Acoplamentos industriais são elementos de máquina para transmissão mecânica em sistemas rotativos. Servem para absorver pequenos choques e desalinhamentos. Assim, reduzem as vibrações e aumentam a vida útil de outros componentes ou motores, por exemplo.
É bem verdade que existe uma gama de modelos no mercado, com uso e aplicações específicas. Por isso, é comum ter dúvidas sobre qual tipo de acoplamento escolher.
Mas, não se preocupe! Se você chegou até aqui querendo saber tudo sobre acoplamentos, vamos lhe ajudar nessa jornada.
Em primeiro lugar, você verá um conteúdo completo sobre acoplamento industrial. Feito especialmente pela nossa equipe de especialistas em transmissão de potência e componentes para sistemas rotativos.
Assim, com estas informações, você entenderá um pouco mais sobre o assunto. Como resultado, fará a melhor escolha na hora de especificar ou comprar seu acoplamento mecânico.
O que você verá neste artigo:
- O que são acoplamentos?
- Qual é a função do acoplamento?
- Como são classificados os acoplamentos?
- Principais tipos de acoplamentos industriais
- Aplicações
- Motivos para quebra de um acoplamento
- Marcas de acoplamentos industriais
Vamos lá?
Definição de acoplamento:
Acoplamento é um elemento de máquina utilizado em transmissão mecânica de rotação e torque, para absorver pequenos desalinhamentos e suavizar a partida de acionamento.
É comum vê-lo em equipamentos rotativos como elementos de ligação entre o eixo motriz e o eixo acionado. O mais comum dentre estes é o acoplamento mecânico.
Qual é a função do acoplamento?
A principal função do acoplamento industrial é unir um eixo-motriz e um eixo acionado e transmitir rotação e torque em sistemas rotativos. . Além disso, têm a função de absorver pequenos choques e desalinhamentos durante a operação. Tanto desvios angulares, quanto axiais e radiais.
Eixos alinhados são imprescindíveis para a vida útil de rolamentos e mancais, por exemplo.
Em resumo, os acoplamentos servem para:
- Transmitir torque e rotação;
- Absorver pequenos choques e pancadas;
- Acomodar desalinhamentos.
Como são classificados os acoplamentos?
Os acoplamentos mecânicos são classificados entre acoplamentos rígidos e acoplamentos flexíveis.
O acoplamento rígido ou fixo utiliza-se quando a montagem não permite movimentação entre os eixos. Os principais modelos de acoplamentos rígidos são: com flanges e flanges aparafusadas.
Já a acoplamento flexível ou elástico, quando se quer evitar movimentos bruscos. Permite maior suavidade na transmissão do torque.
Portanto, absorve desalinhamento axial, radial e angular dos eixos. Da mesma forma para pequenas vibrações.
Destes derivam outros tipos e modelos, conforme aplicação ou fabricante. Vamos conferir os tipos e aplicações dos acoplamentos?
Quais são os tipos de acoplamentos industriais?
Com a evolução da engenharia mecânica e o desenvolvimento de novos materiais, hoje, encontramos diversos tipos de acoplamentos mecânicos.
Do projeto, com software de engenharia, ao processo de fabricação, com equipamentos CNC. Tudo isso, permitiu o desenvolvimento de novas soluções.
Principais tipos de acoplamentos industriais
- Elástico ou flexível;
- Rígido ou fixo;
- Engrenagem;
- Corrente;
- Grade;
- Lâminas;
- Precisão;
- Hidráulicos;
- Magnéticos.
Dada a sua importância, veremos com mais detalhes a funcionalidade dos tipos de acoplamento abaixo:
- Acoplamento elástico ou flexível;
- Acoplamento rígido ou fixo;
- Acoplamentos de engrenagem;
- Acoplamentos de corrente;
- Acoplamento de grade;
- Acoplamentos de lâminas.
Vamos conferir?
1. Acoplamento Flexível
Usamos o acoplamento flexível quando queremos evitar movimentos bruscos. Ele permite uma suavidade maior na transmissão mecânica (torque ou rotação). Pode ser do tipo elásticos e não elásticos.
É ideal para indústrias no acionamento de eixos, pois são torcionalmente flexíveis. Ou seja, compensam todos os desalinhamentos possíveis.
