Elementos de Máquinas
Nesta aula vamos conhecer os principais componentes utilizados em máquinas, mecanismos e robôs, entendendo a função de cada um deles.
O que vamos aprender?
O que são elementos de máquinas?
Uma máquina normalmente não é formada por uma única peça. Ela é composta por vários componentes que trabalham juntos.
Esses componentes são chamados de elementos de máquinas.
Cada elemento possui uma função específica. O conjunto dessas funções permite que a máquina funcione.
Eixos
O eixo é uma peça normalmente cilíndrica utilizada para transmitir movimento de rotação.
Ele pode conectar motores, rodas, engrenagens, polias e outros componentes.
Observe um pequeno motor DC e utilize um paquímetro para medir seu eixo.
| Medida | Valor |
|---|---|
| Diâmetro do eixo | _____ mm |
| Comprimento do eixo | _____ mm |
Mancais e rolamentos
Quando um eixo gira encostado diretamente em outra peça, ocorre atrito.
Mancais e rolamentos são utilizados para apoiar o eixo e facilitar sua rotação.
Exemplos de rolamentos e mancais utilizados para apoiar eixos, reduzir o atrito e permitir movimentos de rotação com maior eficiência.
Rolamento
Utiliza esferas ou roletes para reduzir o atrito.
Mancal
Sustenta e posiciona o eixo dentro da estrutura.
Compare uma roda girando diretamente sobre um eixo com outra utilizando rolamento.
Qual delas gira por mais tempo?
Engrenagens
Engrenagens são rodas com dentes que transmitem movimento entre dois ou mais eixos.
As engrenagens podem modificar:
Engrenagem motora: 10 dentes
Engrenagem movida: 30 dentes
30 ÷ 10 = 3
Temos uma relação de transmissão de aproximadamente 3 : 1.
O que é torque?
Torque é a capacidade de produzir uma força de rotação.
Mais velocidade
O mecanismo gira rapidamente, mas pode apresentar menor força.
Mais torque
O mecanismo gira mais lentamente, mas consegue exercer mais força.
Um carrinho muito rápido pode não conseguir subir uma rampa. Uma redução por engrenagens pode diminuir a velocidade e aumentar o torque disponível nas rodas.
Transmitindo movimento à distância
Polias e correias permitem transmitir movimento entre dois eixos que não estão diretamente ligados.
Correntes e rodas dentadas
O funcionamento é semelhante ao sistema de polias, mas utiliza correntes encaixadas em rodas dentadas.
O exemplo mais conhecido está na bicicleta. Esse tipo de transmissão apresenta pouca possibilidade de escorregamento porque os elos se encaixam nos dentes.
Parafusos, porcas e arruelas
São alguns dos elementos de máquinas mais utilizados para unir peças.
M = rosca métrica
6 = diâmetro nominal de 6 mm
30 = comprimento de 30 mm
Ela ajuda a distribuir a força do parafuso sobre uma área maior e pode proteger a superfície da peça.
Molas
As molas armazenam energia quando são deformadas.
Compressão
A mola é comprimida.
Tração
A mola é esticada.
Torção
A mola é torcida.
O princípio é parecido com os elásticos utilizados no projeto da catapulta: deformamos o material, armazenamos energia e depois a liberamos.
Chavetas
Uma engrenagem colocada sobre um eixo pode escorregar.
A chaveta é uma pequena peça utilizada entre o eixo e o componente para impedir esse movimento relativo.
Exemplo de chaveta encaixada entre o eixo e o componente. Sua função é impedir que a peça gire livremente sobre o eixo, fazendo com que ambos transmitam o movimento juntos.
Assim, eixo e engrenagem passam a girar juntos.
Acoplamentos
O acoplamento é utilizado para conectar dois eixos e transmitir movimento de rotação entre eles.
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Rígido
Liga os eixos de maneira direta e firme.
Flexível
Pode compensar pequenos desalinhamentos.
Onde estão esses elementos em um robô?
Um robô móvel simples já utiliza vários elementos de máquinas.
| Elemento | Função |
|---|---|
| Motor | Produzir rotação |
| Eixo | Transmitir movimento |
| Engrenagem | Modificar velocidade e torque |
| Rolamento | Reduzir atrito |
| Parafuso | Unir peças |
| Arruela | Distribuir força |
| Acoplamento | Conectar dois eixos |
| Roda | Transformar rotação em deslocamento |
Caça aos elementos de máquinas
Observe equipamentos ou mecanismos antigos e tente identificar seus componentes.
Utilize somente equipamentos desconectados da energia e com autorização do professor.
| Elemento encontrado | Onde estava? | Qual sua função? |
|---|---|---|
| Engrenagem | ||
| Eixo | ||
| Parafuso | ||
| Rolamento | ||
| Polia |
Construa um mecanismo no Tinkercad
Crie um sistema contendo:
Uma engrenagem deverá ser menor que a outra.
Abrir Tinkercad →Responda
Qual engrenagem gira mais rápido?
Qual configuração oferece maior torque?
O que acontece se as engrenagens tiverem o mesmo número de dentes?
Por que precisamos apoiar corretamente o eixo?
Onde esse mecanismo poderia ser utilizado em um robô?
O que aprendemos?
Essa é a pergunta mais importante ao estudar qualquer elemento de máquina.
