Dimensionamento de acoplamento de lâminas Thomas: passo a passo

O dimensionamento de acoplamento de lâminas segue um método curto e objetivo: calcular o torque da aplicação, multiplicar pelo fator de serviço, escolher o tamanho cujo torque contínuo máximo cubra esse valor e conferir furos, rotação e espaço. Neste guia técnico seguimos o procedimento de 8 passos do catálogo da linha Thomas, da Rexnord, com a tabela de fatores de serviço por aplicação, as tabelas de torque dos modelos XTSR e 54RD e três exemplos calculados. Quem ainda não conhece os modelos pode começar pelo guia completo do acoplamento de lâminas Thomas.

Dados para o dimensionamento de acoplamento de lâminas

Antes do dimensionamento de acoplamento de lâminas, junte estas informações da máquina:

• Potência do acionador (kW ou cv) e rotação de operação (rpm).
• Equipamento acionado (bomba, compressor, ventilador, moinho etc.), para definir o fator de serviço.
• Tipo de acionador: motor elétrico ou turbina, ou motor alternativo (diesel, a gás), que exige um adicional.
• Diâmetro dos dois eixos e se há chaveta, furo cônico ou volante.
• Distância entre as pontas dos eixos (cota C ou DBSE) e o espaço disponível.
• Exigências especiais: API 610, ATEX, balanceamento, isolamento elétrico ou proteção de sobrecarga.

Passo a passo do dimensionamento de acoplamento de lâminas

O catálogo da Thomas indica este procedimento para a maioria das aplicações. Em condições fora do normal, a recomendação é falar com a engenharia de aplicação da Regal Rexnord.

1. Escolher o tipo de acoplamento conforme a aplicação (curto, com espaçador, serviço pesado, eixo flutuante etc.). Veja a tabela de modelos no guia do acoplamento de lâminas Thomas.
2. Calcular o torque de operação da aplicação.
3. Definir o fator de serviço da aplicação.
4. Multiplicar o torque de operação pelo fator de serviço, para obter o torque mínimo exigido do acoplamento.
5. Procurar na seção do modelo um tamanho cujo torque contínuo máximo atenda ao torque exigido.
6. Verificar os furos: os diâmetros dos eixos devem ser iguais ou menores que o furo máximo do acoplamento. Se não couberem, escolher o próximo tamanho. Em motores a combustão, conferir o volante.
7. Verificar a rotação: a rotação de operação deve estar dentro da rotação máxima do tamanho.
8. Conferir os dados limitantes: espaço, peso e WR² (momento de inércia), com os outros dados do catálogo.

Passo 2: o torque da aplicação

No dimensionamento de acoplamento de lâminas, o torque de operação, em N·m, sai da potência do acionador em kW e da rotação:

Se a potência estiver em cv, converta antes: 1 cv equivale a cerca de 0,7355 kW. Por exemplo, um motor de 100 cv (73,55 kW) a 1.780 rpm dá 73,55 × 9.550 ÷ 1.780 ≈ 395 N·m.

Passo 3: fator de serviço por aplicação

No dimensionamento de acoplamento de lâminas, o fator de serviço (FS) ajusta o cálculo às condições de carga. As tabelas abaixo, do catálogo Thomas, valem para o equipamento acionado com motor elétrico ou turbina (acionador suave). Se a aplicação não estiver listada, use a classificação de carga mais abaixo.

Bombas e compressores

Ventiladores, transportadores e elevação

Britagem, moagem, mistura e processos

Aplicações não listadas: classificação de carga

Reversão de torque não significa necessariamente inversão do sentido de rotação. Dependendo da severidade da reversão, a carga deve ser classificada entre “média” e “extrema”.

Tabelas de torque: XTSR52, XTSR71 e 54RD

No dimensionamento de acoplamento de lâminas, o torque contínuo máximo é o valor que você compara com o torque exigido (passo 4). As tabelas a seguir vêm do catálogo Thomas Metric 2023.

XTSR52 e XTSR71 (com espaçador)

No XTSR71, cubos opcionais XL (um tamanho acima) e XXL (dois tamanhos acima) aumentam a capacidade de furo. Por exemplo, o tamanho 1088 tem furo máximo de 76 mm no cubo padrão, 90 mm no XL e 105 mm no XXL.

Series 54RD (curto, close-coupled)

Para os demais modelos (AMR, CMR, Series 44, XTSRLS, XTSRGA, SN, DBZ e miniaturas), o time técnico da PEAGE consulta as tabelas completas do catálogo. O torque de pico é um limite de sobrecarga eventual e não de torque alternado.

Exemplos de dimensionamento de acoplamento de lâminas

Veja três exemplos práticos de dimensionamento de acoplamento de lâminas com os dados do catálogo Thomas.

Exemplo 1: bomba centrífuga, FS 1,0

1. Dados: motor de 90 kW a 1.780 rpm acionando uma bomba centrífuga de uso geral. Eixos de 45 mm (bomba) e 50 mm (motor).
2. Torque: 90 × 9.550 ÷ 1.780 ≈ 483 N·m.
3. Fator de serviço: bomba centrífuga de uso geral, FS = 1,0. Torque exigido = 483 N·m.
4. Tamanho: o XTSR52 tamanho 726 tem 297 N·m (insuficiente) e o tamanho 826 tem 554 N·m (atende).
5. Furos: o 826 tem furo máximo de 50 mm no XTSR52, e o motor de 50 mm cabe. Rotação de 1.780 rpm, bem abaixo da máxima.
6. Resultado: acoplamento XTSR52 tamanho 826.

