Guia Completo de Polias e Correias: Transmissão Eficiente de Potência em Máquinas

De uma forma ou de outra, a potência deve ser transferida de uma fonte de energia para outra em um dispositivo mecânico. A forma mais comum e barata é usar correia e polia. Esta potência vem de gerador elétrico ou mecânico para transferir movimento rotacional à aplicação.

A polia é sempre montada em parte rotativa da fonte de energia para que a potência seja transferida através da correia ao dispositivo, servindo como fonte de potência para este.

Além do explicado, alguns tipos específicos de polias são projetados semelhantes a alavancas para elevar cargas. Estas polias são em forma de roda com canal que permite cabo ajustar-se no sulco.

Sobre transmissão de potência, a correia é a forma mais barata. É um laço de material flexível usado para ligar dois ou mais eixos rotativos mecanicamente, frequentemente em paralelo. Estas correias podem ser usadas como fonte de movimento transmitindo potência mais eficientemente.

Definição de Polia e Correia

Polias existem em mais de uma forma pois servem a diversos propósitos no mundo industrial. Primeiro, polia é roda em eixo ou árvore projetada para suportar movimento e mudar direção de correia ou cabo tensionado. O dispositivo ajuda na transmissão de potência usando cabo ou correia.

Em sistema de correia e polia, a correia corre ao longo do sulco da polia para que a potência seja transferida de uma polia para outra ou da polia diretamente à aplicação que requer potência.

Polia também guia cabo ou exerce força e muda direção da força, tornando puxar para baixo mais fácil que levantar. Estas polias podem ser chamadas de "canaleta" (sheave). Um elemento de acionamento de sistema de polia pode ser corda, cabo, correia ou corrente.

Uma transmissão por correia é um laço de material flexível que transfere movimento de uma polia motora para outra. Cada uma é mantida em um eixo.

Funções de Correia e Polia

Funções da transmissão por correia e polia em suas aplicações:

A função primária da correia é transferir potência (energia rotativa) de uma fonte para outra. Já a polia com sulco na circunferência permite a correia passar suavemente ao transmitir movimento rotacional.

Polia projetada para atingir diferentes diâmetros funciona para aumentar ou diminuir a velocidade da aplicação de sua potência.

Tipo específico de polia muda direção da força. Frequentemente vista em aplicações pesadas e não usada para transmissão de movimento rotacional.

Finalmente, a função da correia é exercer força de uma direção para vertical ou horizontal, dependendo da posição da fonte de energia e da aplicação que alimentará.

Polias não usadas para transmitir movimento rotacional funcionam para elevar cargas pesadas. A polia reduz a força necessária para elevar uma carga.

Aplicações de Correia e Polia

Aplicações onde correias acionam polias: motores automotivos (carros, caminhões, ônibus), geradores estacionários, motores marítimos, motores de aviação, etc.

Também usadas em compressores de ar, equipamentos agrícolas, transportadores, etc.

Na verdade, correia e polia são propositalmente projetadas em qualquer aplicação que requer movimento rotacional de outra fonte. Existem toneladas de máquinas e equipamentos, dos maiores aos menores: guinchos, esteiras, máquinas de lavar, etc.

Polia simples que muda direção da força: guindastes, poços para retirar balde, hastear bandeira, ajustar persiana, etc.

Exemplos de Aplicações:

• Trator de esteira: usado para levantamento
• Escada extensível
• Guindaste em canteiro de obras
• Funcionamento de escada rolante subindo/descendo
• Abrir/fechar porta de garagem
• Correias e polias em veículo
• Elevadores usam várias polias
• Equipamentos de fitness/exercício usam polia
• Cortina em teatro usa polia, facilitando abrir/fechar
• Mastro de bandeira hasteado ou baixado

Considerações de Seleção

Coisas a considerar ao selecionar transmissão e polia para um dispositivo:

• Fonte de energia usada na transmissão
• Distância entre centros do eixo e polia
• Velocidade da polia motora e movida
• Potência transmitida entre o sistema
• Layout dos eixos
• Flexibilidade da correia
• Confiabilidade e durabilidade da correia
• Tensão de tração máxima suportada
• Baixo peso por unidade de comprimento
• Resistência ao desgaste e fadiga
• Alto coeficiente de atrito entre correia e polia
• Temperatura suportada

Materiais de Correia e Polia

Materiais comuns para correias:

• Correia de couro
• Correia de algodão/tecido
• Correia de balata
• Correia de plástico
• Correia de borracha

Polia feita de material metálico, frequentemente ferro fundido, liga de alumínio, etc. O material depende de onde a polia será usada.

