Como escolher um acoplamento mecânico

Os acoplamentos mecânicos podem ser divididos em quatro categorias principais:

• Acoplamentos flexíveis elásticos
• Acoplamentos flexíveis torcionalmente rígidos
• Acoplamentos rígidos
• Acoplamentos hidrodinâmicos

Acoplamentos da marca Lovejoy

Existe uma grande variedade de acoplamentos disponíveis no mercado. Em certos casos, é fácil saber qual escolher. Por exemplo, se não houver um desalinhamento significativo, um acoplamento rígido será a solução mais barata e mais confiável. Se o amortecimento torcional for o principal fator a ter em conta, então um acoplamento de mandíbula constituirá a melhor escolha.

Os acoplamentos têm diversas funções e vantagens, nomeadamente:

• Transmitir movimento de rotação da máquina motriz à máquina acionada;
• Ligar rapidamente dois componentes de um sistema (por exemplo, um motor e uma bomba) e separá‑los com facilidade para fins de manutenção;
• Compensar um desalinhamento axial, radial ou angular;
• Introduzir flexibilidade mecânica;
• Absorver vibrações e choques mecânicos;
• Proteger os equipamentos de sobrecargas de torque.

A escolha do acoplamento deve basear‑se nos seguintes critérios:

• Tipo de desalinhamento entre os dois eixos (radial, angular ou axial);
• Torque máximo a ser transmitido (geralmente, nas características técnicas do acoplamento, o fabricante indica o torque máximo permitido);
• Características e condições de operação da máquina motriz e da máquina acionada (frequência de partidas, choques e vibrações, temperatura de operação, etc.);
• Velocidade máxima de rotação;
• Dimensões do acoplamento;
• Diâmetro dos eixos de entrada e de saída;
• Relação custo/desempenho.

A vida útil do acoplamento em relação ao seu custo de substituição é um importante critério de escolha. Em certos casos, por exemplo se os tempos de parada tiverem custos particularmente elevados ou for difícil desmontar os componentes para realizar a manutenção do acoplamento, convém optar por um acoplamento com maior durabilidade (que não tenha de ser substituído com tanta frequência) e que precise de pouca ou praticamente nenhuma manutenção.

Há também que pesar a relação entre o custo e o desempenho do sistema. Se os componentes motores ou movidos forem onerosos ou frágeis, por exemplo, deverá optar‑se por um acoplamento mais caro, que exerça forças reativas mais suaves.

Acoplamento tipo pneu da Flender

Os acoplamentos flexíveis elásticos são constituídos por peças rígidas e uma ligação elástica. Este elemento elástico torna-os torcionalmente flexíveis. Como tal, são capazes de compensar certos desalinhamentos, mas destinam‑se principalmente a absorver choques e vibrações da transmissão resultantes de variações de torque (de um torque pulsante, por exemplo).

Existem vários tipos de acoplamentos flexíveis do tipo elástico, como os acoplamentos de elastômero, de mandíbula, tipo pneu, de grade elástica, etc.

Têm diversas aplicações, sendo utilizados em esteiras transportadoras, misturadores, bombas, etc.

A escolha de um acoplamento deste tipo depende de vários fatores, como o espaço disponível para a sua montagem, a durabilidade pretendida e a capacidade de transmissão.

A temperatura de operação é um aspeto igualmente importante. Nas características técnicas do produto, geralmente vem indicada a faixa de temperaturas em que o acoplamento pode operar.

Como em qualquer montagem mecânica, dificilmente se consegue um alinhamento perfeito entre as peças do conjunto. Como tal, entre o eixo motor e o movido surgem desalinhamentos que podem complicar a transmissão de movimento. Esses desalinhamentos podem ser axiais, radiais ou angulares. Os desalinhamentos podem levar à fadiga ou ao desgaste do acoplamento. Por isso, ao selecionar um acoplamento, deverá ter em conta a velocidade de rotação, os desalinhamentos máximos admissíveis e o torque que o conjunto pode suportar. Essas informações são fornecidas pelo fabricante para cada produto.

