Acoplamento rígido e flangeado: 19 fatos importantes

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Acoplamentos:

Definição de acoplamento:

Um acoplamento é um dispositivo de conexão que conecta dois eixos rotativos.
Um acoplamento é usado para transmissão de força e transmissão de torque.
Conectado nas extremidades dos eixos, existe a possibilidade de rompimento ou escorregamento dependendo do limite de torque dos eixos.

acoplamento rígido
Crédito da imagem: Administração de Segurança e Saúde Ocupacional, parte do Departamento do Trabalho dos EUA, Acoplamento rotativo, marcado como domínio público, mais detalhes no Wikimedia Commons.

Aplicações:

⦁ O objetivo do acoplamento é transmitir potência e torque.

⦁ O transporte dos eixos torna-se mais fácil com a desmontagem e montagem dos eixos com o uso de um acoplamento.

⦁ Conecte a parte motriz ao elemento acionado.

⦁ Para reduzir os choques da transmissão.

⦁ Protege o sistema.

Existem alguns eixos que são fabricados separadamente e ainda podem ser unidos pelo uso de acoplamento:

Motor e gerador

Motor elétrico

Bomba centrífuga

Tipos de acoplamentos | Tipos de acoplamento rígido

⦁ Fixado ou rígido de compressão

⦁ Acoplamento rígido

⦁ Acoplamento de feixe

⦁ Acoplamento de fole

⦁ Acoplamento de pino com bucha

⦁ Acoplamento de flange do tipo pino bucha

⦁ Baseado em Velocidade constante: Junta Rzeppa, junta Cardan Dupla e acoplamento Thompson.

⦁ Grampo ou acoplamento split-muff

⦁ Acoplamento de diafragma

⦁ Acoplamento de disco

⦁ Acoplamento donut

⦁ Acoplamento elastomérico:

⦁ Flexível,

⦁ Acoplamento Geislinger,

⦁ Acoplamento de grade,

⦁ Acoplamento hidrodinâmico (acoplamento de fluido),

⦁ Acoplamento da mandíbula,

⦁ Acoplamento magnético,

⦁ Acoplamento Schmidt-Oldham

⦁ Luva, caixa ou acoplamento de abafador

⦁ Bloqueio de eixo cônico

⦁ Acoplamento de mola dupla

Dois tipos principais:
I) Acoplamento rígido ii) Acoplamento flexível

I) Acoplamentos rígidos:

  • Acoplamentos de manga
  • Manga com pinos cônicos
  • Acoplamento de grampo
  • Tipo de compressão de anel
  • Acoplamento de flange

II) Flexível Acoplamento:

  • Acoplamento elastomérico
  • Acoplamento mecanicamente flexível
  • Acoplamento de membrana metálica

Definição de acoplamentos rígidos:

Um acoplamento rígido é um dispositivo de acoplamento usado para conectar eixos que estão perfeitamente alinhados, ou seja, não há desalinhamento nos eixos em todas as direções.

Esses tipos de acoplamentos são usados ​​principalmente em ações verticais no sistema.
Os acoplamentos rígidos transmitem um movimento rotacional, bem como um movimento axial para os dois eixos conectados girando em certas rpm.
Os acoplamentos rígidos transmitem potência e torque entre os eixos e entre os dois sistemas apenas se os eixos estiverem devidamente alinhados.
Exemplo: bomba vertical.Exemplo: motor elétrico.

Um acoplamento rígido é conectado do eixo do equipamento ao eixo do motor.

Os eixos de acoplamento transmitem o impulso axial.

configurações:
Configuração de divisão: divida ao longo da linha central.
Configuração flangeada: os dois acoplamentos e os flanges são aparafusados ​​um ao outro.
Os acoplamentos rígidos flangeados usam placas de ajuste que são utilizadas para definir a posição vertical adequada.
.

Tipos de acoplamentos rígidos:


O acoplamento rígido do tipo flangeado
O acoplador rígido tipo braçadeira
O acoplamento rígido tipo manga

Acoplamento rígido de flange:

O acoplamento de flange é o dispositivo usado para conectar os eixos se ambos os eixos da máquina estiverem alinhados corretamente um com o outro. O acoplamento de flange é usado onde o acesso livre está disponível para ambos os eixos.

É mais usado acoplamento, e os flanges dos acoplamentos e os eixos são aparafusados ​​juntos.

Vantagens do acoplamento de flange:

O acoplamento de flange é menos caro em comparação com o outro tipo.
É necessário menos espaço para instalação.
Intercambiável.

Material usado :

Os acoplamentos flangeados são construídos com vários materiais, incluindo ferro fundido cinzento, ferro maleável, aços carbono e aços carbono séries que variam de 1035 a 1050.