Dessa forma, este tipo de acoplamento permite compensar quatro tipos de falta de alinhamento do eixo: angular, deslocamento, a combinação dos dois e movimento axial.
Além disso, têm fácil manutenção. Não há necessidade de desmontar o motor ou todo o sistema de transmissão.
Principais vantagens dos acoplamentos flexíveis:
- Instalação rápida e fácil
- Baixa manutenção
- Não necessita de lubrificação
- Instalação vertical e horizontal
O que é um acoplamento elástico?
É o acoplamento que utiliza um elemento elástico entre os cubos. Este elemento pode ser de borracha ou poliuretano.
Os modelos mais comuns são: o tipo garra, estrela, acoplamento de cruzeta e acoplamento de correia.
São importantes para o bom funcionamento de máquinas e equipamentos industriais. Possuem maior capacidade de amortecimento, proteção contra choques mecânicos e vibrações.
Sua construção simples e fácil instalação, exige pouca manutenção. Por isso, o valor desse componente é relativamente baixo.
Além disso, tem vida útil superior quando comparado aos outros modelos de acoplamentos industriais. Trabalham em aplicações que variam de 0.5 a 200 cv de potência do motor.
Os elementos do acoplamento elástico são fabricados com diferentes perfis. Entretanto, cada fabricante projeta o cubo do acoplamento para encaixes exclusivos.
Logo, um elemento elástico do tipo cruzeta não encaixará no cubo do acoplamento estrela. Dessa forma, você precisará manter o mesmo modelo de elemento ou trocar o cubo.
2. Acoplamento rígido ou fixo
Os acoplamentos rígidos só devem ser utilizados quando os eixos estão precisamente alinhados, já que não há nenhum elemento flexível neles.
Caso eles não estejam bem alinhados, o torque que será transferido para os eixos aumentará o risco de falha prematura dos componentes.
Existem três tipos principais de acoplamentos rígidos:
- Em luva: tem formato de tubo e seu furo acomoda os eixos que são fixados um em cada lado do acoplamento;
- Flangeados: consiste em flanges que são fixadas na extremidade de cada eixo. As flanges são aparafusadas uma à outra para a transmissão de torque.
- Bipartidos: são usados quando há necessidade de facilidade de instalação e remoção dos acoplamentos. Eles têm o formato de tubos partidos longitudinalmente, e parafusos unem as duas metades.
Alguns exemplos de aplicações são: esteiras transportadoras, pequenas turbinas elétricas e máquinas de lavar.
3. Acoplamento de engrenagem
Os acoplamentos de engrenagem funcionam como um sistema de engrenagens. Ou seja, transmitem torque por meio de cubos com dentes.
Devido ao engrenamento, estes acoplamentos são indicados para a transmissão de grandes torques e acomodam desalinhamentos em todas as direções, axial, paralelo e angular.
Usamo-os quando há altas velocidades e grandes torques, com um longo tempo de vida útil.
Conforme sua aplicação, o acoplamento de engrenagem necessita de lubrificação mecânica periódica. Se feita corretamente, a vida útil deste acoplamento dura por anos.
4. Acoplamento de corrente
Os acoplamentos de corrente consistem em dois cubos engrenados radialmente que são engatados por uma corrente dupla de rolos. São usados em aplicações onde a velocidade é entre baixa e moderada, e torque alto.
O torque é transmitido pelo engrenamento dos dentes da roda dentada (montada no eixo) com a corrente dupla de rolos. As folgas do ajuste acomodam pequenos desalinhamentos: angular, paralelo e axial.
Os acoplamentos de corrente também exigem cuidados com a lubrificação, dependendo da aplicação. Principalmente com a lubrificação da corrente.
A especificação de um acoplamento de corrente requer que se saiba:
- o diâmetro dos eixos,
- o torque transmitido e
- fator de severidade fornecido pelo fabricante.
Um equipamento onde ele é muito utilizado é a correia transportadora.
5. Acoplamento de grade
O acoplamento de grade possui um elemento flexível em forma de grade elástica. Assim, permite que eles acomodem pequenos desalinhamentos lineares, radiais e angulares.
Por esse motivo, usamos quando temos altos níveis de torque e amortecimento.
Também possui capacidade superior de absorção de vibração. Sobretudo em comparação com outros modelos, de engrenagem por exemplo.
Entretanto, os eixos devem estar bem alinhados para evitar desalinhamentos em excesso.
