Calculadora de resistência de eixos
Tensão combinada flexão-torção (von Mises, cisalhamento máximo), diâmetro necessário, torção e fator de segurança
Carregando a ferramenta…
Calcula a tensão combinada de flexão e torção em um eixo pelas teorias de von Mises e da tensão de cisalhamento máxima, o fator de segurança contra escoamento, o diâmetro para um fator de segurança desejado e o ângulo de torção.
Como usar
- Informe o “Diâmetro do eixo d”; para um eixo vazado marque “Eixo vazado” e informe o “Diâmetro interno di”.
- Informe o “Momento fletor M” e o “Torque T” em N·m, ou escolha “A partir de potência e rotação” e informe a “Potência transmitida P” e a “Rotação n”.
- Informe o “Limite de escoamento Sy”, o “Módulo de cisalhamento G” e o “Fator de segurança desejado”.
- Em “Concentração de tensão” escolha um rasgo de chaveta ou um ressalto. As tensões, os fatores de segurança, o diâmetro necessário e a torção aparecem de imediato.
Como funciona
- σ = Kt·M ÷ Z, τ = Kts·T ÷ Zp com Z = πd³ ÷ 32, Zp = πd³ ÷ 16. Von Mises σ' = √(σ² + 3τ²), cisalhamento máximo τmax = √((σ ÷ 2)² + τ²); fatores de segurança Sy ÷ σ' e 0.5Sy ÷ τmax.
- Diâmetro necessário: d³ = 32n√(M² + 0.75T²) ÷ (π·Sy) (von Mises) ou 32n√(M² + T²) ÷ (π·Sy) (cisalhamento máximo). Me e Te também são exibidos.
- Os valores predefinidos de Kt são as estimativas de primeira iteração da tabela 7-1 de Shigley's Mechanical Engineering Design, 10.ª edição. É uma verificação estática de escoamento; fadiga, deflexão e rotação crítica não são cobertas.
Perguntas frequentes
- Como calcular o diâmetro de um eixo?
- Com M = 200 N·m, T = 300 N·m, Sy = 345 MPa e fator de segurança 2, a teoria da tensão de cisalhamento máxima dá d ≈ 27.7 mm. Um rasgo de chaveta exige mais.
- Como obter o torque a partir da potência e da rotação?
- T[N·m] = 9549.3 × P[kW] ÷ n[rpm]; 5.5 kW a 1450 rpm dão cerca de 36.2 N·m.
- Devo usar von Mises ou a teoria da tensão de cisalhamento máxima?
- Ambas valem para materiais dúcteis; o cisalhamento máximo é cerca de 15 % mais conservador. A ferramenta adota o maior diâmetro necessário.
- A fadiga de um eixo em rotação é considerada?
- Não. Um eixo em rotação sofre flexão alternada a cada volta, por isso é preciso um projeto à fadiga separado, com limite de resistência à fadiga e fatores de correção.