Assunto ÍNDICE Página 1 - INFORMAÇÕES GERAIS...2 1.1 - Introdução...2 1.2 - Vantagens...2 1.3 - Campos de Aplicação...2 1.4 - Exemplos de aplicação...3 2 - EXECUÇÃO DAS BUCHAS DE PRESSÃO...4 2.1 - Formas...4 2.2 - Temperaturas...4 3 - MONTAGEM DAS BUCHAS DE PRESSÃO...5 3.1 - Tolerâncias para eixos e furos...5 3.2 - Formas de montagem...5 3.3 - Montagem em rolamentos...5 3.4 - Construção das peças a serem conectadas...6 3.5 - Montagem...6 4 - CÁLCULO...7 4.1 - Força de Montagem...7 4.2 - Força axial de assentamento...7 4.3 - Determinação do tamanho do torque...7 5 - FORMA DE PEDIDO...7 6 - DIMENSÕES E CARACTERÍSTICAS...8 6.1 - FORMA BN...8 6.2 - FORMA AN...12 6.3 - FORMA AL...16 1
1 - INFORMAÇÕES GERAIS 1.1 - Introdução A bucha de pressão é um elemento de conexão a muitas décadas aprovado. Este elemento de máquinas, já encontra-se em diversos livros, manuais técnicos e didáticos. Freqüentemente é denominado como anel de pressão, apesar de tratar de uma bucha feita de chapa, com ondulações estampadas em sua superfície, que se pressionam contra as peças a serem conectadas. Na montagem da bucha em uma ranhura entre um eixo e um furo, obtém-se uma deformação elástica, resultando numa conexão firme que pode ser calculada. 1.2 - Vantagens Como vantagens de cunho técnico e econômico podemos mencionar: - vantajosos custos devido a montagem rápida e simples - tolerância maior entre as partes a serem conectadas - usinagem simples nas peças a serem conectadas, porque não são necessários chavetas, cupilhas, parafusos, etc. - transmissão de torque elevada e calculável - compensação de dilatação dos diferentes elementos de conexão - posicionamento elástico para montagem de rolamentos - compensação de erros de alinhamento e centragem - resistência a temperaturas elevadas - influência vantajosa em caso de vibrações - resistência a diversos agentes químicos. 1.3 - Campos de Aplicação A utilização das buchas de pressão é bastante diversificada, podendo ser usada tanto em montagens individuais como na produção seriada. Podemos classificá-las nos seguintes campos: a) Montagem de buchas de pressão em rolamentos e mancais. Isto aplica-se em acordo com os mais variáveis motivos: - faixas de tolerância maiores nos alojamentos - compensação de dilatação por caloria, por exemplo em carcaças feitas de metais leves - alojamento fixos ou soltos sujeitos a trancos ou ressonâncias, montagens e/ou desmontagem (evita ferrugem de assentamento) b) Conexões com buchas de pressão sem uma transmissão definida de torque ou força, são todos aqueles casos, onde não aparecem forças axiais na direção do eixo principal, como em manípulos, anéis de vedação, buchas e outras peças para máquinas que devem ser fixadas mas sem transmissão de forças. c) Conexões com buchas de pressão para transmissão de torque, são empregadas, quando torques, forças axiais e/ ou radiais devem ser transmitidas. Como exemplo mencionamos: fixação de polias, pás de ventiladores, engrenagens, volantes, etc. Alguns clientes usam também as buchas de pressão como um acoplamento deslizante. Este emprego, deve ser aplicado de forma ponderada pois os valores de torque indicados neste catálogo são mínimos. 2
1.4 - Exemplos de aplicação Fixação axial e radial de um ventilador através de uma bucha de pressão. Montagem dos rolamentos com buchas de pressão, em uma máquina de costura industrial Fixação da roda em uma bomba de drenagem. Montagem de diversas buchas de pressão no acionamento de uma colheitadeira O rotor de um condensador giratório é montado sobre uma bucha de cerâmica e fixado através de uma bucha de pressão Em um turbo acoplamento, os rolamentos com ranhuras foram montados com buchas de pressão, trabalhando a uma temperatura de até 170ºC, compensando as diversas dilatações térmicas entre a carcaça de alumínio e os mancais de silício para rolamentos. 3
