As chavetas são usadas para permitir a transmissão de torque e rotação do eixo para o elemento apoiado no eixo. Os pinos são usados para posicionamento axial e para a transferência de torque ou força axial ou ambos. Os pinos são úteis quando o principal o carregamento é de cisalhamento e quando tanto a torção quanto a força axial estão presentes.
A chaveta é um elemento de máquina para manter um eixo fixo em outros elementos de máquina. Normalmente é feita a partir de uma barra quadrada e usinada para encaixar no rebaixo do eixo e do componente de transmissão. Esse rebaixo recebe o nome de rasgo de chaveta, e é feito no eixo e na parte interna da peça que será fixada no eixo. O rasgo deve ter a mesma geometria que a chaveta, garantindo um encaixe perfeito.
A usinagem da peça que será fixada no eixo é feita internamente com uma a brocha. No caso do eixo, a usinagem pode ser feita em CNC, fresa, plaina ou até mesmo em tornos mecânico.
As chavetas estão disponíveis em vários formatos. Cada uma tem suas características e vantagens próprias, dependendo de qual aplicação terão.
Veja a seguir os principais tipos.
Chavetas paralelas
As chavetas paralelas recebem este nome por terem todas as faces paralelas. A face frontal pode ser quadrada (usado para eixos menores) ou retangular. Esse é o tipo de chaveta mais comum. Ela transmite a rotação pelo contato direto de suas faces com as faces dos rasgos de chaveta. Além disso, a fixação pode ser reforçada com a adição de parafusos ou pinos.
Chavetas de Woodruff
Devido ao seu formato também tem o nome de chaveta meia lua. O lado circular se encaixa no eixo e o lado reto na peça acoplada a ele. Seu formato reduz a concentração de tensões no rasgo feito no eixo. Dessa forma, é vantajosa para operações com alta velocidade. Como há uma certa liberdade para a chaveta meia lua ficar inclinada no rasgo do eixo, seu uso se dá muito em eixos cônicos.
Chavetas de cunha encaixada
Essa chaveta apresenta uma inclinação ao longo de sua seção longitudinal. Quanto mais fundo ela se encaixa no rasgo, maior será a força de contato entre ela, o eixo e a peça movida. A chaveta de cunha encaixada dispensa parafusos de fixação. No entanto, se a força for excessiva, ela pode deslocar o centro de giro do eixo em relação ao centro da peça movida, desalinhando o conjunto.
Chavetas tangenciais
As chavetas tangenciais recebem esse nome porque os rasgos são usinados tangencialmente nos eixos. É utilizada para transmissão de altos torques. Um lado dessa chaveta fica encostada na lateral do rasgo, como no caso das chavetas paralelas. O outro lado tem liberdade para deslizar sobre o eixo. Por isso, essas chavetas são usadas em dupla, com ângulos que variam entre 90º e 180º.
Fatores de segurança excessivos devem ser evitados no projeto da chave, uma vez que a quebra de uma chaveta impacta menos nos custos de manutenção. Ou seja, é mais barato substituir a chaveta do que repor um eixo, engrenagem, polia ou roda dentada, pois, essas peças são mais caras e sua substituição é mais trabalhosa.
Para tornar a manutenção ainda mais barata existe a possibilidade de se utilizar chavetas e pinos padronizados. Nesses elementos o diâmetro do eixo determina tamanhos padrão para largura, altura e profundidade da chaveta. Múltiplas chavetas podem ser usadas conforme necessário para transportar cargas maiores, normalmente orientadas a 90° umas das outras.
As tabelas abaixo mostram alguns exemplos de normas aplicadas a chavetas e pinos.
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