A lubrificação desses acoplamentos é outro fator muito importante. O espaço entre as grades deve ficar coberto com graxa. Para isso, são envolvidos por uma carcaça bipartida que serve para garantir que o lubrificante envolva a grade por completo durante a operação.
6. Acoplamento de lâminas
É acoplamento cujo o torque é transmitido por meio de discos finos (lâminas). Eles são tensionados e comprimidos durante a operação.
Transmitem torque com grande eficiência e acomodam todos os tipos de desalinhamento. Também compensam o movimento relativo entre o eixo motriz e o movido.
Se o acoplamento de lâmina tiver só um conjunto de lâminas, ele pode acomodar desalinhamento angular e axial. Se houver dois conjuntos de lâminas, ele também consegue acomodar o desalinhamento paralelo.
Os acoplamentos de lâmina têm a função de:
- Transmissão de força: com uma eficiência de transmissão próxima de 100%;
- Compensação de desalinhamentos: é possível compensar desalinhamentos em todas as direções usando, mas é preciso usar um acoplamento para cada direção;
- Compensação de movimento relativo entre eixos: o movimento relativo acontece durante a operação, quando os eixos se deslocam axialmente, aproximando ou afastando suas faces.
7. Acoplamentos Industriais de Precisão
Os acoplamentos de precisão conseguem resistir a movimentos dinâmicos e grandes variações no torque de acionamento enquanto transferem a rotação com precisão. Eles apresentam pequenas dimensões e baixo momento de inércia.
Portanto, são ideais para o uso em pequenos sistemas de transmissão em máquinas compactas e leves. Como exemplo, em aplicações na área de automação e robótica.
Estes acoplamentos também são responsáveis por proteger outros componentes de vibrações ou de sobrecarga ao torque. Seu elemento flexível é em elastômero ou metal (este último no formato de fole).
Os acoplamentos de precisão possuem uma alta densidade de torque. Em outras palavras, é a relação do torque pelo volume ocupado pela peça.
8. Acoplamentos Industriais Hidráulicos
Um acoplamento hidráulico é formado por duas hélices, uma no eixo motriz e outra no eixo movido. Ambas, ficam confinadas em um invólucro contendo um fluido, geralmente óleo.
Quando o eixo motriz gira sua hélice, esta faz com que o fluido circule, e este, por sua vez, gire a hélice do eixo movido, transmitindo o torque entre os eixos.
A grande vantagem deste sistema é que não há contato direto entre a hélice dos dois eixos. Por esse motivo, os choques e vibrações mal são transmitidos pelo acoplamento. Ou seja, são absorvidos pelo fluido.
Uma consideração que deve ser tomada no projeto, no entanto, é que a velocidade do eixo movido costuma ser 3% menor que a do eixo motriz quando estes são conectados por um acoplamento hidráulico.
São usados em aplicações de baixa vibração, bom controle de partida e alta confiabilidade de longo prazo.
9. Acoplamentos Industriais Magnéticos
O acoplamento magnético funciona com a transmissão do torque sendo feita pelo ar, através do campo magnético formado entre os eixos. Por esse motivo, os eixos não precisam estar em contato e não há necessidade de selos entre eles.
Os selos são pontos onde acontecem vazamentos, o que não ocorre em sistemas com acoplamentos magnéticos. Por isso, usamos ele em aplicações que não pode haver vazamento de fluido de processo.
Os acoplamentos magnéticos também são servem para facilitar a manutenção em sistemas que normalmente requerem alinhamento de precisão.
Alguns equipamentos que comumente utilizam acoplamentos magnéticos são bombas, ventiladores, bombas de vácuo, misturadores e agitadores da indústria alimentícia.
Por que utilizar acoplamentos mecânicos?
Um sistema de transmissão rotativo muitas vezes é um conjunto de outros componentes. Como por exemplo: rolamento, polia, engrenagem, mancal, servo-motor, etc.
Todos eles sofrem consequências graves quando trabalham em condições de desalinhamento ou trancos indesejáveis. Fadigam e quebram antes do previsto. Ou seja, perdem a vida útil projetada.
Como resultado, você trocará antes da manutenção programada. Logo, tem-se aí alguns motivos que justificam o uso de acoplamentos mecânicos.