2 - EXECUÇÃO DAS BUCHAS DE PRESSÃO 2.1 - Formas Forma - BN Na forma BN as buchas de série até o diâmetro 12, são fornecidas exclusivamente em aço carbono e as medidas maiores em aço inoxidável. Forma - AN Na forma AN as buchas de série até o diâmetro 16, são fornecidas exclusivamente em aço carbono, as maiores em aço inoxidável. Forma - AL Na forma AL as buchas de série são em aço inoxidável, porém podem ser fornecidas em aço carbono. 2.2 - Temperaturas O gráfico ao lado apresenta claramente a vantagem da bucha de pressão em relação a montagem convencional quando surge aquecimento. Um rolamento 6204 com um diâmetro externo de 47 é instalado numa carcaça de alumínio. Com uma tolerância J6 é necessária uma pressão de montagem de 2300 N. Mesmo assim, com 80 ºC, ele fica solto. Ao usar uma bucha de pressão AN 47-508 a força de montagem é de somente 1480 N e com 120 ºC ainda temos uma força de alojamento de 1100 N. 4
3 - MONTAGEM DAS BUCHAS DE PRESSÃO 3.1 - Tolerâncias para eixos e furos A escolha da tolerância do diâmetro dos eixos e furos, é determinada pela pressão desejada, quer dizer, a força de aderência da conexão da bucha de pressão. Os afastamentos recomendados para os diversos tamanhos e modelos fornecidos são apresentados neste catálogo a partir da página 08. Em geral é válido o que segue: a) Para eixos são admissíveis tolerâncias até h9 e para furos até H9. Em algumas aplicações, as tolerâncias podem ser ampliadas para h11 e respectivamente H11. b) Os afastamentos sugeridos na tabela das dimensões, tanto para montagens de rolamentos, como para transmissão de torque, são válidos para conexão aço / aço, e de aço com muitos metais não ferrosos com temperaturas até 100 ºC. Para materiais cujas resistências diferenciam consideravelmente das do aço, deve-se fazer testes de aplicações e consultar nosso departamento técnico. 3.3 - Montagem em rolamentos Na indústria são usados em larga escala buchas de pressão tanto das formas BN, AN e AL. Devido as largas tolerâncias economiza-se custos de fabricação e montagem. Os afastamentos recomendados obtem-se na tabela da página 8 em diante. Freqüentemente os rolamentos exigem montagens especiais. Por exemplo: - folga maior (ISO B3) de montagem - parede do cubo fina - onde existe dilatação por calor - em ligas de metais leves que produzem uma ampliação da folga por causa da pressão radial. Normalmente deve-se optar por uma montagem "centralizada" ou pelo menos "apoiada" devido uma possível excentricidade. Por este motivo o anel giratório do rolamento não deve ser fixado com bucha de pressão. 3.2 - Formas de montagem Montagem "livre" Esta é uma montagem bastante econômica, porque basta montar o eixo simples em um furo passante. Porém deve-se considerar uma descentralização (até 0,1 da altura do eixo) e uma redução do valor de torque de 20% da tabela de características da página 8 e posteriores. Montagem livre BN Montagem livre AN Montagem "centralizada" Esta é aplicada quando é exigido uma centragem exata ou aparecem choques radiais, que ultrapassam a carga radial máxima indicada nas tabelas. Conforme a escolha do ajuste do eixo e furo, pode-se obter qualquer exatidão de concentricidade. Este tipo de montagem também evita possíveis flambagens e devido ao excesso de carga. Montagem centralizada BN Montagem centralizada AN Montagem "apoiada" Esta é usada, quando se pretende uma centragem econômica e vantajosa devendo ser evitado um "deslocamento", devido a força radial desfavorável. Nesta tipo de aplicação a montagem da bucha é simplificada. Montagem apoiada BN Montagem apoiada AN, AL Montagem "múltipla" Se o torque a ser transmitido pela bucha de pressão é muito elevado, pode-se em qualquer situação, montar subseqüentemente duas ou mais buchas, porque as cargas transmitidas são multipicadas. Porém as buchas de pressão devem ser montadas com separadores, para evitar que ocorra sobreposição das buchas no momento da montagem. Montagem múltipla BN Montagem múltipla AN 5
