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Aplicações de acoplamentos spline

Um acoplamento estriado é um meio altamente eficaz de conectar dois ou mais componentes. Esses tipos de acoplamentos são muito eficientes, pois combinam movimento linear com rotação, e sua eficiência os torna uma escolha desejável em diversas aplicações. Continue lendo para saber mais sobre as principais características e aplicações dos acoplamentos estriados. Você também poderá determinar o funcionamento e o desgaste previstos. Você pode facilmente projetar seus próprios acoplamentos seguindo os passos descritos abaixo.

Projeto ideal

O acoplamento estriado desempenha um papel importante na transmissão de torque. Ele consiste em um cubo e um eixo com estrias que estão em contato superficial sem movimento relativo. Como estão conectados, sua velocidade angular é a mesma. As estrias podem ser projetadas com qualquer perfil que minimize o atrito. Devido ao contato entre elas, a carga não é distribuída uniformemente, concentrando-se em uma pequena área, o que pode deformar a superfície do cubo.
O projeto ideal de acoplamentos estriados leva em consideração diversos fatores, incluindo peso, características do material e requisitos de desempenho. Na indústria aeronáutica, o peso é um fator de projeto importante. As tabelas SAE e ANSI não consideram o peso ao calcular os requisitos de desempenho dos acoplamentos estriados. Outro fator crítico é o espaço. Os acoplamentos estriados podem precisar se encaixar em espaços reduzidos ou estar sujeitos a outras restrições de configuração.
O projeto ideal de acoplamentos estriados pode ser caracterizado por um número ímpar de dentes. No entanto, isso nem sempre é verdade. Se o diâmetro externo da estria exceder um determinado limite, o modelo de acoplamento estriado ideal pode não ser a melhor escolha para essa aplicação. Para otimizar um acoplamento estriado para uma aplicação específica, o usuário pode precisar considerar o método de dimensionamento mais apropriado para sua aplicação.
Uma vez gerado o projeto, o próximo passo é testar o acoplamento spline resultante. O sistema deve verificar quaisquer restrições de projeto e validar se ele pode ser produzido utilizando técnicas modernas de fabricação. O modelo de acoplamento spline resultante é então exportado para uma ferramenta de otimização para análises adicionais. O método permite que um projetista manipule facilmente o projeto de um acoplamento spline e reduza seu peso.
O modelo de acoplamento estriado 20 inclui as principais características estruturais de um acoplamento estriado. Um programa de software de modelagem de produto 10 armazena valores padrão para cada uma das especificações do acoplamento estriado. O modelo estriado resultante é então calculado de acordo com o algoritmo utilizado na presente invenção. O software permite que o projetista insira os raios, a espessura e a orientação do acoplamento estriado.

Características

Um aspecto importante das estrias em motores aeronáuticos é a distribuição da carga entre os dentes. Os pesquisadores realizaram testes experimentais e analisaram o efeito das condições de lubrificação no comportamento do acoplamento. Em seguida, desenvolveram um modelo teórico utilizando um parâmetro de Ruiz para simular as condições reais de trabalho dos acoplamentos de estrias. Este modelo explica o desgaste causado pelos acoplamentos de estrias, considerando a influência do atrito, do desalinhamento e de outras condições relevantes para o desempenho das estrias.
Para projetar um acoplamento estriado, o usuário primeiro insere os critérios de dimensionamento das seções de suporte de carga, incluindo a estria externa 40 do modelo de acoplamento estriado 30. Em seguida, o usuário especifica os requisitos de desempenho da margem de torque, como o limite de escoamento, a flambagem plástica e a flambagem por fluência. O software então calcula automaticamente o tamanho e a configuração das seções de suporte de carga e do eixo. Essas especificações são então inseridas no software de modelagem 10 como valores de especificação.
Diversas especificações de configuração de acoplamento spline são inseridas na tela da interface gráfica do usuário (GUI) 80. O programa de software 10 gera então um modelo de acoplamento spline armazenando valores padrão para as diversas especificações. O usuário pode então manipular o modelo de acoplamento spline modificando suas especificações. O resultado final será um projeto auxiliado por computador que permite aos projetistas otimizar os acoplamentos spline com base em seu desempenho e especificações de projeto.
O software de modelagem de acoplamento spline avalia continuamente a validade dos modelos de acoplamento spline para uma determinada aplicação. Por exemplo, se um usuário insere um sinal de valor de dados correspondente a um sinal de parâmetro, o software compara o valor do sinal inserido com o valor correspondente na base de conhecimento. Se os valores estiverem fora das especificações, uma mensagem de aviso é exibida. Assim que essa comparação for concluída, o software de modelagem de acoplamento spline gera um relatório com os resultados.
Diversos fatores de projeto para acoplamentos estriados incluem peso, propriedades do material e requisitos de desempenho. O peso é um dos fatores de projeto mais importantes, principalmente na área aeronáutica. As tabelas ANSI e SAE não consideram esses fatores ao calcular as características de carga dos acoplamentos estriados. Outros requisitos de projeto também podem restringir a configuração de um acoplamento estriado.

