Guia de rasgo de chaveta da polia: tolerâncias, ajuste de chaveta, brochamento e noções básicas de montagem de eixo

Uma chave caída, um cubo marcado e uma correia que começa a subir pelo flange duas semanas após a reconstrução. Essa sequência geralmente é atribuída à correia, mas a causa raiz está na chaveta da polia. Quando uma polia é retirada de um eixo para manutenção, a chave é a primeira peça a desaparecer, e a peça de reposição é muitas vezes retirada a olho nu de tudo o que está solto na caixa de peças de reposição. A diferença entre uma chave instalada corretamente e uma solta é medida em centésimos de milímetro, mas decide se a conexão sobreviverá a um ano de inversões de torque ou falhará dentro de um mês.

A resposta curta primeiro: uma chaveta de polia é uma ranhura usinada cortada ao longo do furo do cubo, combinada com uma ranhura no eixo, que juntas seguram uma chaveta que transfere o torque e fixa a posição angular da polia. Obtenha a largura, a profundidade e o acabamento superficial corretos e a chave se tornará o componente mais barato e mais previsível do trem de força. Se errar, a chave se tornará o fusível que queima, levando ocasionalmente o eixo com ela.

O que uma chaveta de polia realmente faz

Este slot realiza três tarefas e as executa sem nenhuma redundância.

• Transferência de torque. A chaveta, e não o atrito, transporta a carga de trabalho entre o eixo e o cubo.
• Localização angular. A posição dos dentes ou ranhuras da polia no eixo é fixada pelo rasgo de chaveta e não pelo encaixe do furo.
• Referência de montagem. Uma ranhura usinada dá à equipe de manutenção um ponto de orientação positivo, de modo que o cubo não pode ser remontado alguns graus para fora.

O próprio torque viaja através dos flancos da chaveta em duas estreitas faixas de contato, uma no eixo e outra no cubo. Cada newton metro de carga passa por essas tiras, enquanto os cantos da ranhura concentram a tensão e a profundidade da ranhura remove o material da seção que resiste à flexão. Esses dois efeitos explicam por que os padrões dimensionais limitam a profundidade t1 do lado do eixo e a mantêm um pouco menor que a profundidade t2 do lado do cubo: o eixo é a peça que ninguém deseja substituir, então a chaveta é posicionada para manter mais material no lado do eixo.

Em uma polia síncrona, o rasgo de chaveta também define o tempo. Se a chaveta do cubo for cortada alguns graus longe do ponto de referência do dente, os dentes da correia encontram as ranhuras da polia no ponto errado do ciclo, e o resultado aparece como um desgaste irregular em um flanco do dente, em vez de uma falha óbvia. A disciplina que se aplica à ranhura da polia também se aplica à ranhura do cubo, e é por isso que o perfil do dente de uma correia dentada e a ranhura da polia em que ela passa devem ser tratados como um sistema em vez de duas peças compradas separadamente.

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Tamanhos de chaveta e rasgo de chaveta: o que os padrões corrigem

Em desenhos métricos, a chaveta e o rasgo de chaveta não são escolhas livres. O diâmetro do eixo seleciona uma linha, e a linha determina a seção transversal da chaveta, a profundidade da ranhura do eixo e a profundidade da ranhura do cubo. O erro comum é dimensionar a ranhura de qualquer chave que esteja na gaveta e ignorar a profundidade, porque uma ranhura de eixo muito profunda remove a seção de suporte de carga de um eixo que já está trabalhando sob torque alternado.

A tolerância de largura é a parte que realmente precisa ser escrita no desenho. As chavetas são normalmente fornecidas para h9 e o ajuste é decidido pelas duas ranhuras. A ranhura do eixo geralmente é mantida mais apertada do que a ranhura do cubo, porque os danos ao eixo são muito mais caros para reparar. O quão apertado depende de como a polia é montada: um ajuste deslizante precisa de folga para ser empurrado manualmente, enquanto um ajuste rosqueado ou pressionado pode ser mais apertado, mas torna-se mais difícil de remover durante a manutenção.

Por que a folga adequada é mais importante do que o tamanho nominal

Uma chave nominal de 8 mm em uma ranhura nominal de 8 mm não diz quase nada sobre como a junta se comportará. O que importa é a folga deixada entre o flanco da chave e a parede da ranhura após a usinagem. Uma vez que a folga seja grande o suficiente para a chave se mover sob carga, a chave começa a balançar dentro da ranhura toda vez que o torque é revertido e o desgaste por atrito começa nos flancos.

Os valores acima são indicativos, usados para mostrar uma tendência e não para servir como tabela de medição. A curva começa quase plana, o que significa que uma pequena folga na extremidade estreita da faixa custa muito pouca vida. Após o joelho da curva, a queda torna-se mais acentuada, de modo que cada 0,02 mm adicional de folga tira mais vida do que o incremento anterior. A leitura prática é que afrouxar a ranhura do cubo em metade do grau de tolerância para facilitar a montagem move o acionamento ao longo da curva, e onde isso acontece é importante. Um rolete transportador levemente carregado e girando em uma direção tolera um ajuste mais frouxo do que o eixo principal de uma máquina de impressão que inverte o torque constantemente. Essa é a razão pela qual a tolerância da largura da chaveta pertence ao desenho e não às mãos do maquinista na bancada.

Como as polias chaveadas falham em serviço

A ordem dos modos de falha é notavelmente consistente de uma planta para outra e raramente começa com a quebra da chave.

