Diferença entre acionamento de fricção e acionamento de engajamento

Máquina é um conjunto de mecanismos que necessita de fonte de energia para realizar determinada tarefa de forma pré-definida. Máquinas domésticas ou industriais são principalmente acionadas com a ajuda de motores primários (como motor elétrico, moinho de vento, turbina hidráulica ou a vapor, motor de combustão interna, etc.). Normalmente, este motor principal está localizado longe da unidade da máquina e gira a uma velocidade mais alta do que a necessária nas máquinas. O sistema de transmissão de energia mecânica é usado para transmitir energia deste motor principal para a unidade da máquina. Tal sistema de transmissão atende a poucos propósitos básicos, como (i) transmitir movimento, torque e potência do eixo acionador para o eixo acionado, (ii) inverter o sentido de rotação, como no sentido horário para anti-horário ou vice-versa, e (iii) aumentar ou diminuir a velocidade de rotação.

O sistema mecânico de transmissão de energia consiste em quatro acionamentos e poucos elementos. Quatro acionamentos são acionamento por engrenagem, acionamento por correia, acionamento por corrente e acionamento por corda. Cada um deles tem certos benefícios sobre os outros. Eles participam diretamente do movimento e transmissão e manipulação de energia para atender aos requisitos exatos. Eles basicamente recuperam a energia do eixo acionador e a transferem para o eixo acionado. Tais acionamentos podem ser usados ​​desde aplicações de baixa velocidade e baixa potência (como relógios mecânicos, brinquedos, etc.) Por outro lado, os elementos de transmissão de energia incluem eixo, chaveta, acoplamento, freio, embreagem, roda dentada, polia, etc. Esses elementos são utilizados juntamente com o acionamento para facilitar a transmissão de energia fácil e eficiente.



Quatro unidades do sistema de transmissão de energia mecânica podem ser classificadas de várias maneiras. Um desses critérios de classificação é o meio de transmissão de energia. Com base nisso, quatro impulsos podem ser categorizados em dois grupos:impulso de fricção e impulso de engajamento. Em todos esses acionamentos onde a energia é transmitida por meio de fricção são chamados de acionamentos de fricção . Acionamento por correia e acionamento por corda se enquadram nesta categoria. Sua capacidade de transmissão de energia é limitada às características de atrito de duas superfícies em contato. A perda de potência também é maior por causa do atrito. No entanto, eles têm capacidade inerente para proteger o sistema de sobrecarga. Por outro lado, em incentivos de engajamento , a transmissão de potência ocorre por meio do engate e desengate sucessivo de duas partes sólidas. A força de atrito não desempenha nenhum papel em tais impulsos. A transmissão por engrenagem e a transmissão por corrente estão nesta categoria. Várias diferenças entre acionamento de fricção e acionamento de engate são dadas abaixo em formato de tabela.

Tabela:Diferença entre impulso de atrito e impulso de engajamento

Drive de Fricção	Incentivo ao engajamento
Aqui, a transmissão de potência e movimento ocorre por meio de atrito entre duas partes.	Aqui, a transmissão de potência e movimento ocorre devido ao sucessivo encaixe e desencaixe de peças dentadas.
Os acionadores de fricção são propensos a escorregar. Portanto, eles não podem fornecer uma taxa de velocidade constante.	Os acionamentos de engate são livres de deslizamento. Eles podem fornecer uma taxa de velocidade constante se outros fatores não a afetarem.
O acionamento por fricção deslizante pode proteger o motor principal (como o motor elétrico) de sobrecarga no eixo acionado.	Na ausência de escorregamento, os acionamentos de engate não podem proteger o motor de sobrecarga.
Os acionamentos de fricção não são adequados para torque pesado ou transmissão de potência.	Os acionamentos de acoplamento podem transmitir alto torque ou potência.
Os acionamentos de fricção requerem lubrificação ocasional.	Os acionamentos de engrenagem requerem lubrificação frequente. Mesmo a lubrificação completa é desejada na maioria dos arranjos de engrenagens.
Devido ao atrito inerente, a perda de potência é maior. Portanto, essas unidades apresentam eficiência comparativamente menor.	Na ausência de atrito, a perda de energia é menor. Portanto, essas unidades tendem a fornecer maior eficiência.
Exemplos de acionamento por fricção: Acionamento por correia Acionamento por corda	Exemplos de motivação de engajamento: Acionamento por engrenagem Acionamento por corrente

Meios de transmissão de energia: O objetivo básico dos acionamentos mecânicos é transmitir movimento e potência do eixo acionador para o eixo acionado. Esta transmissão de potência pode ser realizada por meio de fricção ou por meio de acoplamento. Tais acionamentos mecânicos onde o movimento e a transmissão de energia ocorrem por meio de fricção são chamados de acionamento por fricção. Por exemplo, a força de atrito entre a polia e a correia ajuda a acionar um eixo, recuperando energia de outro eixo. Além do acionamento por correia, o acionamento por corda também se enquadra nesta categoria. Por outro lado, quando a transmissão de potência ocorre por meio de engate e desengate sucessivo de rodas dentadas, esse acionamento mecânico é classificado como acionamento de engate. Aqui a força de atrito não desempenha nenhum papel na transmissão de energia. Por exemplo, no acionamento por corrente, o acoplamento dos dentes da roda dentada com a ranhura correspondente na corrente ajuda a transmitir potência. Da mesma forma, o acionamento por engrenagem é outro exemplo de acionamento de engate.

