Entendendo a Função e Performance do Eixo de Hélice (Eixo Cardan)

O eixo de hélice (propeller shaft) é componente em motores automotivos que transmite potência da caixa de câmbio ao diferencial. Também usado em barcos e aeronaves. O eixo também conhecido como eixo de transmissão (driveshaft), eixo motriz (driving shaft), eixo traseiro (tail shaft) ou eixo Cardan.

O que é um Eixo de Hélice?

Eixos de hélice também são componentes mecânicos que transmitem torque e rotação. Usados para conectar outros componentes e trem de força que não podem ser conectados devido à distância.

Também amplamente usado em aplicações marítimas, aeronáuticas, etc. para mesmo propósito.

O eixo deve ser forte o suficiente para suportar tensão pois experimenta torção e tensão de cisalhamento durante transmissão. Capacidade de carga equivalente à diferença entre torque de entrada e carga.

Existem componentes de suporte em veículo dos quais eixo de hélice depende. Incluem juntas universais, acoplamentos de garras (jaw couplings) ou juntas elásticas (rag joints).

Assim, função do eixo de hélice: transmitir potência criada pelo motor da caixa de câmbio ao eixo traseiro. Alcançado com ajuda de junta universal.

Vídeo abaixo mostra funcionamento de um eixo de hélice:

Requisitos e design de um eixo de hélice:

Um eixo de hélice funcional deve ter:

• Alta resistência à torção: deve ser seção transversal circular sólida ou oca.
• Cargas de impulso reduzidas: pois ressonância não é boa para vida do eixo. Transmite força dinâmica excessiva aos suportes das extremidades. Ocorrência deve ser evitada.
• Temperado e endurecido: feito de aço de alta qualidade e endurecido por indução.
• Balanceado dinamicamente: balanceamento requisito principal pois girar (whirling) pode ser crítico em altas velocidades. Teste de balanceamento feito em máquina eletrônica.
• União eficiente: eixos geralmente soldados por submersão, processo de soldagem com dióxido de carbono.

Diagrama de um eixo de hélice:

Principais partes do eixo de hélice

Abaixo as partes do eixo de hélice:

• Juntas universais: função: transferir torque do motor ao eixo traseiro.
• Estrias (Splines): localizadas nas extremidades do eixo na manga. Função: permitir variação de comprimento entre unidade motriz e movida variar ligeiramente. Também previne danos aos mancais de entrada e saída.
• Flange: serve como suporte à junta do eixo de hélice e caixa de câmbio.
• Mancal principal: também suporta e guia o eixo de hélice.

Leia: Tipos de motor automotivo

Tipos de eixos de transmissão (driveshafts)

Em veículo, eixo longitudinal usado para entregar potência do motor/transmissão à outra extremidade do veículo. Par de eixos curtos comumente usados para enviar potência a outro componente antes de chegar à roda. Abaixo diversos eixos de transmissão usados em motor automotivo:

Eixo de peça única (Single-piece shaft): usado em veículos com curta distância entre motor e eixos. Geralmente veículos de tração nas quatro rodas. Soldagem por atrito na junção melhora resistência, qualidade e durabilidade.

Eixo de duas/três peças (Two-piece/three-piece propeller shaft): usado em veículos com longa distância entre motor e eixos. Também em base tração dianteira-motor dianteiro que é tração nas quatro rodas.

A seção do eixo de hélice em duas ou três partes permite reduzir ou prevenir número crítico de revolução, evitando problemas de vibração.

Leia: Aplicações do motor diesel

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