Em caso de transmissão de potências elevadas, assegure‑se de que o torque que vai ser transmitido é inferior ao torque máximo indicado nas características técnicas do produto, deixando uma margem proporcional ao desalinhamento previsto. A velocidade de rotação dos acoplamentos flexíveis é limitada, pelo que estes não são adequados para eixos com rotações elevadas, especialmente se existirem desalinhamentos significativos.

Relativamente aos choques mecânicos e à vibração, estes acoplamentos podem gerar vibrações se começarem a apresentar folgas devido ao desgaste. A fixação destes conjuntos com flange tem a vantagem de não produzir marcas nos eixos, que oferecem assim maior resistência a reversões bruscas e a vibrações.

Acoplamento torcionalmente rígido da Miki Pulley

Os acoplamentos flexíveis torcionalmente rígidos, ou não elásticos, são indicados para compensar desalinhamentos e transmitir torques elevados.

Fazem parte desta categoria os acoplamentos Oldham, os de lâminas (ou discos), de membrana (ou diafragma), de corrente, de engrenagem (ou polias) e de fole. A transmissão do torque é realizada por meio de elementos rígidos soldados. Por esse motivo, estes acoplamentos não conseguem absorver variações de torque. A rigidez torcional, geralmente expressa em Nm/rad, indica a resistência de um acoplamento à torção.

Acoplamento rígido da OEP Couplings

Os acoplamentos rígidos, ou fixos, são, como o próprio nome sugere, torcionalmente rígidos, podendo unir dois eixos‑árvore ou um eixo e um cubo. Não admitem desalinhamentos, ao contrário dos flexíveis.

Garantem o acionamento de máquinas sem qualquer movimentação indesejada entre os eixos. Possuem muito baixa capacidade de absorção de desalinhamentos, sendo ideais para transmissões com altos torques e em que não haja desalinhamento entre os eixos. São também adequados para sistemas com baixa velocidade de rotação.

Os acoplamentos rígidos asseguram uma transmissão precisa entre os dois eixos. Outra das suas vantagens é que são fáceis de montar, desmontar e ajustar. Como exigem um alinhamento praticamente perfeito entre os eixos, se surgir um desalinhamento (devido a erros de montagem ou à dilatação térmica durante o funcionamento), estes acoplamentos podem exercer forças reativas bastante significativas nos mancais. No entanto, se os desalinhamentos forem muito pequenos e os mancais robustos, os acoplamentos rígidos constituem a melhor opção tanto pelo seu baixo custo como pela sua durabilidade.

Acoplamento hidrodinâmico da Flender

No caso dos acoplamentos hidrodinâmicos, também chamados acoplamentos hidráulicos, a transmissão de torque é realizada por meio de um fluido que é bombeado contra uma turbina, fazendo‑a girar.

Os acoplamentos hidrodinâmicos têm poucos componentes. Por essa razão, são extremamente resistentes a condições ambientais adversas. Estes acoplamentos são usados em ambientes agressivos, em aplicações que exijam aceleração gradual de grandes massas (como esteiras transportadoras, moinhos, britadores, trituradores, misturadores, veículos automóveis).

O acoplamento hidrodinâmico oferece as seguintes vantagens:

• Partida lenta e suave das máquinas;
• Partida e aceleração do motor sem carga e aceleração de grandes massas sem necessidade de superdimensionar o motor;
• Proteção da instalação elétrica;
• Proteção dos vários equipamentos que constituem o sistema;
• Proteção dos componentes móveis;
• Transmissão de potência sem desgaste;
• Absorção de vibrações;
• Resistência a condições ambientais adversas.

A desvantagem deste tipo de acoplamentos é o peso: um acoplamento hidrodinâmico é geralmente mais pesado do que um acoplamento mecânico convencional.