Os acoplamentos rígidos podem ser fabricados com a maioria dos materiais metálicos.
Isso permite que os acoplamentos rígidos sejam usados ​​em muitas aplicações e condições variáveis.
Ele pode transmitir mais potência.

MATERIAL E SUAS PROPRIEDADES:

O processo de fabricação utilizado para fabricar o acoplamento flangeado é o processo de fundição, pois contém recesso e projeção.
O acoplamento do flange é comumente feito de ferro fundido cinza, aqueles que são caracterizados pela microestrutura de grafite, fazendo com que uma fratura do material apareça como cinza.

O ferro fundido é o material mais comumente usado devido às suas propriedades de fundição, com menor resistência à tração do que à compressão.
As ligas de ferro contêm carbono e silício 2.5-4% e 1.3%, respectivamente.

O ferro fundido experimenta menos retração de solidificação.

O silício é resistente à corrosão e, no processo de fundição, aumenta a fluidez e oferece boa soldabilidade.

Vantagens do acoplamento rígido:

⦁ Os acoplamentos rígidos podem ser usados ​​em sistemas de movimento complexos.

⦁ O acoplamento rígido fornece mais torque entre os eixos.

⦁ Também é útil para um melhor posicionamento, pois possui alta rigidez torcional.

⦁ Fácil disponibilidade.

⦁ Econômico.

⦁ Possui precisão com zero folgas.

⦁ Os acoplamentos rígidos são usados ​​para o alinhamento adequado e a conexão rígida.

⦁ Fácil de montar e desmontar.

⦁ Fácil para as operações de manutenção

Especificações: Acoplamentos de flange rígida

⦁ Os acoplamentos rígidos são rigidamente conectados, não absorvendo vibrações levando à possibilidade de substituição do acoplamento devido ao desgaste das peças não estarem devidamente alinhadas.
⦁ Requer verificação de rotina para verificação de desgaste e alinhamento.
⦁ Aplique lubrificação regularmente.

Diferença entre acoplamentos rígidos e flexíveis:

O acoplamento rígido é o dispositivo de acoplamento usado para conectar eixos, e a conexão entre os eixos é a conexão rígida onde os dois eixos estão intimamente conectados, enquanto, no caso de acoplamento flexível, a conexão entre os dois eixos é a conexão flexível.

O acoplamento flexível fornece a conexão entre os componentes do eixo, que montam o acoplamento fixo com alguma conexão solta. Isso dá algum desalinhamento entre os eixos.

Embreagem de pneu 330px
Crédito da imagem:Arne Hückelheim, PneuClutch, CC BY-SA 3.0

O acoplamento rígido proporciona uma transmissão suave de torque entre os eixos e os componentes, enquanto no acoplamento flexível, apenas o acoplamento flexível do tipo metálico tem grande capacidade do que outros acoplamentos flexíveis, e existe a possibilidade de alguma perda de torque durante a operação.

Adaptador de acoplamento de flange:

Um adaptador de acoplamento de flange conecta a extremidade do tubo de ferro dúctil ao tubo, válvula ou conexão flangeada.

Procedimento de projeto para acoplamento de flange:

Montagem do acoplamento de mufla:

Um cilindro oco é preso nas extremidades de ambos os eixos usando a chave embutida. O cilindro oco é chamado de manga.
Torque e potência são transmitidos por meio de eixos usando esses cilindros ocos.

Primeiro, ele é transmitido do primeiro eixo para a luva; Da manga, é transmitido para a chave.
Em seguida, da chave, é novamente transmitido para o cilindro oco (manga).

É fácil de fabricar e projetar e difícil de montar e desmontar.
O material utilizado: Ferro fundido
O fator de segurança = 6-8 (na força final)
É necessário ter mais espaço axial e menos dimensões de espaço radial.

Padrões de manga:

Diâmetro externo da manga. D = 2d + 13
Comprimento da manga, L = 3.5d
d = diâmetro do eixo.

Projeto de Poços:

O projeto do eixo é baseado na tensão de cisalhamento de torção.

Para transmissão de torque,
tensão de cisalhamento T é dada por,
\tau =\frac{Tr}{J}<=[\tau ]

Onde,
T = Torque atuando nos eixos,
J = momento polar de inércia do eixo,
r = d / 2

A tensão de cisalhamento permitida = [τ] determina as dimensões do eixo.

Design da manga:

D = 2d + 13 L = 3.5d,

Considere um eixo oco,
A torção tensão de cisalhamento na manga é calculado,

\tau =\frac{Tr}{J}<=[\tau ]

Design da chave:

Seção transversal da chaveta selecionada de acordo com o diâmetro do eixo e as dimensões da chaveta.
seções transversais das chaves: quadradas e retangulares
Comprimento da chave em cada eixo,

Tensões de cisalhamento e esmagamento,


tensão de cisalhamento,\tau =\frac{P}{wl}<=[\tau ]
\sigma esmagamento=\frac{P}{lh/2}<=[\sigma c]
Onde,
w = largura da chave.
h = altura da chave.