Tipos de Polias

Transmissão por Correia Aberta (Open Belt Drive)

Eixos giram no mesmo sentido. A direção de rotação é a mesma da polia movida. Eixos dispostos em paralelo. A distância entre polia e motora determina se lado superior será lado frouxo ou inferior será lado tenso.

Transmissão por Correia Cruzada (Crossed Belt Drive)

Potência transmitida é maior, mas não pode rodar rápido. Pode causar desgaste. Eixo gira em sentido oposto à polia. Para eliminar desgaste, maior distância entre polias e rodar em baixa velocidade.

Polia Cônica Rápida e Solta (Fast and Loose Cone Pulley)

Duas polias: primeira mais rápida que a outra. Polia rápida montada em eixo com junta chavetada; polia solta gira livremente no eixo. Não transmite potência. Adequada para múltiplas máquinas que derivam potência de fonte única.

Polia Cônica Degrau (Stepped Cone Pulley)

Também chamada de cone de velocidade. Mais de uma polia de diâmetros diferentes adjacentes. Usada onde troca de marcha ou velocidade do eixo movido muda frequentemente. Mesma correia usada para diferentes velocidades.

Polia Tensionadora (Jockey Pulley)

Usada em seção de direção de sistema. Similar a polia ociosa (idle) para aumentar ângulo de contato em transmissão de uma correia. Função: aumentar ângulo de contato da correia, aumentando tensão e oferecendo alta relação de velocidade.

Sistema de Polia Complexo (Complex Pulley System)

Sistema bloco-e-talha com dois ou mais tambores individuais. Cada tambor tem duas ou mais rodas girando no mesmo eixo. Corda passa alternadamente entre tambores e polia para multiplicar força e realizar operações. Usado para mover cargas extremamente pesadas.

Polia Composta (Compound Pulley)

Tem polias fixas e móveis, tornando carga mais leve. Direção da força facilmente mudada, adequada para mover cargas pesadas. Às vezes mais movimento necessário para trabalho bem feito. Também chamada sistema de polia combinada. Projetada para levantar cargas pesadas com menos força. Usada em construção para levantar concreto e aço.

Polia Móvel (Moveable Pulley)

Consiste em tambor que se move ao mover objeto. Não há mudança na direção da força mas objeto parece mais leve. Move-se mais livremente. Frequentemente vista em elevadores.

Tipos de Correias

Correia Plana (Flat Belt)

Usada onde baixa potência e mais velocidade requerida. Seção transversal retangular. Distância entre eixos 5-10 metros. Transmite potência por atrito entre correia e polia. Rotação das polias no mesmo sentido. Eficiência ~98%. Pouco ruído.

Correia em V (V-Belt)

Usada onde distância entre eixos < 2 metros. Velocidade moderada e alta potência. Seção transversal trapezoidal. Múltiplos acionamentos possíveis.

Correia Circular (Circular Belt)

Distância entre eixos > 5 metros. Seção transversal circular. Transmite alta potência. Usada onde tensão inicial menor e sem vibração/ruído.

Correia Dentada / Sincronizadora (Timing Belt)

Popular, finalidades alternativas. Principalmente em motores de combustão interna para transmitir potência. Conhecidas como acionamentos positivos: mais confiáveis e precisas.

Outros Tipos:

• Correia de mola (Spring belt)
• Correia multi-canal (Multi-groove belt)
• Correia nervurada (Ribbed belt)
• Correia de filme (Film belt)
• Correia especial (lado de tensão do laço)
• Pista rolante (belts para túneis de vento)

Princípio de Funcionamento

O funcionamento de correia e polia é pouco complexo e facilmente compreendido. Com as explicações acima, você está familiarizado com fundamentos de correia e tipos de polia incluindo aplicações.

Vantagens e Desvantagens de Correia e Polia

Vantagens

• Baixo consumo de potência
• Baixo custo de manutenção
• Fácil instalação e desmontagem
• Construção simples
• Lubrificação não requerida
• Fácil substituição, baixo custo
• Potência transferida vertical, horizontal ou inclinada

Desvantagens

• Perda de potência por escorregamento e rastejamento (creep)
• Não usado em distâncias muito curtas
• Velocidade limitada
• Muito silencioso (pode mascarar problemas)
• Temperatura de operação limitada (35-85°C)
• Vida útil limitada
• Risco de ruptura comum
• Relação de velocidade angular não necessariamente constante ou igual à razão dos diâmetros das polias devido a escorregamento

Conclusão

Correias e polias são componentes essenciais em quase todas as aplicações hoje. Transmitem movimento rotacional e polias sozinhas elevam cargas pesadas com facilidade. Este artigo abordou definição, funções, diagrama, tipos, funcionamento, vantagens e desvantagens.

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