Correia Plana vs. Correia em V: Diferenças Principais e Insights de Desempenho

Máquina pode ser definida como o conjunto de mecanismos que podem realizar certas tarefas expandindo energia. A maioria das máquinas é acionada por potência mecânica, que nada mais é que torque de eixo rotacional. Um motor principal é usado para converter outra forma de energia em energia mecânica. Por exemplo, um motor elétrico converte energia elétrica em potência mecânica. No entanto, tais motores principais estão localizados longe da unidade da máquina e, portanto, outro sistema de transmissão é desejado. Aqui entra o papel do sistema de transmissão de potência mecânica, que transmite movimento, torque e potência do elemento motor (como motor principal) para o elemento movido (como unidade da máquina). Quatro acionamentos mecânicos, a saber: acionamento por engrenagens, acionamento por correia, acionamento por corrente e acionamento por cabo são utilizados para servir a este propósito.

O acionamento por correia é um acionamento por atrito onde movimento e potência são transmitidos por meio de atrito. Aqui, duas polias são primeiro montadas com os eixos motor e movido. Uma correia sem fim é então parcialmente enrolada ao redor das polias mantendo tensão apropriada. O acionamento por correia é adequado para transmissão de potência de pequena a longa distância e pode inerentemente proteger o sistema de sobrecarga e vibração. Como a força de atrito entre a polia e a correia ajuda a transmitir potência, a capacidade do acionamento por correia é principalmente limitada por características de atrito, ângulo de contato e tensão inicial. Uma maneira de aumentar a capacidade de transmissão é aumentando o ângulo de envolvimento ou contato. Isso pode ser feito substituindo acionamento por correia aberta por acionamento por correia cruzada, se permitido de outra forma.

Outra maneira de melhorar a capacidade de transmissão de potência é aumentando a área de contato entre a correia e a polia. Isso é realizado empregando acionamento por correia em V. No acionamento por correia plana, uma correia unida de seção transversal retangular é usada onde apenas uma face plana da correia permanece em contato com a polia. Embora sua capacidade seja baixa, é amplamente usada para transmissão de potência de longa distância. Pode ter dois arranjos — aberta e cruzada. Acionamento por correia em V utiliza uma correia sem fim trapezoidal (seção transversal) com polias tendo canal em V correspondente. Aqui, duas superfícies laterais da correia permanecem em contato com a polia, o que aumenta a capacidade de transmissão e reduz o escorregamento. No entanto, é particularmente adequado quando os eixos motor e movido estão a pequena distância. Várias diferenças entre acionamento por correia plana e acionamento por correia em V são dadas abaixo em formato de tabela.

Tabela: Diferença entre acionamento por correia plana e acionamento por correia em V

Configuração da correia: Uma correia plana é articulada em um ponto para fazer uma correia sem fim. Tem seção transversal retangular onde a largura é substancialmente maior que a espessura. Apenas a superfície interna da correia pode entrar em contato com as polias. As polias têm forma cilíndrica onde a superfície externa apenas toca a correia. Portanto, a força de atrito entre a superfície externa da polia e a superfície interna da correia é utilizada para transmitir movimento e potência do eixo motor para o eixo movido. Por outro lado, uma correia em V tem seção transversal trapezoidal onde a largura da correia no lado maior é quase igual à espessura. A polia também tem um canal em V para acomodar a correia. O ângulo em V da polia deve corresponder ao ângulo entre as duas faces não paralelas da correia.

Ruído e vibração: Como mencionado anteriormente, uma correia plana é articulada usando porcas e parafusos para torná-la sem fim. Um sulco sempre existe nesta junção. Devido à superfície interna não simétrica da correia, o acionamento por correia plana produz ruído e vibração consideráveis. Isso às vezes limita sua aplicação em velocidade muito alta. Por outro lado, a correia em V é produzida de forma sem fim e, portanto, nenhuma junção existe. Assim, produz menos vibração e sua operação também é silenciosa.

