Como Maximizar a Retenção de Pinos Elásticos
por Evan Dowell, Engenheiro de Aplicação da Spirol
Baixe este Artigo TécnicoOs Pinos Elásticos são utilizados em diversas e diferentes montagens por várias razões: para servirem como pinos ou eixos em articulações, para alinhar componentes ou simplesmente para fixar diversos componentes. Os Pinos Elásticos são formados por uma tira conformada de forma cilíndrica que permite a compressão radial e a recuperação de sua forma. Quando implementados adequadamente, os Pinos Elásticos proporcionam juntas robustas e confiáveis com excelente retenção.
Figura 1
Existem dois tipos de Pinos Elásticos: Os Pinos Espirais (esquerda) e os Pinos com Fenda (direita).
Durante a instalação, os Pinos Elásticos se comprimem e se adequam ao menor diâmetro em que são instalados. O trabalho usado para comprimir o pino é capturado como energia elástica. Após comprimido, o pino exerce força radial contra a parede do furo. A retenção é fornecida pelo atrito resultante entre o pino e a parede do furo. Por esta razão, a área da superfície de contato entre o pino e o furo é fundamental.
A retenção pode ser melhorada aumentando a tensão radial e/ ou a área da superfície de contato. Um pino maior e mais pesado demonstrará flexibilidade reduzida e, como resultado a carga elástica instalada ou a tensão radial serão maiores. Os Pinos Elásticos Espirais são a exceção desta regra, já que estão disponíveis em diversas cargas (leve, padrão ou pesada) para oferecer uma ampla gama de combinações de força e flexibilidade dentro de um determinado diâmetro.
Existe uma relação linear entre o atrito/retenção e o comprimento da superfície de contato entre o Pino Elástico e o furo. Portanto, aumentar o comprimento do pino e a área da superfície de contato entre o pino e a unidade de acoplamento resultará em maior retenção. Além disso, considerando que não há retenção na extremidade do pino devido ao chanfro, é importante levar em consideração o comprimento do chanfro ao calcular o comprimento de retenção.
Em nenhum momento o chanfro do pino deve estar localizado no plano de cisalhamento entre os furos de acoplamento, já que isto pode levar à conversão de força radial em força axial, o que pode contribuir para o movimento lateral do pino para longe do plano do cisalhamento até que a força seja neutralizada (consulte a Figura 2). Para evitar isto, recomenda-se que a extremidade do pino esteja afastada do plano de cisalhamento com uma distância igual ou maior que o diâmetro do pino. Esta condição também pode ser causada por furos cônicos que podem, de maneira similar, converter a força radial em movimento axial. Sendo assim, recomenda-se que sejam produzidos furos retos e, se a conicidade se fizer necessária, a inclinação não deve exceder um total de 1º.
Figura 2
O chanfro do pino não deve estar no plano de cisalhamento. Neste caso, o pino se moverá na direção indicada até que o chanfro não esteja mais no plano de cisalhamento.
Figura 3
O exemplo à esquerda mostra como a extremidade protuberante do pino mantém um diâmetro maior que o do furo quando menos de 60% do comprimento está retido no furo da unidade de acoplamento. A direita, a extremidade protuberante do pino possui um diâmetro aproximadamente igual ao furo.
Os Pinos Elásticos irão recuperar uma porção de seu diâmetro préinstalado em qualquer ponto em que eles não são suportados pelo material da unidade de acoplamento. Em aplicações de alinhamento, recomenda-se que seja inserido 60% do comprimento total do Pino Elástico no furo inicial para fixar permanentemente a sua posição e controlar o diâmetro da extremidade saliente (consulte a Figura 3). Em aplicações com articulações sem interferência (giro livre), é preferível manter a retenção do pino nos componentes exteriores, sendo que a largura de cada extremidade em contato com o pino seja maior ou igual a 1,5X o diâmetro do pino. Se esta condição não for satisfeita, manter a retenção do pino no componente central pode ser uma solução prudente. Articulações com interferência exigem que todos os componentes da articulação sejam preparados com furos equalizados, de forma que cada componente maximize a superfície de contato com o pino, independente do número de segmentos da articulação.
Embora este trabalho ofereça diretrizes gerais de projeto, recomenda-se que os Engenheiros de Aplicação especializados em fixação e montagens sejam consultados para garantir que seja empregado o projeto ideal para cada aplicação.
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