Entre eles:
- Evitar que o desalinhamento e pequenos trancos quebrem componentes importantes para o equipamento;
- Não parar o equipamento fora da manutenção programada;
- Garantir o funcionamento e a vida útil do sistema de transmissão;
- Custos indesejáveis com manutenção e parada de produção não programada;
- Redução do estoque de componentes do sistema.
Onde posso usar os acoplamentos industriais?
- Máquinas de embalagens;
- Agitadores;
- Elevadores de cargas;
- Transportadores de correia;
- Compressores;
- Extrusoras;
- Dentre outras.
Sendo assim, você pode utilizar um acoplamento sempre que:
- Precisar transmitir força de um eixo motriz para um movido;
- Conectar dois segmentos construídos de forma independente, como a saída de um gerador e o eixo de um motor;
- Prover segurança contra sobrecargas de torque ou de transmissão de potência;
- Criar maior adaptabilidade durante a transmissão de potência quando houver limitação de espaço;
- Reduzir a transmissão de cargas de choques entre os eixos;
- Mudar o modo de vibração nas máquinas rotativas.
Qual acoplamento industrial eu devo usar?
Nas seções anteriores mostramos os principais tipos de acoplamento e suas características. Mas você deve estar se perguntando: Qual acoplamento industrial eu devo usar?
Há cinco informações fundamentais para considerar na hora de fazer o dimensionamento de seu acoplamento. São elas:
- Potência do motor;
- RPM (no ponto do acoplamento);
- Tamanhos de eixo e chaveta;
- Separação do eixo (distância entre as extremidades do eixo);
- Tipo de equipamento acionado (bomba, esteira transportadora, etc.).
Assim como, os fatores relacionados ao ambiente de operação do acoplamento. Eles são:
- Temperatura de operação;
- Grau e tipo de exposição química;
- Ciclo de execução (partidas, paradas e reinícios);
- Espaço disponível para os acoplamentos;
- Tipos de desalinhamento permitidos (angular, paralelo e axial)
Com estas informações em mãos, você deve analisar o catálogo do fabricante para escolher o modelo que lhe atenda melhor. Se mesmo asim você não conseguir fazer a sua escolha, consulte nossa equipe de especialistas que lhe ajudamos.
O que faz um acoplamento quebrar?
O acoplamento está sujeito a danos assim como qualquer outro componente de um sistema de transmissão rotativo. No entanto, pode-se evitar quebras e paradas de máquina indesejadas se souber as principais causas das falhas. Para isso, deve-se adotar procedimentos de manutenções que permitam acompanhar a vida útil e desempenho deste componente.
Não se trata de trocar quando quebra ou apresenta defeitos. É importante conhecer as causas da falha para tomar ações preventivas.
Prováveis causas de quebradas de acoplamentos mecânicos:
- Vibração excessiva do sistema;
- Torque de partida muito alto;
- Eixo travado;
- Desalinhamento e desbalanceamento do eixo ou da própria montagem dos acoplamentos;
- Desgaste dos elementos elásticos;
- Má fixação dos cubos;
- Falta de lubificação (quando aplicado);
- Especificação inadequada do tipo de acoplamento para aquela aplicação;
- Instalação sem treinamento ou desacompanhada de um especialista;
- Falha na correção do desalinhamento excessivo;
- Velocidade do eixo acima do especificado para o tipo de acoplamento em uso;
- Travamento de componentes do sistema (rolamento do motor, por exemplo);
- Falhas ou falta de fixação nos flanges;
Como aumentar o tempo de vida útil do acoplamento.
Antes de tudo, verificar periodicamente os lubrificantes. Verificar o nível, se há vazamentos ou se deve ser drenado e substituído por um novo.
Atenção também à presença de contaminantes. Eles aumentam a abrasão entre os acoplamentos e intensificam o desgaste entre as partes.
Uma das principais ações para preservar os acoplamentos é minimizar as cargas de choque e impacto sobre eles. Isso também inclui manobras bruscas durante a operação. Como exemplo, temos: partida e mudança de direção de cargas repentinas.
É muito importante também fazer inspeções periódicas para verificar o desalinhamento dos eixos. Um sinal que indica este problema é o desgaste desigual dos cubos dos acoplamentos.
Porém, mesmo pequenos desalinhamentos podem encurtar a vida útil de seu acoplamento. Por isso, uma ferramenta de alinhamento de eixo a laser deve ser usada nas inspeções.
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