Aplicações

Os acoplamentos estriados são um tipo de junta mecânica que conecta dois eixos rotativos. Suas duas partes se encaixam em dentes que transferem a carga. Embora as estrias sejam geralmente superdimensionadas, elas ainda são propensas à fadiga e ao comportamento estático. Essas propriedades também as tornam suscetíveis ao desgaste. Portanto, o projeto e a seleção adequados são vitais para minimizar o desgaste das estrias. Existem muitas aplicações para acoplamentos estriados.
O projeto de um acoplamento estriado baseia-se no tamanho do eixo a ser unido. Isso permite o espaçamento adequado das chavetas. Um novo método de fresagem permite a formação de bases cônicas sem interferências, e a raiz das chavetas é concêntrica com o eixo. Essas características possibilitam altas taxas de produção. Os acoplamentos estriados têm diversas aplicações em vários setores industriais. Para saber mais, continue lendo.
A metodologia baseada em elementos finitos (FE) permite prever a taxa de desgaste de acoplamentos estriados, incluindo a evolução do coeficiente de atrito. Este método prevê o desgaste por atrito a partir de geometrias simples de superfície plana sobre superfície arredondada e foi calibrado com dados experimentais. A taxa de desgaste prevista apresenta resultados razoáveis ​​em comparação com os dados experimentais. A evolução do atrito em acoplamentos estriados depende da geometria da estria. É crucial também considerar as condições de lubrificação das estrias.
O uso de um acoplamento estriado reduz a folga e garante o alinhamento correto dos componentes acoplados. O formato estriado dos dentes do eixo transfere a rotação do eixo estriado para o elemento estriado interno, que pode ser uma engrenagem ou outro dispositivo rotativo. A resistência da raiz e os requisitos de torque de um acoplamento estriado determinam o tipo de acoplamento estriado que deve ser usado.
A raiz da estria geralmente é plana e possui uma coroa em um dos lados. A estria coroada apresenta uma coroa simétrica na linha central da largura da face da estria. À medida que o comprimento da estria diminui em direção às extremidades, os dentes tornam-se mais finos. O diâmetro do dente é medido em passos. Isso significa que a estria macho possui uma raiz plana e uma estria coroada.

Previsibilidade

Os acoplamentos de eixo são usados ​​em máquinas rotativas para conectar dois eixos. São compostos por duas partes com dentes que se encaixam e transferem a carga. Os acoplamentos estriados são geralmente superdimensionados e propensos a comportamentos estáticos e de fadiga. Fenômenos de desgaste também são um problema comum em acoplamentos estriados. Para solucionar esses problemas, é essencial compreender o comportamento e a previsibilidade desses acoplamentos.
O comportamento dinâmico dos acoplamentos entre eixos e rotores é frequentemente incerto, principalmente se o sistema não estiver integrado ao rotor. Por exemplo, na ausência de desalinhamento, a principal frequência de resposta é a velocidade de rotação em X. À medida que o desalinhamento aumenta, o sistema começa a vibrar de maneiras complexas. Além disso, conforme as órbitas do eixo se afastam da origem, as magnitudes de todas as frequências aumentam. Portanto, os resultados da pesquisa são úteis para determinar o projeto adequado e a solução de problemas em sistemas de rotores.
O modelo de acoplamentos de spline desalinhados pode ser obtido pela análise das relações tensão-compressão entre dois pares de splines. O modelo de força de engrenamento das splines é uma função da massa do sistema, do torque transmitido e do deslocamento de vibração dinâmica. Este modelo é válido quando o deslocamento de vibração dinâmica é pequeno. Além disso, o método de integração por etapas CZPT é estável e possui alta eficiência.
A distribuição do deslizamento é função do estado de lubrificação, do coeficiente de atrito e dos ciclos de carga. As profundidades de desgaste previstas estão bem dentro da faixa de valores medidos. Essas previsões são baseadas na distribuição do deslizamento. A metodologia prevê um aumento do desgaste em condições de lubrificação leve, mas não em condições de lubrificação adicional. A condição de lubrificação e o coeficiente de atrito são os principais fatores que determinam o comportamento de desgaste das estrias.

Editor por CX 2023-04-24