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Chaves paralelas e chaves cónicas são dois elementos de ligação comuns na engenharia mecânica. São utilizadas para criar uma ligação de bloqueio de força entre dois componentes. Neste artigo, os dois tipos principais são examinados em maior detalhe e as suas áreas de aplicação são explicadas.
Uma chave paralela é um elemento plano feito de aço ou aço inoxidável com uma forma retangular, que é inserido numa ranhura num eixo ou diâmetro de broca. A chave tem, normalmente, um ângulo de 90 graus nas extremidades e pode ser fornecida como uma versão reta ou cónica.
Uma chave paralela é usada principalmente para transferir o torque de um eixo para outro componente.
No campo das aplicações industriais, existem vários exemplos da utilização de chaves paralelas para fixar eixos e outras peças rotativas, tais como unidades de engrenagem ou compartimentos da bomba.
Existem diferentes tipos de chaves paralelas, tais como chaves cónicas ou em forma de T, sendo cada tipo de chave especificamente desenvolvida para aplicações específicas. As chaves cónicas, por exemplo, podem transmitir forças mais elevadas do que as chaves em forma de T.
Ao selecionar uma chave paralela adequada, deve garantir-se que tanto o tamanho como o material são adaptados aos respetivos requisitos – dependendo da carga máxima e da temperatura ambiente do sistema.
De um modo geral, as ligações de chave paralelas oferecem muitas vantagens em relação a outras técnicas de ligação, tais como soldadura ou ligação: São fáceis de instalar, podem ser substituídas rapidamente se necessário e têm uma elevada capacidade de carga. Além disso, a ligação é muito precisa graças às chaves paralelas, permitindo assim um trabalho preciso.
(1) Chave paralela
(2) Eixo com ranhura
Uma chave cónica consiste numa peça cónica de metal com superfícies laterais direitas (corte cónico). O diâmetro maior do cone encaixa exatamente no orifício correspondente ou na ranhura da chaveta do eixo na outra peça. Ranhura do eixo na outra parte.
Uma chave cónica é frequentemente utilizada em máquinas-ferramenta, tais como máquinas fresadoras ou unidades de engrenagem.
Uma das características mais importantes das chaves cónicas é a sua capacidade de transportar cargas grandes num espaço pequeno. Isto significa que são muito eficazes na transferência de grandes forças enquanto poupam espaço. Isto torna-as ideais para utilização em espaços confinados ou onde a poupança de peso é essencial.
Outra vantagem das chaves cónicas é a sua elevada fiabilidade e durabilidade. Ao contrário de muitos outros tipos de chave, não são propensas a desgaste ou desgaste rápido – o que é particularmente importante ao considerar as cargas extremamente elevadas ao usar estes componentes.
Existem diferentes tipos de designs de chaves cónicas. Estão disponíveis os seguintes elementos: Chaves cónicas simples com extremidades direitas; chaves de cunha de ação dupla com superfícies laterais cónicas; discos de mola cónica, que podem ser concebidos como uma forma de disco para cobrir intervalos de diâmetro maiores.
(1) Chave cónica
(2) Eixo com ranhura
A escolha entre ligações de chave paralela ou chave cónica depende frequentemente dos requisitos para a aplicação especial: Se for necessária uma capacidade de carga elevada (por exemplo, para motores grandes), então as ligações de chave cónica são mais recomendadas; no entanto, para componentes mais pequenos, como rodas de engrenagem ou veios da bomba, devem ser preferidas ligações de chave paralela.
Em eixos lineares, as chaves paralelas são utilizadas para estabelecer uma ligação entre o eixo e o rolamento associado. A chave paralela é inserida numa ranhura no eixo e fixa o rolamento no lugar com a sua forma.
Os acoplamentos do eixo ou os acoplamentos de compensação são utilizados para transmitir binários entre duas extremidades do eixo. Aqui também, as chaves paralelas desempenham um papel decisivo: Asseguram que o componente de acoplamento encaixa firmemente nos diâmetros do eixo.
