Na engenharia mecânica, a chaveta é um elemento de máquina que funciona como um peça de ligação para manter um eixo fixo a outros componentes. Normalmente é feita a partir de uma barra quadrada e usinada para encaixar no rebaixo do eixo e do componente de transmissão. Assim, esse rebaixo recebe o nome rasgo de chaveta.
Ambos seguem normas de tolerância para ajuste e medidas, em função do diâmetro do eixo e furo. Isso é necessário para garantir a conexão dos elementos sem que eles se soltem.
Sistemas rotativos possuem componentes de fixação em eixos que garantem a montagem de certos componentes. Entre eles, podemos citar: acoplamentos, engrenagens, rodas dentadas e polias. A fixação mais tradicional que encontramos é a chaveta mecânica.
Qual a função da chaveta?
A função da chaveta é ser um elemento de trava mecânica que liga dois componentes e impede a rotação relativa entre eles. Sobretudo, para garantir que ambos permaneçam unidos durante a força centrífuga que exerce sobre eles. Como resultado, permite a transmissão de torque ou velocidade.
Assim, permite que eixos tenham movimento axial relativo com o componente de transmissão.
Isso se aplica principalmente em pontas de eixos de motores elétricos que se encaixam em motorredutores e acoplamentos. E da mesma forma nos eixos de saída que se conectam em polias, rodas dentadas ou engrenagens, por exemplo.
Ela é um elemento de máquina que surgiu antes mesmo da revolução industrial.
Saiba mais sobre os tipos de chavetas nesse conteúdo exclusivo. Feito especialmente por nossos especialistas para lhe ajudar a conhecer um dos principais métodos de fixação de componentes rotativos em eixos.
O que é um rasgo de chaveta?
O rasgo de chaveta é um rebaixo feito no eixo e na parte interna da peça que será fixa no eixo. Dessa forma, o rasgo deve ter a mesma geometria que o elemento de fixação. Assim, haverá um encaixe perfeito.
O rasgo de chaveta normalmente é feito com usinagem. No caso do eixo, a usinagem pode ser feita em centros de usinagem CNC, fresa, plaina ou até mesmo em tornos mecânico.
A usinagem da peça que será fixa ao eixo (como roda dentada ou polia) é feita internamente. A ferramenta utilizada é a brocha, que é forçada pela superfície do diâmetro interno da peça com uma prensa.
Tipos de chaveta
As chavetas estão disponíveis em vários formatos. Cada uma tem suas características e vantagens próprias. Dependem de qual aplicação terão.
Veja a seguir os principais tipos.
Chavetas paralelas
As chavetas paralelas recebem este nome por terem todas as faces paralelas. A face frontal pode ser quadrada (usado para eixos menores) ou retangular.
Esse é o tipo de trava mecânica mais comum em eixos. Ele transmite a rotação pelo contato direto de suas faces com as faces dos rasgos. Além disso, a fixação pode ser reforçada com a adição de parafusos ou pinos.
Chaveta de Woodruff
Este elemento de fixação de eixo, tem o nome de seu inventor, William Woodruff. Devido a seu formato, ela também tem o nome de chaveta meia lua. O lado circular se encaixa no eixo e o lado reto na peça acoplada a ele.
O formato da chaveta Woodruff reduz a concentração de tensões no rasgo feito no eixo. Dessa forma, é vantagem para eixos que operam em alta velocidade.
Como há uma certa liberdade para o elemento ficar inclinada no rasgo do eixo, seu uso se dá muito em eixos cônicos, que tem um perfil inclinado.
Chavetas de cunha encaixada
Essa peça de ligação tem o formato de cunha e apresenta uma inclinação ao longo de sua seção longitudinal. Assim, quanto mais fundo ela se encaixa no rasgo, maior será a força de contato entre ela, o eixo e a peça movida.
A chaveta de cunha encaixada dispensa parafusos de fixação. No entanto, se a força for excessiva, ela pode deslocar o centro de giro do eixo em relação ao centro da peça movida, desalinhando o conjunto.
Ela pode ter uma cabeça na ponta que serve para apoiar ferramentas durante sua desmontagem.
Chaveta plana e meia-cana
Ambas são variações da chaveta em cunha. No entanto, são um tipo de elemento de ligação que não precisa de rasgo no eixo.
