Elementos de máquinas: conheça os principais, suas funções e como escolhê-los!

As máquinas são dispositivos feitos pelo homem com o objetivo de realizar um trabalho. Contruídas com componentes denominados de elementos de máquinas. Este trabalho sempre envolve algum tipo de movimento e de transferência de energia. Esse é o princípio básico por trás de bombas, esteiras rolantes, veículos, fresadoras, e qualquer outra máquina que conhecemos.

Os principais elementos trabalham em movimento, mas também existem outros que servem para unir e dar apoio à máquina.

Os elementos de máquinas devem trabalhar ordenadamente para que a máquina realize o seu trabalho e para evitar defeitos como vibrações e falhas nas peças. Por isso, é preciso saber para que servem os principais elementos mecânicos e como escolhê-los.

Você verá neste artigo quais são os elementos de máquinas mais importantes na [transmissão de potência em equipamentos industriais]. Fique por dentro de quais são suas funções e como escolher os melhores componentes para seu projeto. Acompanhe!

O que são elementos de máquinas?

Elemento de máquina é uma unidade que, em conjunto com outros componentes, formam sistemas elementares em uma máquina ou um mecanismo. Portanto, todo mecanismo ou máquina é composto por uma determinada quantidade de itens. Este número pode ser maior ou menor, a depender da complexidade de projeto.

São componentes fundamentais em uma máquina. Mesmo a menor parte de uma máquina, que consiga desempenhar uma função específica, é um elemento de máquina.

Qual a importância dos elementos de máquinas na indústria?

Antes de tudo, os elementos de máquina são a base do funcionamento dos equipamentos industriais. Logo, a qualidade de fabricação e os cuidados com eles, são fundamentais para que as máquinas funcionem com precisão e tenham uma vida útil desejada.

Classificação dos elementos de máquinas

• Elementos de propósitos gerais: são elementos comuns à maioria das máquinas. Divididos em três grupos:
  • Elementos de fixação: conectam partes das máquinas e as mantêm unidas, como parafusos, porcas, rebites, etc.
  • Elementos de transmissão: são os mais importantes, pois sem eles as máquinas não realizam trabalho. Exemplos deles são rolamentos, correias de transmissão, engrenagem, acoplamentos, eixos, correntes industriais etc.
  • Elementos de apoio: dão suporte às máquinas ou a partes delas, como bases das carcaças, pés de apoio e mancais.
• Elementos especiais: são elementos específicos para um tipo de máquina, como as pás em ventiladores e os pistões em motores de combustão.

Principais elementos de máquinas usados em transmissão de potência nas indústrias

Como foi dito anteriormente, os elementos mais importantes são os elementos de transmissão, por serem os responsáveis pelo movimento das máquinas e a realização de trabalho.

A lista a seguir explica as funções dos principais elementos de transmissão, além de mancais e vedações.

1. Rolamento

Os rolamentos são elementos de máquinas que auxiliam na rotação de eixos. Vários equipamentos industriais usam rolamentos, como: motores, bombas e tornos.

Os rolamentos reduzem o atrito entre as superfícies dos eixos e a dos elementos nos quais os eixos giram. Por exemplo, mancais, polias e engrenagens.

Sem eles, haveria um desgaste muito grande entre as superfícies dessas peças. Consequentemente, teriam um tempo de vida útil muito curto.

Um rolamento é composto por um anel interno, anel externo e elementos rolantes, que são a parte principal dele. Os tipos de elementos variam em forma e cada um deles tem uma função diferente.

Os fatores para escolha de um tipo de rolamento são, sobretudo:

• direção e o tamanho da carga,
• velocidade de trabalho,
• temperatura,
• lubrificação,
• condições do ambiente de trabalho,
• entre outras.

Saiba mais em nosso artigo sobre Seleção de um rolamento para o eu projeto.

2. Mancal

Os mancais são apoios que tem como finalidade [suportar os eixos]. Dentro deles vão elementos que servem para reduzir o atrito entre o mancal e o eixo. O primeiro deles você viu na seção anterior, o rolamento.

O outro tipo de elemento é a bucha, presente nos chamados [mancais de deslizamento].

A diferença entre esses dois tipos de mancais são:

• Mancal de rolamento: indicado para eixos que giram em alta velocidade e que provoquem pouco atrito;
• Mancal de deslizamento: usado em eixos pesados e que giram em baixa rotação.