Contato entre correia e polia: Como mencionado anteriormente, apenas a superfície interna da correia plana permanece em contato com a superfície externa da polia cilíndrica. No caso de correia em V, duas superfícies inclinadas simultaneamente permanecem em contato com as duas superfícies laterais da polia em forma de V.

Capacidade de transmissão de potência: Como todo acionamento mecânico, o propósito básico do acionamento por correia é transmitir movimento e potência de um eixo para outro. Como o acionamento por correia é um acionamento por atrito, a capacidade de transmissão de potência depende principalmente das características de atrito das superfícies de acasalamento. Sempre que a carga excede a força de atrito, o escorregamento ocorre automaticamente. Quanto maior o coeficiente de atrito entre a correia e a polia, maior será a capacidade de transmissão; no entanto, geração de calor e desgaste também serão maiores. Em vez de aumentar diretamente o coeficiente de atrito, ele pode ser aumentado indiretamente empregando correia em V em vez de correia plana. Pode-se provar que o coeficiente de atrito efetivo em correia em V é 2 – 3 vezes maior (baseado no ângulo em V da correia, que geralmente é 40°) comparado à correia plana do mesmo material. Consequentemente, o acionamento por correia em V pode transmitir potência substancialmente maior sem escorregamento.

Distância entre eixos: Um acionamento mecânico adequado é selecionado baseado na distância entre centros do eixo motor e movido. Por exemplo, acionamento por engrenagens é adequado para pequena distância entre centros, tipicamente até 1m. Acionamento por corrente pode ser empregado para pequena a média distância, geralmente até 3m com assistência de rodas ociosas. Acionamento por correia pode ser utilizado para uma ampla gama de distâncias entre centros — de abaixo de 1m até 15m. Um acionamento por correia plana é particularmente adequado para transmissão de potência de longa distância; enquanto correia em V é preferida para pequena distância apenas (geralmente abaixo de 1m).

Redução de velocidade: Unidades de máquina são acionadas por motores principais. Geralmente, o eixo motor do motor principal gira em velocidade mais alta do que a requerida no eixo movido das máquinas. Assim, uma redução na velocidade rotacional é requerida e isso pode ser alcançado alterando os diâmetros das polias motor e movida. No entanto, todo acionamento mecânico pode alterar a razão de velocidade dentro de uma faixa. Um acionamento por correia plana pode oferecer redução de velocidade até 1:4; maior que isso pode indesejavelmente aumentar o escorregamento. Por causa do maior coeficiente de atrito efetivo, a correia em V oferece maior redução de velocidade, mesmo até 1:7.

Deslocamento da correia: Às vezes, uma única unidade de máquina requer velocidades variadas em diferentes estágios de operação. Além disso, um único motor principal pode ser empregado para acionar múltiplas máquinas, cada uma requerendo velocidade variada de operação. Em tal cenário, polia escalonada é adotada onde um número de polias com diferentes diâmetros é montado em um único eixo. Se correia plana é empregada, então a correia pode ser deslocada facilmente de uma polia para outra em condição de funcionamento. Assim, a velocidade rotacional do eixo movido pode ser alterada sem parar a unidade motor (um ajuste mecanizado do comprimento da correia é altamente requerido para manter a tensão da correia). Tal provisionamento de deslocamento não está disponível em acionamento por correia em V, pois requerem polia especializada com canal em V.

Aspecto econômico: Construção de correia plana e polia correspondente é simples. Comprimento da correia plana também pode ser ajustado múltiplas vezes, pois é unida por porcas e parafusos. Longevidade e construção fácil tornam esta unidade de acionamento mais barata. Correia em V e polia correspondente é mais cara. Seu comprimento não pode ser ajustado e, portanto, tem vida útil mais curta.

Comparação científica entre acionamento por correia plana e acionamento por correia em V é apresentada neste artigo. O autor também sugere que você consulte as seguintes referências para melhor compreensão do tópico.

1. Design of Machine Elements by V. B. Bhandari (Fourth edition; McGraw Hill Education).
2. A Textbook of Machine Design by R. S. Khurmi and J. K. Gupta (S. Chand; 2014).