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Análise de forças resultantes em uma Arruela de travamento Nord-Lock

Arruela-nord-lock

Durante muitos anos, após a invenção das locomotivas para transporte de carga, houveram muitos ajustes e reajustes em seus respectivos sistemas mecânicos. Um dos grandes desafios foi se adequar às rigorosas vibrações existentes no sistema de fixação, que constantemente após atingir o ponto de ressonância em sua estrutura, ocasionado por uma “instabilidade dinâmica” no sistema, resultando por sua vez um afrouxamento dos parafusos. Até que surge no mercado para esse fim, a arruela travamento Nord-Lock, uma arruela de travamento, que devido à sua geometria possuindo uma espécie de cunhas mantendo o parafuso inerte ante as vibrações externas induzidas.

Princípio de funcionamento da arruela de travamento Nord-Lock

O princípio de funcionamento consiste em um par de arruelas que possuem cunhas inclinadas em um lado e uma série de sulcos/ranhuras no outro (como mostra a figura abaixo).

Instalação da arruela de travamento Nord-Lock

Na instalação, os dois lados da cunha são encaixados juntos e colocados entre o parafuso e o bloco. Sobe vibração, o parafuso tende a girar e soltar. Mas como o ângulo da cunha é maior do que o ângulo da hélice do parafuso, isso gera um efeito de bloqueio resultante que evita o afrouxamento e bloqueia ainda mais a montagem, mantendo assim a integridade da fixação. Desse modo, o resultado é um sistema de fixação a prova de vibrações. Ou seja, a tensão faz com que o parafuso trave sozinho.

Análise das forças resultantes

O objetivo desta matéria visa mostrar as forças interativas no trabalho de uma Arruela de travamento Nord-Lock, ao apertar e soltar o parafuso fixado sobre ela. No aperto, será considerado o torque padronizado de aperto do parafuso. No desaperto, será avaliado o resultado de carregamento contrário que a arruela de travamento M8 exercerá sobre o parafuso M8 DIN 912 Allen.

Primeiramente foi calculado o ângulo da hélice do parafuso M8 DIN 912. Em seguida, foram retiradas as medidas da cunha da arruela de travamento e calculado o ângulo de sua cunha, para validação da prova real que o ângulo da cunha da arruela de travamento é maior que o ângulo da hélice do parafuso

Sobre os resultados: Foram obtidos os resultados referente à geometria da cunha da arruela de travamento e da hélice do parafuso. Também foram constatados os coeficientes de atrito exercido entre parafuso-bucha ( contidos no site do fabricante Ciser) e também contido entre Arruelas de travamento ( contidos no site do fabricante Nord-Lock).

Conclusão: Após a análise obteve-se uma tensão máxima de 348,76 MPa e uma força resultante máxima de 153,9 N. A tensão está abaixo do limite de elasticidade desse material, desta forma a arruela não sofre tensão acima do limite que seu material possa suportar. Quando à força nota-se estar adequada ao catalogo do fabricante que menciona uma força de resistência de 1,5 N, ou seja é aproximadamente a força resultante encontrada e multiplicada pelas 10 cunhas da arruela de travamento.

Referência: Diego Siqueira de Lima.

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