Eixo Cardan
Atualizado em 28-Nov-2000.
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2. Instruções de Instalação do Eixo Cardan
O eixo cardan deverá estar montado de maneira que todas as estrias estejam protegidas de todo o tipo de intempérie. Em geral isto significa que a instalação deva ocorrer conforme demonstra a figura 1, onde, as estrias seladas estão no ponto descedentes e não existe nenhuma possibilidade de água ou outro elemento penetrar nas estrias.
A elevada qualidade de balanceamento dos eixos cardans, exige que os contra-flanges, Fig.02, que serão parafusadas nas flanges do eixo cardan, tenham uma boa rugosidade nas faces. Além disso, as folgas não devem exceder à tolerância , conforme quadro demonstrativo abaixo:
| RPM do Cardan | Batimento Axial P Máx. | Batimento Radial R Máx. | Tol. T |
|
500
|
0,10
|
0,10
|
h8
|
|
1500
|
0,07
|
0,07
|
h7
|
|
3000
|
0,05
|
0,05
|
h6
|
|
5000
|
0,03
|
0,03
|
j6
|
Para minimizar adequadamente as dificuldades das tolerâncias acima, quando forem furos roscados podem ser usados as seguintes especificações:
Para perfeita montagem da flange do eixo cardan com as contra-flanges, as superfícies deverão estar limpas, sem graxa, sem tinta e agentes químicos para proteção.Deste modo estarão isentas de corrosão.A superfície usinada não deverá exceder a rugosidade de 25 microns. (RA)
Os parafusos de fixação deverão ter um resistência mínima conforme classe 10,9 e porcas de classe 10, eles deverão ser apertados transversalmente usando uma chave adequada e seguindo a orientação do quadro demonstrativo com os torques adequados.
| Dimensão dos Parafusos | Torque de Aperto Nm | Dimensão dos Parafusos | Torque de Aperto Nm |
|
M
5
|
8,5
|
M
20
|
580,0
|
|
M
6
|
14,0
|
M
22
|
780,0
|
|
M
8
|
35,0
|
M
24
|
1000,0
|
|
M
10
|
69,0
|
M
27
|
1500,0
|
|
M
12
|
120,0
|
M
30
|
2000,0
|
|
M
14
|
190,0
|
M
33
|
2700,0
|
|
M
16
|
295,0
|
M
36
|
3500,0
|
|
M 18
|
405,0
|
M
38
|
4700,0
|
3. Princípios Básicos para Seleção de Eixo Cardan
Serão necessárias algumas informações das condições de trabalho, para se obter o eixo cardan correto nas variadas aplicações.
Determina-se o torque máximo transmitido pelo torque nominal do sistema de acionamento e o correspondente fator de serviço.
Após a determinação do torque máximo, deverá ser verificado se não excede o máximo torque permitido (Mw), no quadro de dimensões de eixos cardans de alta performace.
Fator
de Serviço
|
Condições
de Carga
|
Fator
K
|
| Carga Contínua |
1,2
a 1,5
|
| Carga com choques leves |
1,5
a 2,0
|
| Carga com choques médios |
2,5
|
| Carga com choques pesados |
3
|
| Carga com choques extremos |
4
a 6
|
A seleção do tipo do eixo cardan é baseado no torque calculado, que é determinado pelo torque contínuo, será corrigida com os fatores de choque especificados.
Ta = Td . K1 . K2 . K3
K1 - Fator
de Choque
Eixos cardan são acionados por motores de combustão, piques de torque que ocorrem e excedem ao torque nominal, devem ser levados em consideração.
Caso não haja elemento elástico no sistema, os fatores devem ser acrescidos de 0,5.
