Sistemas Mecânicos Essenciais: Pinhão, Parafuso, Freios e Embreagens

Pinhão e Cremalheira: Princípios e Aplicações

O sistema de Pinhão e Cremalheira é um mecanismo que transforma movimento rotativo em linear, ou vice-versa. Os dentes da cremalheira são trapezoidais.

O funcionamento deste sistema é reversível. Dependendo da roda motriz e de quais elementos são fixos ou móveis, temos:

• Se a cremalheira é fixa, o pinhão se move: Este sistema é utilizado em guinchos para mover cargas longitudinalmente, por exemplo, em pontes rolantes.
• Se o pinhão é fixo, a cremalheira se move: Atualmente, possui poucas aplicações. Anteriormente, era utilizado em calculadoras mecânicas.
• Se o pinhão gira sem se mover, a cremalheira é movida: É amplamente utilizado em diversas aplicações, como prensas de broca, sistemas de direção veicular e portas automáticas de garagem.

Parafuso-Porca: Transformação de Movimento

A aplicação mais comum do sistema Parafuso-Porca é quando o parafuso gira e a porca se move longitudinalmente.

Aplicações:

Do ponto de vista da transformação do movimento, os parafusos e porcas têm duas aplicações principais:

• Mover cargas e segurar objetos: Exemplos incluem macacos de parafuso e tornos de bancada.

Princípio de Funcionamento:

O parafuso pode ser entendido como um plano inclinado enrolado em torno de um cilindro. A rosca helicoidal forma uma rampa que permite a conversão eficiente de movimento rotativo em linear, e vice-versa.

Elementos de Dissipação de Energia (Freios)

Os Elementos de Dissipação de Energia têm a missão de reduzir ou interromper o movimento de um ou mais componentes mecânicos, conforme a necessidade. São usados para parar elementos mecânicos em rotação, transformando sua energia cinética em energia térmica através do atrito.

Tipos de Freios:

Freios Mecânicos:

• Freios de Sapata (Externos): O atrito ocorre na periferia de um disco ou tambor. A sapata, revestida com material de alto coeficiente de atrito, é pressionada contra a superfície para gerar a frenagem.
• Freios a Tambor: O atrito ocorre no interior de um cilindro (tambor) fixado à roda. Sapatas fixas ao chassi são expandidas para esfregar contra a superfície interna do tambor, reduzindo a velocidade.
• Freios a Disco: Consistem em um disco fixado ao eixo de rotação e duas pastilhas que são aplicadas em ambos os lados do disco para reduzir seu movimento.

Freios Eletromagnéticos (Correntes Parasitas):

Consistem em um disco de alumínio ou cobre girando entre os polos fixos de um eletroímã. Quando uma corrente elétrica passa pela bobina do eletroímã, correntes parasitas são induzidas no disco. Essas correntes geram um campo magnético que se opõe ao movimento do disco, causando uma redução na sua rotação e, consequentemente, na rotação do eixo.

Embreagem: Transmissão Controlada de Movimento

A Embreagem é um elemento de máquina responsável por transmitir, ou interromper, o movimento entre dois eixos alinhados, conforme a necessidade do usuário. Um eixo recebe o movimento do motor e o outro é o eixo de saída, que transmite o movimento para outros componentes.

Tipos de Embreagens:

• Embreagens de Dentes: Ambos os eixos possuem dentes frontais, geralmente esculpidos em um disco. Um dos discos desliza sobre seu próprio eixo estriado para engatar ou desengatar os dentes, transmitindo o movimento de forma positiva.
• Embreagens de Atrito (a Disco): Compostas por dois discos com superfícies lisas e alto coeficiente de atrito. Quando entram em contato, o atrito acopla os dois eixos, permitindo que suas velocidades se igualem gradualmente.
• Embreagens Cônicas: Consistem em duas partes cônicas, uma fêmea e uma macho, que se encaixam sob a ação de uma força axial, transmitindo o movimento por atrito.
• Embreagens Hidráulicas (Acoplamento Fluido): O elemento de transmissão é um fluido. São compostas por duas turbinas, cada uma solidária a um eixo, inseridas em uma caixa selada. Ao girar o eixo de entrada, o fluido é movimentado e transmite o impulso para a segunda turbina. Em altas velocidades, o acoplamento entre os eixos é quase perfeito, girando na mesma velocidade. Em baixa rotação, a força do fluido pode não ser suficiente para arrastar o eixo de saída.