Exemplo 2: compressor de parafuso, FS 1,5

1. Dados: o mesmo motor de 90 kW a 1.780 rpm acionando um compressor de parafuso. Eixo do compressor de 55 mm.
2. Torque: ≈ 483 N·m.
3. Fator de serviço: compressor de parafuso, FS = 1,5. Torque exigido = 483 × 1,5 ≈ 724 N·m.
4. Tamanho: o 826 (554 N·m) não atende, e o 996 tem 927 N·m.
5. Furos: o 996 tem furo máximo de 60 mm (XTSR52) e 61 mm (cubo padrão do XTSR71), e o eixo de 55 mm cabe.
6. Resultado: acoplamento XTSR52 ou XTSR71 tamanho 996.

Exemplo 3: motor diesel de 6 cilindros, FS 2,5

1. Dados: motor diesel de 6 cilindros, 150 kW a 1.800 rpm, acionando uma bomba centrífuga de lama.
2. Torque: 150 × 9.550 ÷ 1.800 ≈ 796 N·m.
3. Fator de serviço: bomba de lama, FS = 1,5, mais 1,0 por ser motor alternativo de 6 cilindros, total 2,5. Torque exigido = 796 × 2,5 ≈ 1.990 N·m.
4. Tamanho: o 996 (927 N·m) não atende, e o 1088 tem 2.190 N·m.
5. Furos: o 1088 tem furo de 65 mm (XTSR52) ou 76 mm (cubo padrão XTSR71), e deve-se conferir os eixos.
6. Resultado: acoplamento tamanho 1088. Como o acionador é alternativo, confirme com o time técnico a análise torcional do sistema, e considere os modelos de serviço pesado para montagem em volante.

Furos, ajustes e furo cônico

• Norma de furação: os cubos são furados conforme ANSI/AGMA 9002-C14.
• Ajuste: a Regal Rexnord recomenda ajuste com interferência sempre que possível. O DBZ é fornecido com furo reto e ajuste com folga (em estoque), e com interferência nos furos sob medida. Os demais modelos (AMR, CMR, SN, SF, SV, 52, 54RDG, 54RD, 71, 71-8, XTSR52 e XTSR71) saem com interferência em todos os furos, ou com furo cônico conforme a especificação do cliente.
• Tabela de tolerâncias: o catálogo traz as tolerâncias do furo do cubo para ajuste com folga, transicional e com interferência, por diâmetro de eixo.
• Furo cônico: envie o desenho do cubo com o furo e o rasgo de chaveta, ou o desenho do eixo com o diâmetro maior (LD), o comprimento do cone (S), a conicidade por pé (T) e a folga para subir o cubo (P). Informe também se o rasgo é paralelo ao cone ou ao eixo.
• Máquinas fixas: quando os equipamentos estão fixos nas bases, informe as cotas V e X, pois uma cota X fixa pode exigir cubo especial.

Rotação máxima e balanceamento

No dimensionamento de acoplamento de lâminas, cada tamanho tem duas rotações máximas. A rotação máxima como fabricado é a velocidade em que o acoplamento opera em condições normais, com sensibilidade alta ao desbalanceamento e sem vibração inaceitável. A rotação máxima balanceado é a velocidade permitida depois do balanceamento. Para rotações acima da máxima balanceado, consulte a Regal Rexnord. O catálogo baseia as recomendações na norma AGMA 9000-D11.

Alguns tipos não são adequados para balanceamento dinâmico: AMR, CMR e DBZ. Se você precisa de classe de balanceamento mais fina, escolha outro modelo, como XTSR ou Series 44. Os XTSR saem de fábrica em AGMA classe 9, e o 54RD, em classe 6.

Alinhamento e instalação

• Alinhe bem na instalação. Os valores de alinhamento inicial equivalem a cerca de um terço da capacidade de desalinhamento, e o restante fica como reserva para o desalinhamento que surge em serviço.
• Confira o alinhamento de tempos em tempos e corrija quando necessário.
• Use proteção (guarda) e nunca opere o acoplamento sem ela.
• Em eixos flutuantes, mantenha os eixos conectados com suporte rígido, evite balanços longos e nunca apoie o eixo tubular em mancal.

O que informar para o pedido

Com estes dados, o time técnico da PEAGE confirma o dimensionamento de acoplamento de lâminas e emite a proposta:

• Potência, rotação, equipamento acionado e tipo de acionador.
• Diâmetros dos eixos, chavetas e se há furo cônico ou volante.
• Distância entre as pontas de eixo (cota C ou DBSE) e o espaço disponível.
• Necessidade de balanceamento, API 610, ATEX, isolamento elétrico ou limitador de torque.
• Quantidade e prazo.

Veja também as linhas Thomas no site: XTSR52, XTSR71 e 54RDG e 54RD. Para o mesmo princípio de acoplamento de discos e lâminas em outra linha, veja o guia do Lamiflex.

Perguntas frequentes: dimensionamento de acoplamento de lâminas

Dados do catálogo Thomas Flexible Disc Couplings, versão métrica 2023, da Regal Rexnord. Os exemplos são ilustrativos, e o dimensionamento final deve ser conferido pelo time técnico.