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[pic 1]       UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS        [pic 2]

ESCOLA DE ENGENHARIA

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA

PROJETOS MECÂNICOS

TURMA: N1

RENATO SORAGGI FONTELA GRIECO

MATRÍCULA: 2009019231

Acoplamento Mecânico Flexível

BELO HORIZONTE, MARÇO DE 2014

1 - Introdução

   Acoplamento é um conjunto mecânico empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores (ou eixos). Eles podem ser classificados em:

   - Fixos (ou rígidos): são acoplamentos que não possuem flexibilidade, não absorvem choques e vibrações, são torcionalmente rígidos, não admitem desalinhamento e por  isto, seu alinhamento deve ser feito com precisão afim de se evitar vibrações.

   - Flexíveis: são elementos mecânicos com a finalidade de absorver desalinhamento entre eixos.

   Os acoplamentos rígidos podem ser divididos em três tipos:

   - Flanges: Adequado à transmissão de potência elevada em baixa velocidade. A conexão dos dois flanges é feita através de saliências e parafusos ajustados à carga de cisalhamento.

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Figura  1 - Acoplamento rígido de flanges

   - Com luva de compressão: Este tipo é formado por uma luva partida ao meio. Os eixo ficam firmemente presos por este acoplamento que pode ter a ajuda de uma chaveta na transmissão de movimento.

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Figura  1 - Acoplamento rígido com luva de compressão

   - Disco ou pratos: São acoplamentos utilizados para suavizar a transmissão em árvores cujo movimento é brusco e onde o alinhamento perfeito não é garantido.

2 - Objetivos

   - Entender o princípio de funcionamento de um acoplamento mecânico rígido de flanges;

   - Dimensionar um sistema deste tipo para transmitir uma potência a uma dada rotação especificada:

N = 105 cv

n = 850 rpm

   - Elaborar um desenho de fabricação do conjunto calculado.

3 - Memória de cálculo

 3.1 - Procedimento de cálculo

- Cálculo do eixo

   O diâmetro d do eixo foi calculado a partir da equação abaixo:

[pic 5]

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    (foi utilizado o menor valor de )[pic 7][pic 8]

 são constantes que levam em consideração carregamentos dinâmicos e valem, respectivamente, 1,3 e 1,2,   são os limites de escoamento e resistência, respectivamente, do material escolhido para o eixo, neste caso um SAE 1030 (para valores de  ver anexo 1).[pic 9][pic 10][pic 11]

- Cálculo da chaveta

   Para uma chaveta com dimensões mostradas abaixo, os valores de b e h são apenas função do diâmetro do eixo no qual ela será montada. Já para o valor de  existem duas hipóteses: ou a chaveta falha por cisalhamento, ou ela falha por compressão. Abaixo estão as equações que permitem determinar o comprimento da chaveta para ambos os casos de falha. [pic 12]

[pic 13]

[pic 14]

onde:

[pic 15]

[pic 16]

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e FS é o fator de segurança utilizado para dimensionamento da chaveta, que foi de 1,5.

- Cálculo dos parafusos

   Para determinar os parafusos que serão utilizados para a junção dos flanges, precisamos determinar a força a que cada parafuso estará sujeito, que é dada pela equação abaixo:

[pic 18]

[pic 19]

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   Com a força atuante em cada parafuso, pode-se determinar tensão a que o parafuso estará sujeito e com isto determinar a classe de resistência (CR) para o conjunto porca-parafuso (para classes de resistência de parafusos e porcas ver anexo 2). Para determinação do diâmetro do parafuso utlizado, utilizou-se como regra que   ( é o diâmetro do parafuso).[pic 21][pic 22]

[pic 23]

e  é o diâmetro interno do parafuso.[pic 24]

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onde o  é o fator de segurança utilizado para dimensionamento dos parafusos, que foi de 4.[pic 26]

- Cálculo do flange

   Para cálculo do flange, existem 3 hipóteses: falha por cisalhamento à torção, compressão na chaveta ou cisalhamento puro. Abaixo estão os cálculos para as três hipóteses e através do maior valor obtido de , escolheu-se o material no anexo 1.[pic 27]

Cisalhamento à torção

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[pic 30]

Compressão na chaveta

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[pic 33]

onde  são dimensões da chaveta e FS é o fator de segurança e vale 3.[pic 34]

Cisalhamento puro

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3.2 - Resultados

Símbolo	Resultado	Unidade	Elemento	Hipótese
N	105,00	cv	-
N	850,00	rpm
Mt	88471,76	kgf.mm	Eixo
τt	7,80	Kgf/mm²
d	44,83	mm
b	14,00	mm	Chaveta
h	9,00	mm
σc	17,33	Kgf/mm²
τc	10,40	Kgf/mm²
Ft	3946,69	kgf
l	24,31	mm	Cisalhamento
l	75,62	mm	Compressão
Dcp	150,00	mm	Parafusos
Fa	1179,62	kgf
z	8	-
Fp	1474,53	kgf
Ai	86,03	mm²
σt	17,14	Kgf/mm²
C.R (parafuso)	8.8	-
C.R (porca)	12.0	-
dp	12	mm
p (passo)	1,25	mm
Dc	100	mm	Flange
τt	1,33	Kgf/mm²
σr	6,67	Kgf/mm²	Cisalhamento à torção
σc	10,40	Kgf/mm²
σr	31,20	Kgf/mm²	Compressão na chaveta
m	33,75	mm
t	5,25	mm
τc	3,18	Kgf/mm²
σr	15,89	Kgf/mm²	Cisalhamento puro