Dessa forma, a fixação do elemento depende exclusivamente do atrito. Desse modo, são indicadas apenas para transmitir torques baixos.
A diferença entre elas está no formato da face que fica em contato com o eixo. A chaveta plana tem uma face completamente plana, e o eixo apresenta um rebaixo plano onde ela fica assentada.
Já a chaveta meia-cana tem uma face côncava, de mesmo raio que o eixo. Assim, a superfície de contato entre os dois é maior.
Chavetas tangenciais
As chavetas tangenciais recebem esse nome porque os rasgos são usinados tangencialmente nos eixos. Sua aplicação se dá em transmissões com torques altos.
Um lado desse elemento de fixação fica encostado na lateral do rasgo, como no caso das chavetas paralelas. O outro lado tem liberdade para deslizar sobre o eixo.
Por isso, esses componentes de acoplamento eixo-cubo são usados em dupla, com ângulos que variam entre 90º e 180º.
Este tipo de chaveta pode ter a seção transversal quadrada ou retangular. Já a longitudinal pode ter lados paralelos ou em ângulo (cunha).
Chavetas embutidas
Os rasgos para as chavetas embutidas têm o mesmo comprimento delas e são feitos fora das extremidades dos eixos. Suas extremidades são arredondadas para reduzir a quantidade de cantos vivos concentradores de tensões.
Chavetas longitudinais
As chavetas longitudinais são todas aquelas que se encaixam atravessando o eixo no seu sentido longitudinal.
Bom, até aqui vimos todas formas mais conhecidas deste elemento de trava mecânica amplamente utilizado em sistemas de transmissão que têm uma característica em comum, todos são tipos de chavetas longitudinais.
Mas, ainda há um outro tipo para aplicações específicas.
Chavetas transversais
As chavetas transversais atravessam o eixo por todo seu diâmetro, no sentido transversal. Dessa forma, ela consegue travar o eixo e a peça movida não só para o movimento rotativo, mas também para o movimento retilíneo alternativo.
Elas podem apresentar inclinação simples ou dupla. O ângulo dessa inclinação em montagens permanentes, fica entre 1:25 e 1:50. Já em uniões que são desmontadas várias vezes, é entre 1:6 e 1:15.
Tabela de chaveta
As chavetas têm suas dimensões calculadas em função do diâmetro do eixo. A tabela de chaveta é o local onde se encontram essas relações.
Essa tabela tem origem nas normas DIN 6885, para chavetas paralelas, e DIN 6888, para chavetas meia lua. Veja abaixo as duas tabelas:
Note que na tabela de chaveta paralela os valores de h não são iguais as somas de t1 e t2, que dão um resultado maior.
Isso porque enquanto h é a altura da chaveta pura, a soma de t1 e t2 dão o valor da altura da chaveta mais a folga que há entre ela e o fundo do rasgo de chaveta na peça movida. Esta folga existe para não haver interferência entre a chaveta e a peça.
Como escolher a chaveta mecânica adequada
A escolha da chaveta não deve ser feita apenas pelo “encaixe” no eixo. Para que o dispositivo de fixação cumpra bem o papel de transmitir torque entre eixo e cubo, é importante considerar o conjunto completo: tipo de máquina, esforços envolvidos, condições de operação e manutenção.
Uma chaveta escolhida apenas pela medida pode até funcionar no início, mas tende a gerar folgas, desgaste prematuro e falhas em componentes mais caros, como eixos, polias e acoplamentos.
1. Tipo de esforço e nível de torque
O primeiro ponto na seleção da chaveta é entender que tipo de esforço o conjunto vai sofrer:
- Transmissão contínua de torque ou com variações frequentes
- Presença de cargas de choque ou reversão de sentido
- Partidas frequentes, frenagens e inversões em motores e redutores
Aplicações com torque elevado, partidas constantes ou impactos exigem elementos de fixação com maior capacidade de resistência ao cisalhamento e ao esmagamento, além de comprimentos maiores. Já em aplicações mais leves, pode ser possível usar chavetas menores, facilitando montagem e desmontagem.
2. Condições de operação da máquina
As condições de operação também influenciam diretamente na escolha:
- Rotação do eixo (baixa, média ou alta)
- Ambiente de trabalho (poeira, umidade, abrasão, temperatura elevada)
- Tipo de carga acionada (bombas, transportadores, ventiladores, moinhos, britadores, etc.)
