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PolskaComo Acoplar um Pinhão a um Eixo Apropriadamente
Por Christie L. Jones, Gerente de Marketing
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Pino Espiral
Um dos principais benefícios de se utilizar um Pino Espiral para acoplar um pinhão a um eixo é a capacidade do Pino Espiral de prevenir danos aos furos.
Entretanto, existem algumas práticas de projeto que devem ser aplicadas para se atingir máxima resistência do conjunto e evitar danos à unidade.
As práticas mencionadas acima podem ser separadas em dois grupos: (1) o pinhão e o eixo e; (2) o pino.
1. Considerações para o Eixo e o Pinhão
- O diâmetro do furo no eixo não deve exceder 1/3 do diâmetro externo do próprio eixo. Para aços macios e eixos produzidos com materiais não ferrosos, pinos para carga padrão são recomendados. A força extra de um pino para carga pesada é apenas vantajosa e recomendada se o diâmetro do furo é menor que 1/4 do diâmetro do eixo ou se o eixo é feito de material endurecido (Figura 1).
- Recomenda-se que o pinhão seja projetado com uma espessura mínima de parede de 1,5 vezes o diâmetro do pino. Caso contrário a resistência do pinhão não corresponderá à força de cisalhamento do pino (Figura 1). À medida que a espessura da parede do pinhão aumenta, o volume de material ao redor do pino também aumenta.
- O diâmetro dos furos tanto no pinhão quanto no eixo devem ser precisamente equivalentes para eliminar qualquer movimento lateral do pino. Recomenda-se que a diferença entre o diâmetro dos furos não exceda 0,05 mm (0,002”) para evitar a movimentação de um componente com relação ao outro. Caso contrário, o pino estará sujeito a cargas dinâmicas de tal modo que uma pequena variação na velocidade poderia equivaler a uma mudança significativa na força de impacto na unidade.
- Os furos devem estar centralizados tanto no pinhão quanto no eixo para evitar a concentração de tensões e garantir que existe material suficiente ao redor do pino para sustentar as forças aplicadas.
- No caso da impossibilidade de se produzir furos precisamente equivalentes, recomenda-se que a tolerância entre os furos do pinhão e do eixo seja dividida. A metade superior da tolerância deve ser aplicada ao componente com maior comprimento de superfície de contato com o pino, enquanto a metade inferior da tolerância deve ser aplicada ao outro componente.
Figura 1
A: Espessura Mín. da Parede = 1.5 x Diâmetro do Pino
B: Diâmetro do Furo = Máx. 1/3 Ø do Eixo
Pino Espiral em Conjunto Eixo-Pinhão
Figura 2
Figura 3
A: Dois Pontos de Contato B: Possível Deformação do Pino
C: Contato Total Entre Pino e Furo
SPIROL® Coiled Spring Pins are available in three duties to optimize strength and flexibility.
- Chanfros de entrada nos furos não são recomendados. Além disso, o diâmetro externo do eixo (EixoDE ) e o diâmetro interno do pinhão (PinhãoDI) devem ser projetados de forma que a distância entre as superfícies nunca exceda 0,13 mm (0,005”), ou seja, (PinhãoDI - EixoDE ) <= 0,13 mm. Essas recomendações buscam evitar a introdução de áreas não suportadas do pino na unidade. Essa situação deve ser evitada ao máximo visto que o torque aplicado ao conjunto pode acabar entortando o pino na região onde ele não está em contato com as superfícies internas dos furos. (Figura 2).
- Chanfros aumentam a distância entre os planos de cisalhamento. Esse cenário aumenta as chances de entortamento do pino, assim reduzindo a força do elemento de fixação. Instalar um pino cilíndrico em um furo em um objeto cilíndrico leva a apenas dois pontos de contato iniciais entre o pino e o furo. Isso acaba concentrando as forças de compressão nesses dois pontos. Para aumentar a superfície de contato entre a região periférica do furo e o pino, e também para facilitar a instalação, uma superfícies plana pode ser criada na extremidade do furo (Figura 3).
2. Considerações para o Pino Espiral
- É importante iniciar o estudo de seleção do pino com base nas forças as quais ele será submetido. Devese analisar o tipo do material dos componentes do conjunto para determinar a carga apropriada para o Pino Espiral. Em seguida, através das tabelas de força de cisalhamento disponíveis no guia de projeto para Pinos Espirais da SPIROL, pode-se determinar o diâmetro necessário para o pino.
- Sempre que as limitações de espaço permitam, recomenda-se o uso de pinos para carga padrão. Pinos Espirais para Carga Padrão apresentam o melhor balanço entre força e flexibilidade para utilização em materiais não ferrosos e aços macios. Eles também podem ser utilizados em componentes endurecidos visto que apresentam alta capacidade de absorção de impacto.
- Pinos para carga pesada são recomendados apenas para utilização em componentes endurecidos, onde espaço ou limitações de projeto demandariam um pino de carga padrão com diâmetro excessivo. Uma exceção a essa regra é a linha de pinos de aço inoxidável austenítico (níquel), os quais nunca devem ser utilizados em componentes endurecidos.
- Pinos para carga leve são recomendados para utilização em materiais moles, quebradiços, componentes finos ou quando os furos estão próximos a uma borda. Em situações onde o conjunto não seja submetido a forças de magnitudes significativas, pinos para carga leve são geralmente utilizados devido às menores forças de instalação necessárias para introduzi-los nos furos.
Apesar de este artigo oferecer diretrizes gerais de projeto, recomenda-se que Engenheiros de Aplicação especializados em fixação e montagem sejam consultados para garantir que a melhor solução seja desenvolvida para cada aplicação.
Artigo escrito originalmente por Caroline Mallory
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