Relação de deslizamento e velocidade: A razão entre a velocidade do eixo acionador e a velocidade do eixo acionado é chamada de razão de velocidade. Vários fenômenos como deslizamento, fluência e efeito poligonal podem alterar a razão de velocidade. Um acionamento mecânico que fornece razão de velocidade constante é chamado de acionamento positivo. O acionamento por correia, sendo um acionamento por fricção, é propenso a escorregar. Deslizamento neste contexto indica qualquer um ou ambos entre dois casos - (i) o eixo acionador está girando, mas a correia não está girando e (ii) a correia está girando, mas o eixo acionado não está girando. Todo acionamento de fricção é propenso a escorregar e, portanto, não pode fornecer uma taxa de velocidade constante (acionamento não positivo). As unidades de engajamento estão livres do navio; no entanto, eles podem não fornecer necessariamente uma razão de velocidade constante. O acionamento da corrente não é afetado pelo deslizamento, mas o efeito poligonal na corrente pode prejudicar a relação de velocidade em pequena extensão. O acionamento por engrenagem pode ser considerado o único acionamento positivo.

Proteção contra sobrecarga: Às vezes, a carga no eixo do acionador aumenta abruptamente além do limite permitido. Isso pode ocorrer devido a vários motivos, como quebra do cortador, erro de cálculo, travamento repentino em uma parte da máquina, etc. O deslizamento inerente nos acionamentos de fricção pode proteger o elemento acionador (motor elétrico) de sobrecarga no eixo acionado. Sempre que a carga aumenta além do limite máximo de capacidade, o deslizamento ocorre automaticamente. Esse recurso de isolamento não está disponível em unidades de engajamento. Assim, existe uma grande chance de que qualquer elemento possa danificar permanentemente. Por exemplo, a corrente pode quebrar ou os dentes da engrenagem podem travar catastroficamente. Em casos extremos, o motor primário também pode danificar.

Capacidade de transmissão de energia: A capacidade de cada acionamento de fricção é limitada pela força de fricção que atua entre duas superfícies de contato. Assim, as características de atrito das superfícies de contato, a tensão inicial e o ângulo de enrolamento desempenham um papel crucial na definição do limite de transmissão de potência. O escorregamento ocorre inerentemente sempre que esse limite excede. Assim, os acionamentos de fricção não são adequados para transmissão de energia pesada. Por outro lado, a resistência dos elementos em questão (como dentes de engrenagem ou dentes de roda dentada) define principalmente o limite de transmissão de potência em acionamentos de engate. A força de atrito não tem papel aqui. Esses acionamentos podem ser vantajosamente utilizados para transmissão de energia pesada.

Lubrificação: Acionamentos de fricção requerem apenas lubrificação ocasional. Na verdade, a lubrificação mais do que a desejada não é recomendada, pois aumenta o deslizamento, o que resulta em flutuações desnecessárias da taxa de velocidade e da força nos rolamentos. A geração de calor e o desgaste não são fatores significativos em tais acionamentos. Pelo contrário, os acionamentos de engate geram calor suficiente e sofrem desgaste gradual. Assim, a lubrificação é altamente desejada aqui. A transmissão por corrente requer lubrificação frequente; enquanto que a transmissão por engrenagem exige principalmente lubrificação completa. Consequentemente, o custo de manutenção é maior nos acionamentos de engate.

Perda de energia e eficiência: A perda de potência devido ao atrito e ao deslizamento torna os acionamentos de fricção menos eficientes. Normalmente, o acionamento por correia ou corda pode fornecer 92 a 96% de eficiência para estágio único. Os acionamentos de engate podem fornecer maior eficiência devido à lubrificação adequada (atrito reduzido) e menor perda de potência. Um acionamento por corrente pode fornecer 95 – 97% de eficiência; enquanto que o acionamento por engrenagem pode fornecer até 99% de eficiência em um único estágio.

A comparação científica entre acionamento de fricção e acionamento de engate é apresentada neste artigo. O autor também sugere que você consulte as seguintes referências para melhor compreensão do tema.

1. Design de elementos de máquina por V. B. Bhandari (quarta edição; McGraw Hill Education).
2. Design de máquina por R. L. Norton (quinta edição; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design de R. S. Khurmi e J. K. Gupta (S. Chand; 2014).