Os mancais são fabricados em aços ou ferros fundidos, inteiriços (mancal monobloco) ou dividido em duas peças (mancal bipartido). Os mancais bipartidos são mais fáceis de montar e desmontar devido ao seu design.

Engrenagem

A engrenagem é um elemento de transmissão mecânica usado principalmente ​​para transferir movimento e potência entre componentes de uma máquina.

Elas trabalham em pares, [encaixando seus dentes nos dentes de outra]. Este engrenamento evita o deslizamento durante o processo de transmissão.

As vantagens das engrenagens sobre outros sistemas de transmissão são:

• Perda mínima de potência na transmissão devido ao engrenamento;
• Precisão em determinar as relações de redução de velocidades;
• Durabilidade das peças.

Existem vários tipos de engrenagens, mas as classificações mais comuns são:

• Engrenagens de dentes retos: alta eficiência de transmissão e montagem de engrenagens em eixos paralelos;
• Engrenagens de dentes cônicos: boa eficiência na transmissão de potência e montagem em eixos perpendiculares, mudando a direção da saída da transmissão;
• Engrenagem de coroa e parafuso sem fim: menor eficiência de transmissão com montagem em eixos não paralelos que estão em planos diferentes.

Saiba tudo sobre engrenagem em nosso Guia completo sobre engrenagens e seus tipos.

Roda dentada

As rodas dentadas parecem com as engrenagens porém, funcionam com correntes ou correias sincronizadoras.

Assim como as engrenagens, elas também são usadas para transmitir potência com alta eficiência entre dois eixos.

Uma das vantagens das rodas dentadas é que a relação de transmissão entre elas também pode ser determinada com precisão. Basta calcular a proporção certa entre os dentes da coroa dentada motriz e a movida.

As rodas dentadas são selecionadas de acordo com seus diâmetros, número de dentes e número de carreiras. Rodas dentadas com múltiplas carreiras são usadas para transmitir [torques mais altos] em um mesmo diâmetro.

Os materiais mais comuns usados em rodas dentadas são os aços e ferros fundidos, que apresentam elevada resistência mecânica. Elas também podem ser tratadas termicamente para suportar condições mais adversas.

Contudo, com o avanço da engeharia de materiais, outros materiais também são utilizados na sua fabricação. Por exemplo: Nylon, Polietileno, Poliuretano, Alumínio, entre outros.

Correntes industriais

As correntes industriais de transmissão trabalham em conjunto com as rodas dentadas para transmitir potência de um eixo a outro.

A vantagem no uso de correntes industriais é que elas permitem que os eixos motriz e movido estejam afastados.  Além disso, possuem eficiência de transmissão de até 98%, e a relação de velocidade entre os eixos é mantida constante durante o serviço.

As correntes são ideais para transmissão de cargas elevadas em baixas velocidades devido a seu design.

O [sistema por correntes] também é excelente para resistir a condições ambientais adversas. Elas também são fáceis de serem lubrificadas, facilitando a manutenção.

As correntes variam em design a depender da carga e velocidade de uso.

Alguns tipos de correntes são:

• Correntes de rolo;
• Correntes de bucha;
• Corrente de passo duplo;
• Corrente de placa reta;
• Corrente de pino oco.

Correia de transmissão

As correias são elementos de máquinas usados para transmissão de força em conjunto com polias.

Elas são feitas de materiais flexíveis e conectam vários eixos rotativos, na maioria das vezes paralelos.

As correias de transmissão são fabricadas em formatos diferentes. De acordo com suas aplicações. Principalmente em relação ao torque e velocidade a ser transmitida. Além disso, considera-se a distância e posicionamento entre eixos.

Nesse sentido, as correias industriais são mais exigidas.

Os principais tipos de correias de transmissão são:

• Correias planas: oferecem uma eficiência de transmissão de até 98%; mas são adequadas apenas para cargas baixas.
• Correias em V: são as mais usadas para transmissão de força, transmitindo, com um mesmo nível de tensão, mais potência que as correias planas.
• Correias com nervuras: as nervuras são no sentido da correia, e servem para aumentar a área de contato com as polias.
• Correias sincronizadoras: elas possuem sulcos perpendiculares à correia, que se encaixam nas polias e garantem precisão na relação de transmissão.

Polia

As polias são os elementos de máquina em forma de volante que trabalham em conjunto com as correias.

Por esse motivo, os perfis das polias variam de acordo com os perfis diferentes das correias.