Acoplamento de braçadeira:

O acoplamento por braçadeira é um acoplamento de compressão ou também chamado de acoplamento dividido.
O acoplamento dividido é aquele em que as luvas são divididas em duas metades ao longo do plano que passa pelo eixo do eixo.

Essas luvas divididas são fixadas por meio de parafusos e colocadas nas reentrâncias.
A montagem e desmontagem são fáceis para o acoplamento por grampo.
O balanceamento do acoplamento da braçadeira é difícil para altas velocidades e cargas de choque.

Projeto de parafusos:

O projeto dos parafusos é baseado na transmissão de torque.

Seja [σt] = tensão de tração permissível,

dc = diâmetros de parafusos,
n = número de parafusos

Força de aperto de cada parafuso,

a força da braçadeira é aplicada igualmente em cada eixo.

Pb=\frac{\pi }{4}dc^{2}[\sigma t]

N=\frac{\pi }{4}dc^{2}[\sigma t]*\frac{n}{2}

Torque de fricção,
Tf=\muNd

Acoplamento de flange:

O acoplamento de flange é o dispositivo de acoplamento que consiste em dois flanges que são encaixados nos eixos. Os flanges são unidos por meio de parafusos em um círculo concêntrico ao eixo.

A transmissão de força é do eixo de acionamento para o flange no eixo de acionamento com a ajuda da chave e do flange no eixo de acionamento para o flange no eixo de acionamento usando a chave novamente.

Para o alinhamento adequado, projeção e recesso são usados ​​com os flanges
Cubo interno, flanges e flanges circunferenciais de proteção - Flanges de tipo protegido
Proporções dimensionais do projeto de acoplamento de flange:

Acoplamento de flange:
O diâmetro externo do cubo, D = 2
Diâmetro dos parafusos, D1 = 3 d
Diâmetro do flange, D2 = 4 d
Comprimento do cubo L = 1.5 d
tf = 0.5 d
tp = 0.25 d

Projeto do Hub:

Um eixo oco é considerado, com o diâmetro interno = diâmetro dos eixos,
Diâmetro externo = 2 * diâmetro interno.
Para tensão de cisalhamento de torção.
\tau =\frac{Tr}{J}<=[\tau ]

Onde,
T = Ao projetar o cubo necessário, momento de torção (ou torque)
J = momento polar de inércia do eixo (eixo de rotação)
r = D / 2

Projeto do Flange:

O cubo é para a transmissão de toque através dos parafusos,
O flange está sujeito ao cisalhamento.

Força tangencial,
F=\frac{T}{d/2}
Tensão de cisalhamento,

\tau =\frac{F}{\pi D*tf}\leq [\tau ]

Projeto de parafusos:

Seja n o número total de parafusos.
Força agindo em cada parafuso,Fb=\frac{T}{nD1/2}
onde D1 é o diâmetro do círculo primitivo dos parafusos.
Resistência de área ao cisalhamento,

A=\frac{\pi }{4}dc^{2}

onde, dc = diâmetro do núcleo dos parafusos Tensão de cisalhamento,

\tau =\frac{Fb}{\frac{\pi }{4}dc^{2}}\leq [\tau ]

Área sob esmagamento
Estresse de esmagamento,

\sigma esmagamento=\frac{Fb}{dctf}\leq [\sigma c]
Os parafusos são submetidos a tensões de cisalhamento e de esmagamento,
Devido à transmissão de torque, a força atua perpendicularmente aos eixos dos parafusos.

Tipos de acoplamento de flange da seguinte forma:
⦁ Acoplamento de flange do tipo protegido
⦁ Acoplamento de flange marítimo.
⦁ Acoplamento de flange do tipo desprotegido.

Acoplamento de flange do tipo desprotegido:

No acoplamento de flange do tipo desprotegido,
Nº de parafusos usados ​​= 3-6
As chavetas são fixadas em ângulo reto ao longo da circunferência dos eixos que dividem as chavetas.

Dimensões de acoplamento de flange desprotegido e acoplamento de flange de ferro fundido:

d = diâmetro do eixo,
então D = 2 d
Comprimento do cubo, L = 1.5 d,
flange, D2 = D1 + (D1 - D) = 2D
A espessura do flange, tf = 0.5 d
Número de parafusos = 3,

Os flanges são fixados por meio de parafusos.

Acoplamento de flange do tipo protegido:

Um aro circunferencial de proteção é usado.
O aro cobre a porca e o parafuso.

