F ≤ τ adm A M F= t d 2 π ⋅ d pino 2 A= ⋅2 4 2⋅Mt ⋅4 4⋅Mt ⇒ ≤ τ adm ⇒ d pino = 2 π ⋅ d ⋅ τ adm π ⋅ d ⋅ d pino ⋅ 2

τ=

Valores práticos de dpino / d = 0,20 ≈ 0,30

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4.3.3. Pino longitudinal (chaveta redonda)

(a) Cisalhamento do pinoτ=

F ≤ τ adm A M F= t d 2 A = d pino ⋅ L pino 2⋅Mt 2⋅Mt ≤ τ adm ⇒ L pino ≥ d ⋅ d pino ⋅ L pino d ⋅ d pino ⋅τ adm



(b) Esmagamento do cubo F ≤ padm A M F= t d 2 d pino A = L pino ⋅ 2 2⋅Mt ⋅2 4⋅Mt ⇒ ≤ padm ⇒ L pino ≥ d ⋅ L pino ⋅ d pino d ⋅ d pino ⋅ p adm p= Valores práticos de dpino / d = 0,13 ≈ 0,16 Comprimento do pino Lpino = 1,0 d ≈1,5 d 4.3.4. Chaveta plana A força tangencial P é...
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