|
Acionamento
|
Com elemento
elástico
|
Sem elemento
eléstico
|
| Motor elétrico |
1,00
|
1,00
|
| Motores a gasolina 4 ou mais cilindro |
1,25
|
1,75
|
| Motores a gasolina 1 a 3 cilindro |
1,5
|
2,00
|
| Motores diesel 4 ou mais cilindro |
1,5
|
2,0
|
| Motores diesel 1 a 3 cilindro |
2,0
|
2,5
|
K2 - Fator
Vida Útil
Obten-se uma vida útil estimada, superior a 5000 horas, aplicando-se fatores do quadro abaixo:
| Vida ( x 1000 horas) |
10
|
20
|
30
|
40
|
50
|
60
|
70
|
80
|
90
|
100
|
| K2 = f(th) |
1,2
|
1,5
|
1,7
|
1,9
|
2,2
|
2,4
|
2,5
|
2,6
|
2,7
|
2,9
|
K3 - Fator
Angular
Eixos Cardans em trabalhos superiores a 3 graus, deverão ser aplicados os fatores do quadro abaixo:
| Ângulo de Trabalho |
2
|
4
|
6
|
8
|
10
|
12
|
14
|
16
|
18
|
20
|
22
|
24
|
26
|
| K3 = f(B) |
-
|
1,15
|
1,30
|
1,40
|
1,50
|
1,65
|
1,80
|
1,90
|
2,00
|
2,10
|
2,30
|
2,40
|
2,50
|
4. Exemplo para Seleção de Eixo Cardan
Aplicação:
Eixo cardan para Calandra, com motor elétrico 130 CV a 750 RPM, caixa redutora 20:1, ângulo de 6 graus, vida útil estimada 80000 horas.
Usando a fórmula: Ta = Td . K1 . K2 . K3
RPM = 750 / 20 = 37,5
K1 = 1,5
K2 = 2,6
K3 = 1,3
Td = 130 x 7160 / 37,5 = 24.821 Nm
Ta = 24.821 x 1,5 x 2,6 x 1,3 = 125.842 Nm
Usando o diagrama, o cardan selecionado para um torque de 125.842 Nm a 37,5 RPM será o tipo CB 7821.
O limite do ângulo máximo de trabalho em relação à rotação máxima, deverá ser verificado após a seleção do eixo cardan.
A rotação crítica, é aquela em que a velocidade do eixo coincide como a frequencia transversal do eixo. A velocidade crítica de um eixo pode ser verificada, obdecendo-se a seguinte equação:
RC = 1,22 x 10^8 / L2 x [(D . D) + (d . d)]^1/2
D = Diâmetro externo do tubo (mm)
d = Diâmetro interno do tubo (mm)
L = Comprimento de trabalho do eixo, de centro a centro da cruzeta (mm)
Obs. : É recomendado não ultrapassar a 70% da velocidade crítica.
Pela definição da International Standards Organization (ISO) balanceamento é um processo pelo qual a distribuição de massas de um rotor é verificada e, se necessário corrigida, a fim de garantir que as vibrações nos eixos com frequencia de operação se encontrem dentro de limites especificados. No balanceamento do eixo cardan, o projeto define a qualidade de balanceamento especificada na norma ABNT - NBR 8008/83 Classe G16.
Com auxílio dos equipamentos de medição disponíveis atualmente, o desbalanceamento pode ser reduzido a limites razoavelmente baixos.
Entretanto, seria antieconômico exagerar os requisitos de qualidade, devendo ser estabelecido até onde o desbalanceamento deve ser reduzido.
7. Manutenção, Teste, Inspeção e Lubrificação do Eixo Cardan
Manutenção
Para Manutenção do eixo cardan, não existe um período pré-determinado. É aconselhável que ocorra juntamente com a manutenção de outras partes do equipamento onde o eixo cardan esteja em funcionamento.
Teste de Ruídos
Qualquer alteração no funcionamento normal do eixo cardan, indicará algum tipo de ruído, devendo este ser identificado e logo corrigido para não ocorrer maiores danos ao eixo cardan.
Inspeção de Folgas e Parafusos das
Flanges
No período de lubrificação, deverá ser examinado possíveis folgas nas estrias deslizantes, bem como, a checagem do aperto dos parafusos das flanges.
Lubrificação
Todos os pontos de lubrificação deverão ser relubrificados, até que a graxa purgue pelos anéis de vedação ou respiros. As cruzetas e luvas deslizantes deverão ser os principais pontos de lubrificação.
Lubrificantes
Para que seja atingida a vida útil estimada, é importante a escolha da graxa correta, para temperaturas de -20°C e até 100°C é recomendado a graxa tipo EP 2 com base de sabão de lítio e dissulfeto de molibdênio, e para casos de temperaturas elevadas de +160°C ou +180°C, use à graxa a base de argila tipo R2.
Períodos de 24 horas de trabalho diário, relubrificação em um período de 30 dias. Nos casos de 08 horas de trabalho diário, relubrificação em um período de 60 dias.
