Acoplamento do eixo intermediário do britador cônico

Transmissão de torque:Transferir potência rotacional do motor de acionamento para o eixo intermediário, que então aciona a engrenagem do pinhão e a bucha excêntrica, acionando, por fim, o movimento de britagem.

Compensação de desalinhamento: Acomoda pequenos desalinhamentos axiais, radiais ou angulares (normalmente ≤0,5 mm axial, ≤0,1 mm radial, ≤1° angular) entre o eixo intermediário e o eixo de transmissão, reduzindo o estresse nos rolamentos e eixos.

Amortecimento de vibração: Absorve choques e vibrações gerados durante mudanças repentinas de carga (por exemplo, ao esmagar materiais duros), protegendo o motor, as engrenagens e outros componentes de precisão contra danos.

Proteção contra sobrecarga:Alguns projetos incluem pinos de cisalhamento ou discos de fricção que falham sob sobrecarga extrema, evitando danos catastróficos ao sistema de acionamento.

Cubos de acoplamento: Dois cubos cilíndricos (entrada e saída) com furos internos que se montam no eixo intermediário e no eixo de transmissão. Os cubos são geralmente feitos de aço fundido de alta resistência (por exemplo, ZG35CrMo) ou aço forjado, com rasgos ou estrias para transmissão de torque.

Elemento Flexível: Um componente que conecta os dois cubos, mas permite desalinhamento, como:

Discos de borracha ou elastômero: Discos resilientes unidos a placas metálicas, proporcionando flexibilidade e amortecimento de vibrações.

Dentes de engrenagem: Dentes de engrenagem externos ou internos em um cubo que engrenam com uma engrenagem correspondente no outro cubo (acoplamento do tipo engrenagem), permitindo desalinhamento angular.

Pino e bucha: Pinos de aço presos a um cubo que se encaixam em buchas no outro cubo, com buchas feitas de bronze ou polímero para baixo atrito.

Placas de flange: Placas metálicas aparafusadas aos cubos, fixando o elemento flexível. Os flanges são perfurados com furos para parafusos uniformemente espaçados para montagem, garantindo uma distribuição uniforme da carga.

Fixadores: Parafusos de alta resistência (por exemplo, grau 8,8 ou 10,9) e porcas que prendem os cubos e o elemento flexível juntos, com arruelas de pressão ou adesivo trava-rosca para evitar afrouxamento.

Furos para pinos de cisalhamento (opcional): Furos radiais para pinos de cisalhamento que quebram sob torque excessivo, atuando como um mecanismo de segurança para proteger o sistema de acionamento.

O aço fundido de alta resistência (ZG35CrMo) é preferido por suas excelentes propriedades mecânicas: resistência à tração ≥700 MPa, limite de escoamento ≥500 MPa e tenacidade ao impacto ≥35 J/cm². Oferece boa fundibilidade e usinabilidade, sendo adequado para transmissão de torque.

Um padrão de precisão é criado usando madeira, espuma ou resina impressa em 3D, replicando o diâmetro externo, o furo interno, a ranhura da chaveta, o flange e os furos dos parafusos do cubo. São adicionadas margens de contração (1,5–2%), com margens maiores para seções de paredes espessas (por exemplo, raízes de flange).

O padrão inclui núcleos para formar o furo interno e a ranhura, garantindo precisão dimensional.

Um molde de areia aglomerado com resina é preparado, com o padrão e os núcleos posicionados para formar o formato do cubo. A cavidade do molde é revestida com uma camada refratária (à base de alumina) para melhorar o acabamento da superfície e evitar a inclusão de areia.

O aço fundido é derretido em um forno elétrico a arco a 1520–1560°C, com composição química controlada para C 0,32–0,40%, Cr 0,8–1,1%, Mo 0,15–0,25% para equilibrar resistência e tenacidade.

O vazamento é realizado a 1480–1520 °C usando uma concha, com uma vazão constante para evitar turbulência e garantir o preenchimento completo do molde, especialmente em características complexas como rasgos de chaveta.