Em rotações mais altas, folgas mínimas no encaixe da chaveta podem gerar vibração, ruído e desgaste acelerado. Em ambientes agressivos (mineração, cimento, siderurgia), vale priorizar materiais e ajustes que reduzam o risco de corrosão e folga ao longo do tempo.
3. Compatibilidade entre materiais: chaveta, eixo e cubo
Outro critério importante é a relação entre o material do elemento de fixação e os materiais do eixo e do cubo:
- Chavetas em aço carbono para eixos de aço e cubos em ferro fundido ou aço
- Dureza da chaveta em relação ao eixo (em muitos casos, trabalha ligeiramente mais “macia” para sacrificar o elemento antes do eixo)
- Possibilidade de tratamentos térmicos ou superficiais quando há desgaste intenso
A escolha adequada dos materiais reduz o risco de deformações permanentes, emperramento no rasgo e danos irreversíveis no eixo, que costuma ser o componente de maior custo.
4. Ajustes, tolerâncias e folgas de montagem
O elemento de fixação entre eixo e cubo trabalha em um conjunto que envolve eixo, rasgo do eixo e rasgo do cubo. Por isso, não basta olhar apenas a largura e a altura:
- Verificar se as dimensões seguem as normas (por exemplo, DIN/ISO)
- Conferir o ajuste entre chaveta e rasgo (nem folgado demais, nem justo a ponto de dificultar a montagem)
- Avaliar a folga adequada na face superior da chaveta, quando aplicável, para garantir o contato correto nas faces laterais responsáveis pela transmissão de torque
A combinação incorreta de medidas e tolerâncias resulta em batimentos, folgas, marcações no eixo e, muitas vezes, em falhas por cisalhamento da chaveta.
5. Facilidade de montagem, desmontagem e manutenção
Por fim, é importante pensar na rotina de manutenção do equipamento:
- O conjunto será desmontado com frequência para inspeção ou troca de componentes?
- Há acesso físico fácil à chaveta na máquina instalada?
- O tipo de chaveta escolhido favorece ou atrapalha a desmontagem (por exemplo, chavetas paralelas x chavetas de meia-lua, chavetas com parafuso de fixação, etc.)?
Em máquinas com paradas programadas curtas, optar por um tipo de chaveta que facilite a desmontagem pode reduzir tempo de manutenção e custos de parada, sem comprometer a segurança da transmissão.
Cálculo e dimensionamento da chaveta
Dimensionar corretamente a chaveta é essencial para garantir que ela suporte o torque do equipamento sem sofrer deformações, falhas por cisalhamento ou desgaste prematuro. Embora muitas aplicações sigam diretamente as tabelas DIN e ISO, entender os princípios de cálculo ajuda a identificar subdimensionamentos, erros de montagem e escolhas inadequadas no campo.
1. Esforços que atuam sobre a chaveta
Como já vimos, este elemento de trava mecânica transmite torque pelas superfícies laterais e, por isso, está sujeito principalmente a dois tipos de esforços:
- Cisalhamento: tendência à ruptura da chaveta “ao meio” devido ao torque aplicado.
- Esmagamento: pressão excessiva da parede do cubo contra a lateral da chaveta, deformando o material e criando folga.
Esses dois modos de falha são os que guiam os cálculos de dimensionamento.
2. Fórmulas práticas para verificação técnica
Na engenharia mecânica, usam-se duas verificações básicas:
Resistência ao cisalhamento:
τ =
2 · T
b · L · d
Resistência ao esmagamento:
σ =
4 · T
h · L · d
Onde:
- T = torque transmitido
- b = largura da chaveta
- h = altura útil da chaveta
- L = comprimento da chaveta
- d = diâmetro do eixo
Essas equações ajudam a avaliar se o elemento de fixação escolhido tem capacidade suficiente para as condições reais de operação.
3. Comprimento adequado
O comprimento é um dos fatores que mais influencia a capacidade de transmissão. Em linhas gerais:
- Quanto maior o torque, maior deve ser o comprimento do elemento.
- Em máquinas com partidas frequentes, inversão de sentido ou cargas de choque, recomenda-se comprimentos superiores ao mínimo normativo.
- O comprimento insuficiente é uma das causas mais comuns de desgaste e folgas no rasgo do eixo.
