As uniões de acoplamento de veios flexíveis têm como finalidade a junção de dois equipamentos rotativos através dos seus veios e de forma coaxial permitindo ao mesmo tempo algum grau de desalinhamento, deslocamento axial ou ambos. As três funções básicas das uniões de acoplamento flexíveis são conforme a figura abaixo.
A. transmissão de potência
As uniões de acoplamento servem primariamente para transmitir potência mecânica de uma máquina a outra. Esta potência está na forma de binário a uma determinada velocidade. De forma geral, a potência perdida por uma união de acoplamento flexível é pequena, isto é, o seu rendimento é elevado, embora algumas sejam mais eficientes do que outras.
B. desalinhamentos
Existem dois tipos de desalinhamento – de veios e de acoplamento.
O de veios reporta-se à relação entre os veios motriz e mandado que pode ser dividida em:
- paralelo: os veios estão paralelos mas não no mesmo eixo
- angular: os eixos interceptam-se entre os dois topos
A situação mais comum é a combinação dos dois tipos.
O desalinhamento de acoplamento é relativo à forma como a união de acoplamento acomoda o desalinhamento dos veios. Existem duas vertentes:
- uma é relativa a uniões de acoplamento do tipo de engrenagens ou de discos. Estas admitem desalinhamento angular apenas num plano pelo que são necessários dois elementos flexíveis por forma a admitir o desalinhamento dos veios.
- outra é relativa a uniões de acoplamento com elastómeros onde os desalinhamentos paralelo e angular são acomodados através de um elemento flexível elastómero.
C. deslocação axial dos veios
A maior parte das uniões de acoplamento são concebidas para acomodar movimento axial dos veios. É importante compreender que enquanto que o equipamento pode ter os três tipos de desalinhamento, a união de acoplamento (flexível num plano) apenas admite o angular e axial pelo que é necessário uma união de acoplamento com mais do que um elemento flexível para acomodar o desalinhamento paralelo. A excepção a esta regra passa por alguns tipos de uniões de acoplamento com elementos elastómeros os quais podem acomodar os três tipos de desalinhamento. Existem muitas situações que forçam o equipamento a desalinhar, como por exemplo efeitos térmicos, más instalações dos equipamentos, etc. Uma união flexível não é a solução para todos os problemas de transmissão que podem estar presentes num sistema mal concebido. Aplicar uma união de acoplamento flexível esperando que compense todo e qualquer problema é falta de senso.
Outras funções das uniões de acoplamento flexíveis
Para além das funções básicas acima descritas, as uniões de acoplamento flexíveis normalmente têm de efectuar outras, como:
- amortecer vibrações e reduzir picos de carga ou choques
- proteger o equipamento de sobrecargas
- isolar electricamente a máquina motriz da mandante, etc.
Selecção das uniões de acoplamento
As uniões de acoplamento flexíveis são uma parte vital de um sistema de transmissão mecânica.
O tempo gasto na selecção de uma união de acoplamento e a determinação da interacção com o sistema deveria ser função não só do custo do equipamento mas também do tempo de paragem que teria para substituir a união de acoplamento ou reparar danos. Nalguns casos o processo leva pouco tempo e é baseado na experiência anterior; porém, em sistemas sofisticados pode ser necessário complexos, modelação por computador, Análise por Elementos Finitos e, possivelmente, ainda testes de campo.
O designer de sistemas ou o utilizador não pode instalar qualquer união de acoplamento num sistema baseado apenas na esperança de que funcione. Eles têm a responsabilidade de efectuar uma correcta selecção de uma união de acoplamento que seja compatível com o sistema onde será inserido. Os fabricantes não seleccionam uniões de acoplamento, apenas dimensionam, concebem e fabricam união de acoplamentos que satisfaçam os requisitos que lhes forneceram. Alguns fabricantes podem fornecer alguma assistência baseados em experiências anteriores. Eles são os especialistas na concepção de união de acoplamentos e usam os seus conhecimentos na concepção, materiais e fabrico para fornecer uniões de acoplamento standard ou “à medida” do cliente caso os requisitos o justifiquem. Uma união de acoplamento flexível é normalmente o maior componente de um sistema rotativo menos dispendioso. Normalmente custa menos de 1% e provavelmente não ultrapassará 10% do custo total do sistema. As uniões de acoplamento flexíveis devem acomodar as cargas e forças calculadas e impostas pelo equipamento e suas estruturas de apoio. Alguns dos movimentos são devidos à deflexão térmica das estruturas devida à temperatura, variações de binário ou muitas outras condições. Em funcionamento, as uniões de acoplamento flexíveis devem algumas vezes acomodar o inesperado. Algumas vezes podem ser condições esquecidas ou desencadeadas quando o união de acoplamento interage com o sistema, o que pode precipitar os problemas com as uniões de acoplamento. É responsabilidade do seleccionador da união de acoplamento a verificação da interactividade dessa união com o sistema.
Sequência da selecção
Existem, de forma geral, quatro passos que devem ser seguidos para assegurar a correcta selecção de uma união de acoplamento flexível para um equipamento vital:
1. deve rever os requisitos iniciais para uma união de acoplamento flexível e escolher o tipo que melhor se adequa ao sistema.
2. deve fornecer ao fabricante da união de acoplamento toda a informação que seja pertinente acerca da aplicação por forma a que a união de acoplamento seja devidamente dimensionada, concebida e fabricada de acordo com os requisitos.
3. deve obter as características da união de acoplamento flexível por forma a que sejam verificadas as interacções da união com o sistema e seja assegurada a sua compatibilidade.
4. deve rever a interactividade e se as condições do sistema se alterarem então o fabricante deve ser contactado por forma a que sejam efectuadas as necessárias alterações na concepção do união de acoplamento e assim voltar a integrar-se no sistema.
No entanto há que ter a noção da grandeza da aplicação e se é justificável o empate de tempo e de recursos nessa mesma aplicação. Por exemplo, a selecção de uma união de acoplamento para um grupo moto-bomba de 4kW não pode ter o mesmo grau de empenho que uma qualquer aplicação que envolva centenas ou milhares de kW.
Elementos básicos
No entanto há alguns elementos básicos que devem ser do nosso conhecimento para uma adequada selecção da união de acoplamento, como sejam:
- potência e velocidade da máquina motriz
- potência e velocidade da máquina mandada
- tipo de máquina mandada
- tipo de ligação entre máquinas
- dimensões gerais (espaço disponível, diâmetro de veios, etc.)
- temperatura ambiente
- tempo de funcionamento diário
- ciclo de funcionamento
- eventual previsão de desalinhamentos
Um outro elemento que se deve considerar é o factor de serviço a aplicar à potência e/ou binário da máquina motriz; esse factor de serviço está dependente do tipo de máquina mandada e poderá ser corrigido em função do tipo de união de acoplamento em vista através do tipo de máquina motriz e do meio envolvente.
Sendo assim, a selecção de qualquer união de acoplamento deve ser efectuada de acordo com a sequência dada pelo fabricante no respectivo catálogo, não se devendo usar os mesmos critérios independentemente do tipo de união.
Para tal deve-se primeiro ter uma boa ideia do tipo de união de acoplamento a aplicar e para isso é fundamental ter conhecimento dos existentes e respectivas vantagens e restrições.