Por sua vez, as rodas dentadas também requerem elementos de fixação como anéis de retenção ou mesmo chaves paralelas. Estas fixam a roda dentada na extremidade do eixo e, assim, asseguram um funcionamento estável do sistema.
Os eixos de rotação também contêm frequentemente estes elementos chave – especialmente quando várias peças componentes têm de ser ligadas umas às outras (como polias de correia). É importante garantir que as dimensões de largura e altura ou as especificações de Profundidade têm de corresponder exatamente – esta é a única forma de garantir uma fixação ideal.
Por outro lado, as rodas dentadas de engrenagem tendem a depender de outros tipos de técnicas de ligação. No entanto, as chaves paralelas também podem ser usadas ocasionalmente aqui. Por exemplo, quando o eixo da engrenagem precisa de ser ligado a um rolamento.
O tipo mais conhecido é provavelmente a chave paralela cónica. Consiste numa peça metálica cónica que é inserida entre o eixo e o cubo. A forma cria uma ligação de travamento positivo na qual o torque é transmitido.
Outra variante são as chaves paralelas de cunha de ranhura ou as ligações de chave plana. Estas são molas planas com uma forma retangular em secção transversal, que podem ser inseridas em ranhuras adequadas em ambos os lados do componente.
Além disso, existem chaves paralelas à ranhura do cilindro, bem como ligações de eixo estriado como variantes de design especiais de ligações de chaves paralelas para requisitos especiais de carga em engenharia mecânica.
Dependendo da área de aplicação, diferentes critérios devem ser observados, tais como capacidade de elevação ou precisão das forças de transmissão, bem como seleção de material (aço, aço inoxidável, plástico, etc.). Muitas vezes, um fator importante desempenha frequentemente um papel na instalação ou substituição de ligações de chave paralela, no seu tempo de montagem e esforço para fixar numa máquina.
Escolher o projeto certo depende das necessidades específicas de uma aplicação específica, mas algumas diretrizes gerais devem ser seguidas:
Para garantir que as chaves paralelas realmente funcionam na prática e cumprem a finalidade desejada, devem cumprir determinadas normas. Uma destas normas é a DIN 6885 para ligações estriadas de eixo e ranhura com chave paralela.
Na Alemanha, a norma DIN 6885-1 a -3, bem como a norma DIN 5464, aplicam-se a chaves paralelas. No entanto, no Japão, são utilizadas as normas JIS.
A norma alemã DIN 6885 define quatro tipos diferentes de perfis de chaves paralelas: o perfil cónico de acordo com a forma A, B ou C, bem como o perfil retangular de acordo com a forma D. Os perfis diferem na sua geometria e tamanho para acomodar cargas diferentes.
A norma japonesa JIS B1301 também se divide em quatro formas de perfil diferentes: O perfil da ranhura (forma K), o perfil em T (forma T), o perfil arqueado (forma R) e outra variante do perfil cónico com um ângulo de inclinação maior (forma S). Em comparação com a norma alemã, existem mais opções de seleção aqui.
Outra diferença reside no facto de a norma alemã apenas fornecer chaves paralelas não ranhuradas como padrão. No entanto, também pode ser feita uma ranhura, se necessário. Nas normas JIS japonesas, este é o contrário – aqui assume-se geralmente que todas as chaves paralelas devem ser ranhuradas.
Esta norma especifica, entre outras coisas, que dimensões uma chave paralela deve ter e que tolerâncias devem ser cumpridas durante a produção. Descreve também como determinar a dimensão correta de uma ranhura adequada para garantir um ajuste ideal.
No entanto, estes regulamentos não se aplicam apenas a ligações de veio estriado ou ranhura: Para outros tipos de conectores, existem também normas DIN especiais – por exemplo, para pinos cilíndricos (DIN 7) ou pinos cónicos (DIN 1).