A peça fundida é resfriada no molde por 48 a 72 horas para minimizar o estresse térmico e, em seguida, removida por vibração. Os resíduos de areia são limpos com jateamento de granalha (grão de aço G25), atingindo uma rugosidade superficial de Ra25 a 50 μm.

A normalização (850–900 °C, resfriado a ar) refina a estrutura do grão, seguida pelo revenimento (600–650 °C) para reduzir a dureza para 180–230 HBW, melhorando a usinabilidade.

Usinagem de desbaste: O cubo fundido é montado em um torno CNC para usinar o diâmetro externo, a face do flange e o furo interno, deixando uma margem de acabamento de 2 a 3 mm. As ranhuras das chavetas são desbastadas usando uma fresadora CNC.

Usinagem de Acabamento: O furo interno é afiado para atingir uma tolerância dimensional de H7 (para ajuste com folga no eixo) e rugosidade superficial de Ra0,8 μm. As ranhuras ou estrias são usinadas com acabamento de acordo com a norma DIN 6885, garantindo um encaixe preciso com as chavetas do eixo.

Para elementos de borracha/elastômero: compostos de elastômero (por exemplo, borracha nitrílica ou poliuretano) são moldados em discos com inserções de metal, curados a 150–180 °C por 10–20 minutos para atingir dureza Shore de 60–80 A.

Para elementos do tipo engrenagem: Os dentes da engrenagem são cortados em um cubo usando uma fresadora CNC, com um módulo de 3–8 e ângulo de pressão de 20°, garantindo compatibilidade com o cubo correspondente.

As placas de flange são cortadas a laser a partir de chapas de aço (p. ex., Q355B) e, em seguida, perfuradas com furos para parafusos (tolerância posicional de ± 0,1 mm) usando uma furadeira CNC. As superfícies de contato são retificadas até ficarem planas (≤ 0,05 mm/m) para uma vedação firme com os cubos.

O elemento flexível é imprensado entre os dois cubos, com placas de flange aparafusadas usando parafusos de alta resistência (grau 8.8) apertados com torque especificado (normalmente 200–500 N·m).

Para projetos de pinos de cisalhamento, os pinos (feitos de aço 45#, tratado termicamente para HRC 30–35) são inseridos em furos pré-perfurados, garantindo que sejam o elo mais fraco no caminho do torque.

Os cubos e as placas de flange são revestidos com tinta epóxi ou zincagem (5–8 μm de espessura) para resistir à corrosão. As superfícies usinadas dos furos são tratadas com um composto antigripante para facilitar a instalação.

A análise da composição química (espectrometria) confirma que os materiais do cubo atendem aos padrões (por exemplo, ZG35CrMo: C 0,32–0,40%).

Testes de tração em amostras de cubo verificam resistência à tração ≥700 MPa e alongamento ≥12%.

Uma máquina de medição de coordenadas (CMM) inspeciona as dimensões do cubo: diâmetro do furo (tolerância H7), profundidade/largura da chaveta (±0,05 mm) e planura do flange.

As posições dos furos dos parafusos são verificadas com um medidor de fixação para garantir o alinhamento entre os cubos e os flanges.

O teste de dureza (Brinell) garante que a dureza do cubo seja de 180–230 HBW; os dentes da engrenagem (se aplicável) são endurecidos por indução para HRC 50–55, verificado por meio de testes Rockwell.

O teste de torção submete o acoplamento a 120% do torque nominal por 10 minutos, sem deformações permanentes ou rachaduras permitidas.

O teste de partículas magnéticas (MPT) detecta rachaduras superficiais em rasgos de cubo e raízes de flange, com qualquer defeito de 0,3 mm de comprimento resultando em rejeição.

O teste ultrassônico (UT) inspeciona corpos de cubo em busca de defeitos internos (por exemplo, poros de contração) em regiões de suporte de carga.

Teste de desalinhamento: O acoplamento é operado na velocidade nominal com desalinhamento máximo permitido, com níveis de vibração (medidos via acelerômetro) limitados a ≤5 mm/s.

Teste de sobrecarga: para projetos de pino de cisalhamento, o acoplamento é submetido a 150% do torque nominal, verificando se os pinos de cisalhamento falham antes que ocorram danos ao cubo ou eixo.