A Arruela de travamento por cunha Nord-Lock surge no mercado para enfrentar um dos grandes desafios nas montagens mecânicas: as rigorosas vibrações existentes no sistema de fixação.
Durante muitos anos, após a invenção das locomotivas para transporte de carga, houveram muitos ajustes e reajustes em seus respectivos sistemas mecânicos. Mas um dos grandes desafios foi se adequar às rigorosas vibrações existentes no sistema de fixação, que constantemente após atingir o ponto de ressonância em sua estrutura, ocasionado por uma “instabilidade dinâmica” no sistema, resultando por sua vez um afrouxamento dos parafusos.
Então foi desenvolvida, a arruela Nord-Lock. Um tipo de arruela que possui uma espécie de cunhas para manter o parafuso inerte ante as vibrações externas induzidas.
As vibrações mecânicas e seus desafios.
A vibração em sistemas de fixação mecânica são um grande problema em máquinas e equipamentos. Elas ocorrem em consequência do efeito de forças dinâmicas resultante de movimentos entre partes da máquina, folgas e de seu movimento rotativo ou alternativo quando há desbalanceamento.
Por essa razão, diversos fatores podem contribuir para a geração de vibrações mecânicas, como a má qualidade dos componentes, desalinhamentos, folgas excessivas, desgaste, entre outros.
As montagens mecânicas quando submetidas a intensas vibrações apresentam o desafio de manter a integridade das fixações. O afrouxamento dos parafusos e folgas são um problema que impede a segurança e funcionalidade ao longo do tempo em diversos equipamentos e estruturas.
A arruela desempenha vários papéis importantes em um sistema de fixação, sobretudo garantir a integridade e eficácia da junção aparafusada.
A arruelas são importantes para:
- Distribuir a carga do torque de aperto dos parafusos;
- Proteção da superfície que receberá a carga de aperto;
- Reduzir o atrito porca e a superfície do material;
- Compensar superfícies irregulares;
- Vedar;
- Isolação elétrica.
O que fazer quando as vibrações são excessivas e os parafusos se soltam? Aí, entre em cena um componente de suma importância: a arruela para vibração mecânica.
Arruelas de travamento para combater as vibrações mecânicas.
Quando se trabalha com montagens aparafusadas, o torque em parafusos é essencial para garantir a segurança e a confiabilidade das fixações. Se o aperto for insuficiente, a montagem afrouxa e as peças se soltam.
As arruelas de travamento são componentes que utilizam mecanismos de travamento por tensão (em vez de fricção), que resistem ao movimento inverso do parafuso ou porca. Esse tipo de arruela garante que o torque aplicado inicialmente permaneça efetivo por mais tempo, mantendo a integridade da montagem.
Dentre os tipos de arruelas de travamento temos um que apresenta maior eficiência e confiabilidade para a segurança da montagem: a arruela de travamento por cunha.
O que são Arruelas de travamento por cunha?
Diferentemente de outro modelos de arruelas que usam a fricção para manter as juntas aparafusadas, as arruelas de travamento por cunha utilizam cunhas ou dentes que criam uma tensão de travamento, garantindo que as peças permaneçam seguras e estáveis, mesmo em condições de vibração extrema. Elas são projetadas para resistir a altas cargas e oferecer uma solução de fixação confiável e durável.
E o principal fabricante mundial de arruelas de travamento por cunha é a Nord-Lock.
Princípio de funcionamento da arruela de travamento por cunha Nord-Lock
O princípio de funcionamento da arruela tipo cunha da Nord Lock consiste em um par de arruelas que possuem cunhas inclinadas em um lado e uma série de sulcos/ranhuras no outro (como mostra a figura abaixo).
É importante saber como usar a arruela Nord Lock corretamente para obter melhores resultados.
Na instalação, os dois lados da cunha são encaixados juntos e colocados entre o parafuso e o bloco. Sob vibração, o parafuso tende a girar e soltar. Mas como o ângulo da cunha é maior do que o ângulo da hélice do parafuso, isso gera um efeito de bloqueio resultante que evita o afrouxamento e bloqueia ainda mais a montagem, mantendo assim a integridade da fixação.
Desse modo, o resultado é um sistema de fixação a prova de vibrações. Ou seja, a tensão faz com que o parafuso trave sozinho.
Análise das forças resultantes nas arruelas Nord Lock com travamento por cunha.
Nosso objetivo aqui é mostrar as forças interativas no trabalho de uma Arruela de travamento por cunha Nord-Lock, ao apertar e soltar o parafuso fixado sobre ela. Entretanto, o torque sincronizado é que será considerado no aperto. Contudo, no desaperto, será avaliado o resultado de carregamento contrário que a arruela de travamento M8 exercerá sobre o parafuso M8 DIN 912 Allen.
Primeiramente foi calculado o ângulo da hélice do parafuso M8 DIN 912. Em seguida, foram retiradas as medidas da cunha da arruela de travamento e calculado o ângulo de sua cunha, para validação da prova real que o ângulo da cunha da arruela de travamento é maior que o ângulo da hélice do parafuso
Sobre os resultados: Referente à geometria da cunha da arruela de travamento e da hélice do parafuso, tivemos alguns resultados. além disso, também foram constatados os coeficientes de atrito exercido entre parafuso-bucha (contidos no site do fabricante Ciser) e também contido entre Arruelas de travamento (contidos no site do fabricante Nord-Lock).
Por fim, após a análise obteve-se uma tensão máxima de 348,76 MPa e uma força resultante máxima de 153,9 N. A tensão está abaixo do limite de elasticidade desse material, desta forma a arruela não sofre tensão acima do limite que seu material possa suportar. Quando à força nota-se estar adequada ao catalogo do fabricante que menciona uma força de resistência de 1,5 N, ou seja é aproximadamente uma multiplicação da força pelas 10 cunhas da arruela de travamento.
Principais benefícios das arruelas de travamento por cunha.
Projetadas especificamente para lidar com os desafios apresentados por montagens sujeitas a intensas vibrações, as arruelas tipo cunha Nord Lock apresentam benefícios, como:
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Prevenção de Afrouxamento: Elas ajudam a manter a tensão adequada nos parafusos ao longo do tempo, garantindo a estabilidade e segurança da montagem.
- Melhor Distribuição de Carga: A arruela tipo cunha distribui de forma mais eficaz a carga do torque aplicado durante o aperto dos parafusos, o que ajuda a reduzir a tensão concentrada em áreas específicas.
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Resistência a Vibrações: O design das arruelas minimiza o impacto das vibrações mecânicas sobre a fixação, ajudando a manter a integridade estrutural ao longo do tempo.
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Redução de Desgaste e Danos: Ao absorver e redistribuir as forças resultantes das vibrações, as arruelas para vibração mecânica ajudam a reduzir o desgaste e danos nos pontos de fixação.
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Ampla Aplicação: Podem ser usadas em uma variedade de aplicações industriais e mecânicas, como em máquinas pesadas, equipamentos automotivos, estruturas metálicas expostas a condições de vibração, entre outros.
A arruela de travamento por cunha Nord Lock é uma solução eficaz para problemas de afrouxamento e desgaste prematuro das fixações em ambientes sujeitos a vibrações constantes. Desempenha um papel fundamental na manutenção da integridade e desempenho das montagens mecânicas ao longo do tempo.
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