A proporção mais adotada na prática é:
L = entre 1,0 e 1,5 vezes o diâmetro do eixo, ajustando para cima nos casos de impacto.
4. Verificações rápidas usadas no campo
Para situações do dia a dia em que o técnico precisa avaliar rapidamente se a chaveta está adequada:
- Se o elemento de fixação entre eixo e cubo apresenta desgaste lateral em pouco tempo → subdimensionamento.
- Se o eixo marca ou deforma próximo ao rasgo → comprimento insuficiente ou montagem incorreta.
- Se o conjunto vibra mesmo com polias e acoplamentos alinhados → folga entre chaveta e rasgo.
- Se a chaveta “sobe” ao montar o cubo → altura incorreta ou rasgo com tolerância aberta.
Esses sinais práticos funcionam como diagnóstico inicial antes de uma análise mais aprofundada.
Falhas comuns em chavetas, causas e manutenção preventiva
Mesmo sendo um componente simples, a chaveta é uma das partes que mais sofre desgaste em sistemas de transmissão de torque. Quando dimensionada ou instalada de forma inadequada, ela se torna o ponto fraco do conjunto, podendo gerar vibração, perda de torque, folgas no eixo e até falhas catastróficas em máquinas industriais.
Por isso, entender os modos de falha e como preveni-los é essencial para aumentar a vida útil do eixo e do cubo.
1. Folga entre chaveta e rasgo
A folga excessiva é uma das falhas mais frequentes e ocorre quando o dispositivo de fixação não preenche corretamente o rasgo do eixo ou do cubo.
Causas mais comuns:
- Usinagem fora da tolerância (largura ou profundidade do rasgo)
- Desgaste lateral por esforço cíclico
- Elemento de medida errada instalada por engano
- Ajuste produzido sem seguir norma DIN/ISO
Consequências:
- Vibração
- Batimento no acionamento
- Desgaste acelerado do eixo
- Ruídos intermitentes durante a operação
Prevenção:
- Conferir todas as medidas com paquímetro ou calibradores
- Utilizar sempre chavetas normalizadas
- Inspecionar desgaste do rasgo durante paradas programadas
2. Deformação e esmagamento da chaveta
Ocorre quando o torque excede a capacidade da chaveta, provocando deformação plástica nas faces laterais.
Causas:
- Chaveta subdimensionada
- Comprimento insuficiente
- Material inadequado para a carga aplicada
- Torque superior ao previsto (ex.: arrancadas bruscas, choques, travamento de carga)
Sinais comuns:
- Marcas profundas nas laterais da chaveta
- Cavidades deformadas no rasgo do cubo
- Dificuldade para remover o cubo do eixo
Prevenção:
- Verificação do cálculo de cisalhamento e esmagamento
- Uso de chavetas com comprimento maior para aplicações pesadas
- Inspeção de vibrações anormais no equipamento
3. Cisalhamento da chaveta (ruptura total)
Esta é uma das falhas mais críticas, quando a chaveta literalmente é “cortada” em duas partes.
Causas:
- Superação extrema do torque nominal
- Travamento súbito do equipamento
- Uso de chavetas fora de norma ou sem qualidade adequada
- Montagem com folga, criando impacto repetitivo e concentração de carga
Consequências:
- Perda imediata da transmissão de torque
- Parada não programada da máquina
- Danos em polias, engrenagens e acoplamentos
Prevenção:
- Conferir torque real do equipamento
- Usar chavetas com resistência mecânica adequada
- Eliminar folgas durante a montagem
4. Desgaste progressivo do rasgo (eixo e cubo)
O desgaste progressivo aparece principalmente quando a chaveta trabalha em condições de vibração ou impacto constante.
Causas:
- Sobrecarga cíclica
- Montagem incorreta
- Chaveta usada por muito tempo sem reposição
- Rasgos com tolerância aberta ou usinagem inadequada
Sinais no equipamento:
- Folga crescente ao longo do tempo
- Pequenos fragmentos metálicos próximos ao acoplamento
- Ruídos intermitentes em baixa rotação
Prevenção:
- Troca periódica da chaveta em máquinas críticas
- Verificação dimensional do rasgo a cada parada
- Ajuste ou recuperação do eixo quando necessário
5. Mau alinhamento entre eixo e cubo
Embora o desalinhamento seja um problema de acoplamentos, ele também afeta diretamente a chaveta.