As principais vantagens dos sistemas de transmissão por correia e polia são:

• O acionamento por polia alivia o impacto da carga;
• Operação mais suave, com baixo nível de ruído e vibração;
• Não requerem [lubrificação];
• São relativamente baratos de produzir;
• A precisão do ajuste do sistema não precisa ser tão alta;
• Elas podem ser montadas sobre eixos distantes;
• As polias não precisam estar na mesma direção para que uma correia passe por elas.

Mas atenção! As polias devem ser removidas dos eixos com uma ferramenta própria para isso que é o [extrator de polia] ou conhecido popularmente como [saca polia].

Acoplamento

Os acoplamentos são elementos de máquinas que unem dois eixos e transmitem torque entre eles. Eles também têm a função de permitir pequenos desalinhamentos entre estes eixos e absorver choques e impactos entre eles.

Os acoplamentos podem ser classificados em rígidos ou flexíveis. Os primeiros só devem ser usados quando houver um alinhamento muito preciso entre os eixos, pois não há movimento relativo entre as partes destes acoplamentos. Eles podem ser em luva, flangeados, ou bipartidos.

Já os [acoplamentos flexíveis] contém uma peça que permite que as metades do acoplamento se articulem. Os modelos mais comuns contam com peças de elastômeros, (borrachas) ou de poliuretano, em formato de garra ou estrela.

Existem outros modelos de acoplamentos flexíveis que são mais indicados para a transmissão de altos torques. Estes são os acoplamentos de engrenagem, de corrente e os acoplamentos de grade.

Vedações e retentores

As vedações e retentores têm duas funções principais:

• Reter os lubrificantes que devem circular ou permanecer dentro dos equipamentos;
• Evitar que partículas sólidas e outros tipos de impureza externas contaminem o interior das máquinas.

Estes elementos de máquinas podem ser usados tanto em interfaces estáticas como dinâmicas.

Exemplos de interfaces estáticas são os pontos de entrada de parafusos e de interfaces dinâmicas são o espaço entre a cabeça do cilindro e o bloco do motor.

Há diferentes tipos de retentores ou vedações para rolamentos, cuja seleção deve levar em conta o tipo de lubrificante usado, a temperatura e a velocidade de operação do equipamento.

Em caso de vedações em eixos, é preciso saber também qual é a orientação deles e qual a tolerância de desalinhamento entre eles.

Óleos, que têm baixa viscosidade, demandam retentores com molas para preservar o lubrificante, enquanto as graxas são retidas por peças mais simples.

Eixo cardan

O eixo cardan é uma solução ideal para equipamentos que operam em ambientes com vibrações, choques térmicos ou movimentações bruscas.

É composto de um conjunto de três árvores ligadas por mancais. Essas árvores são chamadas de eixo, garfos e juntas (cruzetas). O eixo é ligado à máquina que está sendo movida, enquanto os garfos são fixados nas cruzetas. A junta é o que conecta os outros dois e permite que o eixo gire em torno dela.

Cuidados com os elementos de máquinas

Existem alguns cuidados básicos para preservar os elementos mecânicos em seu equipamento:

• [Boa lubrificação]: os lubrificantes são substâncias aplicadas entre as superfícies dos elementos de máquinas que ficam em atrito durante a operação. A função deles é reduzir esse atrito, aumentando a vida útil das peças. Os lubrificantes industriais mais utilizados são as graxas e os óleos;
• [Uso de ferramentas adequadas]: as ferramentas de manutenção são de grande valor para os elementos de máquinas. Mais do que facilitar a instalação e remoção de peças, as ferramentas permitem que o trabalho seja realizado sem danificar as peças;
• [Realização de manutenção preditiva]: este tipo de manutenção industrial é feita com base no tempo de vida útil dos elementos de máquinas e é feita antes que aconteça uma falha inesperada nas peças. Ela evita grandes prejuízos com perdas de equipamentos e com a parada da produção.

Como selecionar elementos de máquinas

A seleção de elementos de máquinas depende de critérios do projeto, como a função da máquina, sua velocidade de operação e tipos de esforços realizados.

Estes fatores mudam de máquina para máquina. Contudo, um fator deve ser prioritário nesta seleção, independente do tipo de elemento mecânico, a qualidade.

Por isso, busque por fabricantes que tenham tradição no mercado de peças para equipamentos industriais como a SKF, Continental Correias e Martin.

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Amplo portfólio de peças para transmissão, fixação e suporte de máquinas, além de ferramentas de manutenção, que facilitam o trabalho dos operadores e aumentam a produtividade de sua empresa.

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