Esta classificação reflete o que as desmontagens em oficinas de manutenção revelam com mais frequência, e não o que uma plataforma de fadiga de laboratório produz. A preocupação nos flancos principais fica no topo porque se desenvolve lentamente e quase nunca é notada durante uma inspeção geral de rotina. Cisalhamento e trincas nos cantos do cubo são eventos que se seguem, porque uma vez que o ajuste é afrouxado, a carga de impacto se concentra nos cantos da ranhura. A deformação da ranhura do eixo ocupa o quarto lugar e é a descoberta menos bem-vinda de todas, uma vez que um eixo marcado custa muito mais para substituir do que uma chaveta. Uma polia deslizando em seu eixo é simplesmente o estado final e, a essa altura, os dentes da correia também estão sendo mastigados. A lição é consistente: a maioria das falhas em polias chaveadas remontam a um ajuste frouxo e não à resistência insuficiente do material.

O material do cubo altera o limite do rasgo de chaveta

A chave é quase sempre a parte mais dura, por isso, na prática, a carga é limitada pela mais macia das duas ranhuras. Isso torna o material do cubo uma decisão direta de design, e não cosmética.

Um cubo de alumínio se comporta de maneira diferente de ferro fundido ou aço porque a ranhura resiste à carga principal através da resistência ao cisalhamento do próprio material do cubo. Um cubo de aço atinge aproximadamente o dobro da capacidade de um ferro fundido cinzento, e essa lacuna explica por que unidades com cargas pesadas raramente usam polias de alumínio. O ferro dúctil fica entre os dois e é o compromisso que a maioria dos fabricantes de máquinas estabelece quando o custo e a resistência são importantes. Os cubos de metal sinterizado são baratos de produzir, mas pontuam cerca de setenta nesta escala, o que é adequado para polias pequenas e levemente carregadas, em vez de posições de acionamento principais. Quando uma polia de alumínio não pode ser evitada, a solução usual é alongar o engate da chave ou mover o caminho do torque para um elemento de fixação em vez de uma chave. Selecione primeiro o material do cubo para capacidade de cisalhamento e depois pese a massa e o custo em relação a essa linha de base.

Opções de usinagem para o rasgo de chaveta do cubo

A ranhura no cubo pode ser produzida de diversas maneiras, e a escolha altera tanto a precisão alcançável quanto a economia do pedido. A comparação abaixo compara duas rotas de produção comuns nos critérios que realmente decidem uma cotação.

Esta comparação de radar pontua o mesmo rasgo de chaveta produzido por dois processos diferentes, com cada eixo normalizado de zero a um. Taxas de brochamento elevadas em termos de precisão dimensional, acabamento superficial, velocidade de corte e acesso à chaveta interna, porque uma única passagem de uma ferramenta de conformação produz a ranhura em um movimento. Seu ponto fraco é a flexibilidade de pequenos lotes, uma vez que o broche em si é feito e reafiado para uma combinação de largura e profundidade de chaveta. A ranhura se comporta de maneira oposta: o custo inicial da ferramenta é menor e um único cubo ou um lote curto é muito mais fácil de acomodar, mas o processo é mais lento e o acabamento normalmente fica um passo atrás do brochamento. O corte e a fresagem do fio ficam entre os dois e são práticos para trabalhos de reparo, onde não faz sentido solicitar uma nova brocha para uma polia. A decisão normalmente se resume ao volume: se a produção anual justifica o ferramental, o brochamento é o padrão sensato e, abaixo desse limite, a abertura de canais ou o corte do fio é o caminho mais realista.

Lista de verificação de montagem e inspeção

A maioria dos problemas de chaveta são criados durante os dez minutos necessários para recolocar uma polia. Uma curta sequência de verificações remove quase todos eles.

1. Meça a largura da ranhura do eixo e da ranhura do cubo com um paquímetro ou medidor de furo e compare as leituras com a faixa de tolerância no desenho, em vez de julgar o ajuste pelo tato.
2. Verifique se a chave está na profundidade correta em ambas as ranhuras. Deve haver uma pequena folga entre a parte superior da chaveta e a parte inferior da ranhura do cubo, nunca um contato firme.
3. Rebarbe as bordas da ranhura e remova qualquer metal enrolado. Uma única rebarba levantada é suficiente para inclinar a chave na ranhura.
4. Experimente encaixar a polia em um eixo limpo e seco. Marcas no furo ou no eixo significam que o ajuste está muito apertado para o método de montagem pretendido.
5. Gire o cubo para que a chaveta se alinhe com a ranhura do eixo antes de empurrá-lo e nunca arraste a polia no lugar com o parafuso de fixação.
6. Aperte o parafuso de fixação ou elemento de fixação com o torque especificado e, em seguida, verifique novamente a fase do dente em relação à correia se a polia for do tipo síncrona.
7. Verifique novamente o desvio radial após as primeiras horas de funcionamento e adicione a leitura ao registro de manutenção de rotina.

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Um rasgo de chaveta de polia é uma característica comum, uma ranhura estreita em um pedaço de metal, mas carrega o torque e mantém a posição angular da qual todo o acionamento depende. Dê-lhe uma tolerância definida de largura e profundidade, escolha o ajuste de acordo com a forma como a polia será montada e meça antes do encaixe e não depois. Uma conexão chaveada preparada dessa forma raramente se torna a primeira coisa a falhar na máquina.

Para equipes que substituem uma polia ou projetam um novo acionamento, adquirir a polia e a correia do mesmo fornecedor mantém o furo, o rasgo de chaveta e o passo do dente em um dado de desenho. A Jiangxi Kangqi Industrial fabrica correias dentadas de borracha, correias dentadas de PU e polias síncronas correspondentes, com registros dimensionais disponíveis junto com os relatórios de teste, para que o ajuste do cubo e o perfil do dente sejam resolvidos juntos, em vez de em duas conversas separadas.