Instalação
do Eixo Cardan
Ao instalar o eixo cardan, observe o alinhamento das setas indicativas da figura abaixo, para que os garfos 1 e 2 fiquem perfeitamente alinhados. Estes cuidados garantirão qualidade do balanceamento do eixo cardan e o seu perfeito funcionamento.
Se o eixo cardan for instalado com um desalinhamento do garfo 1 em relação ao garfo 2, em um pequeno espaço de tempo de trabalho, apresentará um ruído e um rápido desgaste das cruzetas.
Tabelas
Dimensionais
| Especificações |
Série |
|||||||||||
|
CB
2420
|
CB
2560
|
CB
2620
|
CB
2660
|
CB
2820
|
CB
2960
|
CB
3100
|
CB
3300
|
CB
3420
|
CB
3480
|
CB
3620
|
||
| Torque Máximo |
Nm
|
640
|
800
|
1100
|
1250
|
2100
|
2800
|
3300
|
5000
|
6500
|
7250
|
9000
|
| Ângulo Máximo |
ß
|
15°
|
20°
|
20°
|
15°
|
22°
|
22°
|
22°
|
22°
|
22°
|
35°
|
30°
|
| Diâmetro Flange |
A
|
90
|
96
|
116
|
116
|
116
|
150
|
150
|
175
|
203
|
175
|
203
|
| Diâmetro Furação |
B
|
69,8
|
79,4
|
95,2
|
95,2
|
95,2
|
120,6
|
120,6
|
155,5
|
184,1
|
155,5
|
184,1
|
| Diâmetro Piloto |
C
|
57,1
|
60,3
|
69,8
|
69,8
|
69,8
|
95,2
|
95,2
|
168,2
|
196,8
|
168,2
|
196,8
|
| Espessura Sapata |
E
|
5
|
7
|
8
|
8
|
8
|
10
|
10
|
9
|
9,5
|
12
|
9,5
|
| Altura Piloto |
F
|
1,6
|
1,6
|
1,6
|
1,6
|
1,6
|
1,6
|
1,6
|
2
|
1,8
|
2,2
|
1,8
|
| Diâmetro Furos |
H
|
5/16"
|
3/8"
|
7/16"
|
7/16"
|
7/16"
|
1/2"
|
1/2"
|
3/8"
|
3/8"
|
3/8"
|
7/16"
|
| Número Furos |
I
|
4
|
4
|
4
|
4
|
4
|
4
|
4
|
8
|
8
|
8
|
12
|
| Diâmetro Giro |
K
|
76
|
96
|
96
|
106
|
119
|
122
|
143
|
162
|
197
|
186
|
232
|
| Diâmetro Tubo |
S
|
50
|
50
|
50
|
76
|
76
|
90
|
90
|
90
|
102
|
94
|
114
|
| Altura do Flange |
M
|
30
|
35
|
35
|
40
|
43
|
51
|
51
|
76
|
76
|
92
|
86
|
| Flange Tipo |
-
|
I
|
I
|
I
|
I
|
I
|
I
|
I
|
III
|
III
|
III
|
IV
|
| Série |
CB
2420
|
CB
2560
|
CB
2620
|
CB
2660
|
CB
2820
|
CB
2960
|
CB
3100
|
CB
3300
|
CB
3420
|
CB
3480
|
CB
3620
|
|
| Tipo 01S |
LZ
LV |
307
54 |
324
54 |
324
54 |
362
69 |
387
72 |
409
63 |
415
63 |
606
113 |
666
130 |
664
180 |
712
126 |
| Tipo 03S |
LF
|
187
|
206
|
206
|
216
|
245
|
255
|
263
|
400
|
406
|
424
|
444
|
| Tipo 04S |
LZ
LV |
218
25 |
270
54 |
270
54 |
&
& |
252
33 |
307
47 |
350
36 |
463
75 |
&
& |
635
180 |
585
104 |
| Tipo 07S |
LF
|
60
|
70
|
70
|
79
|
86
|
102
|
102
|
152
|
152
|
184
|
172
|
01 - Eixo Cardan com tubo de curso compensatório
02 - Eixo Cardan com tubo e curso compensatório máximo
03 - Eixo Cardan com tubo sem curso compensatório
04 - Eixo Cardan sem tubo e curso compensatório, extra curto
05 - Eixo Cardan sem tubo sem curso compensatório com flanges duplos
06 - Eixo sem tubo sem curso compensatório tipo H
07 - Conjunto de flanges