3.4 - Construção das peças a serem conectadas Para evitar danos nas buchas no momento da montagem, as peças a serem conectadas devem ser construídas como segue: Na forma BN os furos devem ser executados com um raio r B, nas formas AN e AL as pontas dos eixos com um raio de r w. Na montagem centralizada as ranhuras a serem executadas nos eixo ou furos, devem prever pequenos raios r E, possibilitando o bom posicionamento das buchas de pressão nas laterais das ranhuras.para a confecção do entalhe b' deve-se usar o campo de tolerância C13. Os raios mencionados são apresentados na seguinte tabela: Diâmetro do eixo / furo rw e rb re até 20 1,0 0,2 de 20 até 50 1,25 0,25 de 50 até 60 1,5 até 2,0 0,35 acima de 80 3,0 até 5,0 0,8 3.5 - Montagem Montagem centralizada, Forma BN A bucha é introduzida na ranhura do eixo e em seguida o eixo com a bucha colocada é prensada para dentro do furo. Montagem livre, Forma BN A bucha é posicionada sobre o eixo liso, onde ela deve se apoiar num ponto auxiliar (x), para que ela fique fixa no sentido oposto ao da direção de introdução. Montagem centralizada, Forma AN A bucha é colocada no alojamento e em seguida o eixo é introduzido em sentido perpendicular a ranhura. Montagem livre, Forma AN A bucha é colocada no furo liso de tal forma, que ela se apoia contra um encosto auxiliar (x) em sentido contrário à pressão de montagem do eixo. 6
4 - CÁLCULO 4.1 - Força de Montagem As fórmulas apresentadas são apenas para fornecer valores orientativos: K = Força de montagem M = Valor do torque em Nm conforme tabela das dimensões D = Diâmetro nominal em mm de uma bucha de pressão para transmissão de torque: K = 7000 M (N) D montados em rolamento: K = 2000 M D (N) 4.2 - Força axial de assentamento Também com esta fórmula consegue-se apenas valores orientativos: S = Força de assentamento M = Valor do torque em Nm conforme tabela das dimensões D = Diâmetro nominal em mm de uma bucha de pressão para transmissão de torque: S = 2000 M (N) D montado em rolamento: S = 1000 M D (N) 4.3 - Determinação do tamanho do torque Apesar dos valores de torque M das tabelas de características garantirem valores mínimos e possam variar conforme o acabamento superficial das peças a serem conectadas, outros fatores também podem mudar os valores de torque transmissível. Entre eles podemos citar a pressão sobre as buchas que muda conforme as tolerâncias dos componentes a serem montados. Para se determinar o torque necessário para a aplicação deve-se fazer os cálculos apresentados abaixo, e verificar se o valor está abaixo daqueles indicados nas tabelas de características técnicas. São dados: Potência P em kw Rotação n em min -1 Fator de segurança s Exemplos de s: Disco de polia 2,5-3 Marcha reversível 6 Roda dentada 7-10 Torque necessário M erf = 9550 x P x s (Nm) n Exemplo: São dados: Potência do motor 4 kw Rotação 900 min -1 Fator de segurança 3 Procura-se: Bucha de pressão BN 40-50 M erf = 9550 x 4 x 3 = 133 900 Escolhe-se pela tabela de medidas o tamanho BN 45-520 ou BN 50-516 com M = 145 Nm e 141 Nm respectivamente. 5 - FORMA DE PEDIDO Nas primeiras duas casas encontram-se letras para as formas BN, AN e AL. Casas 3 e 4 indicam o diâmetro das buchas. Casa 5 (após o hífem) indica o material, sendo: 0 = aço-carbono 5 = aço-inoxidável As duas últimas casas indicam a largura da bucha. xx xx - x xx Largura da bucha Material Diâmetro da bucha Forma BN,AN ou AL 7
6 - DIMENSÕES E CARACTERÍSTICAS 6.1 - FORMA BN com centragem 8
FORMA BN com centragem 9
FORMA BN com centragem 1
FORMA BN com centragem 1
6.2 - FORMA AN com centragem 1
FORMA AN com centragem 1
FORMA AN com centragem 1
FORMA AN com centragem 1
6.3 - FORMA AL com centragem axal 1