Consiste nos seguintes procedimentos de proteção:

Realize inspeções visuais,
Verifique os sinais de desgaste ou fadiga,
Limpe os acoplamentos regularmente e troque os lubrificantes regularmente.
A manutenção é necessária em condições operacionais e situações adversas.

Vantagens do tipo de acoplamento de flange de proteção:

  1. Ele pode transmitir alto torque.
  2. É simples de construir.
  3. Fácil de montar e desmontar

Acoplamento de flange marítimo:

Este é um tipo de acoplamento onde os flanges são fixados aos eixos usando os parafusos sem cabeça cônicos.
espessura, t = d / 3,
parafusos,
D1 = 1.6d,
D2 = 2.2d,

Vantagens:

  1. É barato.
  2. Sua estrutura é simples.
  3. Mais eficiente.
  4. A manutenção não é necessária.

Desvantagens:

1. Não pode ser desengatado em movimento.
2. Este tipo de acoplamento não pode transmitir o torque entre os eixos que não são lineares.

Verificando o equilíbrio do acoplamento:

O equilíbrio requer custos e é difícil de equilibrar.
A quantidade de desequilíbrio do acoplamento pode ser tolerada pelo sistema.
A análise fornece as funções detalhadas e as características do sistema e das máquinas conectadas.

Aplicações de acoplamento de flange rígido | Aplicações de acoplamento

Os acoplamentos de flange rígido são mais baratos do que os acoplamentos flexíveis.
Os acoplamentos do tipo rígido têm conexões rígidas, portanto, são rígidos à torção e não dão acesso a qualquer desalinhamento entre os eixos. Devido ao efeito térmico, as peças ficam desalinhadas durante a operação, e ambos os eixos ficam fisicamente alinhados.

Os acoplamentos Rid são acoplamentos com conexões rígidas. Não absorve vibrações que levam à substituição das peças. Devido ao desgaste das peças, ocorre desalinhamento.
Os operadores exigem manutenção de rotina e verificação das peças quanto a desgaste e alinhamento.

Acoplamentos de bucha de pino flangeado:

O acoplamento de bucha de pino flangeado também é chamado de acoplamento do tipo pino de bucha.

Este acoplamento funciona como um acoplamento de flange de proteção com melhores modificações.

Este dispositivo de acoplamento possui pinos e é usado para trabalhar com parafusos de acoplamento.

O material utilizado: Borracha
A bucha de borracha pode absorver vibrações e choques durante suas operações.

Acoplamento de compressão de flange:

O acoplamento de compressão de flange do dispositivo de acoplamento.

Os acoplamentos de compressão de flange têm dois cones que são usados ​​para posicionar sobre os eixos.

Os eixos devem ser eixos de acoplamento.

O cilindro oco é uma luva usada para se encaixar nos cones.

Flange de acoplamento de manga:

As mangas são presas aos eixos.

Para travar o acoplamento na posição, dois orifícios roscados são fornecidos.

Acoplamento de flange dividido:

O acoplamento de flange dividido é o dispositivo de acoplamento cujas luvas são divididas em duas metades feitas de ferro fundido.
Essas peças divididas são conectadas por meio de parafusos de aço macio.

Vantagens do acoplamento de flange bipartido:

Fácil montagem e desmontagem sem alterar a posição dos eixos.
Ele pode ser usado para conectar dois eixos de transmissão pesada em velocidade moderada.

Perguntas frequentes:

O acoplamento de flange é o tipo de acoplamento:

Acoplamento de tipo rígido.

Especificações de acoplamento de flange. Explique.

⦁ Deve ser fácil de montar ou desmontar.
⦁ O acoplamento do flange deve transmitir torque e potência.
⦁ Mantenha o alinhamento adequado.
⦁ Minimize a transmissão de cargas de choque.

Requisitos para garantir o alinhamento do eixo antes de fixar os parafusos de fixação:

⦁ Se for fácil conectar ou desconectar o acoplamento.
⦁ Sem peças projetadas
Deve haver menos desalinhamento na operação em execução, levando a transmissão de potência máxima.

Por que a chaveta é usada no tipo de acoplamento de flange de proteção?

As chaves são usadas para impedir o movimento rotacional.
As superfícies das peças do eixo e dos cubos fornecem corte para montar as chavetas e as juntas.

Por que o recesso forneceu acoplamento de flange?

Para fornecer folga nos flanges, é fornecido um recesso. Os flanges são apertados com o uso de parafusos usando o torque a ser transmitido.

O número mínimo de parafusos necessários no acoplamento de flange:

Quatro, seis ou até 12 conjuntos de parafusos.

Qual é o tipo de ferro fundido usado para fazer o acoplamento de flange do tipo rígido?

Grau 1 - Ferro fundido cinza.

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