Causas:
- Instalação incorreta do conjunto
- Desgaste dos rolamentos
- Polias ou engrenagens montadas de maneira forçada
Consequências:
- Esforços laterais na chaveta
- Esmagamento assimétrico
- Vibração e ruído
Prevenção:
- Sempre alinhar o eixo antes da montagem
- Conferir rolamentos e suportes
- Evitar impactos ao instalar o cubo
Manutenção preventiva da chaveta
Para aumentar a confiabilidade e reduzir falhas, recomenda-se incluir a chaveta na rotina de inspeção da manutenção:
- Inspeção visual a cada parada programada
- Verificação de folga com calibradores ou medidor de ganho
- Conferência do torque, especialmente após intervenções no acionamento
- Análise de vibração, que pode indicar folgas no conjunto eixo–cubo
- Troca proativa em equipamentos de alta criticidade (moinhos, redutores, britadores, transportadores pesados)
- Uso exclusivo de chavetas normalizadas (DIN, ISO ou ABNT equivalente)
Exemplos de montagens de chavetas
Como vimos até aqui, estes elementos de fixação são usados para conectar peças de sistemas de transmissão de potência. Veja a seguir os principais tipos de montagem com chavetas em máquinas industriais.
Chaveta de Eixo
Um eixo é um elemento usado para transmitir a potência e o torque. Eles são feitos em formatos diferentes, mas a maioria tende a ter seções transversais circulares sólidas ou tubulares.
Os eixos transmitem energia de um dispositivo de acionamento ou fonte de energia diretamente para uma carga. Eles podem estar acoplados a engrenagens, polias e rodas dentadas para transmitir rotação e torque por meio de engrenamento direto, correias e correntes, respectivamente.
A montagem de chaveta em eixos é a mais comum em elementos de máquinas de transmissão. O eixo com chaveta é a forma de junção mais resistente e a que permite a transmissão de toques mais altos.
Acoplamentos
Acoplamentos são elementos de máquinas que unem um eixo motor a um eixo movido. É muito comum que os acoplamentos tenham um elemento flexível para acomodar eventuais desalinhamentos e vibrações.
Em aplicações onde há risco escorregamento no eixo, é necessário fazer a fixação do acoplamento com um elemento de fixação.
Desse modo, a chaveta trava o acoplamento no eixo e garante a transmissão de força, mesmo com altos torques.
Essa montagem é preferencial em acoplamentos para transporte de cargas pesadas, como nas correias transportadoras.
Engrenagens e rodas dentadas
As engrenagens trabalham em contato direto umas com as outras, enquanto as rodas dentadas fazem a transmissão por correntes.
Em ambas, o engrenamento é passível de escorregamento no eixo se a montagem for apenas por atrito ou interferência.
Por este motivo, a montagem de engrenagens e rodas dentadas com elemento de trava mecânica no eixo é a mais comum em aplicações industriais.
Polia
A polia é usada em transmissões por correias. Na maioria dos casos, como em correias em V e correias planas, a correia adere à polia devido à força de atrito.
A exceção é a correia sincronizadora (também conhecida por correia dentada), em que o contato entre a polia e a correia é feito pelo encaixe nos sulcos da polia sincronizadora.
As polias também podem ser fixas aos eixos com parafusos. Porém, este tipo de montagem só é recomendado para transmissão de torques baixos, pois a força que une o parafuso ao eixo é apenas a força de atrito.
Em transmissão de potência maiores, o melhor é a fixação por chaveta. A montagem de polia com trava mecânica também traz a vantagem de demandar menos espaço que o parafuso. Visto que este precisa de um cubo estendido na polia para ser parafusado ao eixo.
Facilidade de manutenções corretivas em montagens com trava mecânica
A manutenção corretiva só ocorre depois que uma falha acontece. Por isso, ela demanda a parada da máquina e pode ser muito custosa por causa do tempo de inatividade do equipamento.
Nesse sentido, a quebra de uma chaveta impacta menos nos custos de manutenção. Ou seja, é mais barato do que repor um eixo, engrenagem, polia ou roda dentada. Pois, essas peças são mais caras e sua substituição é mais trabalhosa.
Além disso, o elemento de fixação pode ser fabricado com muito mais facilidade que as peças do sistema de transmissão.
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