Guia técnico · método e orientações práticas

Dimensionamento de eixo à torção: método e recomendações práticas

A fórmula de torção fornece um diâmetro teórico. O projeto real começa depois: dimensões disponíveis, rasgos de chaveta, degraus, fadiga, rigidez e velocidade crítica.

Revisado

Eixo maciçoEixo vazadoTTDDdDmin ∝ ∛(T / τadm) · f(d/D)
O cálculo fornece Dmín; a escolha final deve considerar a geometria real e os detalhes de fabricação.

1. Definir o torque de projeto

O torque nominal nem sempre coincide com o torque máximo. Partidas, travamentos, impactos e variações do processo podem impor um valor maior.

Recomendação prática: documente claramente se o torque informado é nominal, máximo ou já inclui um fator de majoração.

2. Escolher uma tensão admissível coerente

A tensão admissível não deve ser escolhida como uma fração arbitrária sem considerar o material, o tratamento, a temperatura e o tipo de carregamento.

Para um eixo submetido a ciclos, uma verificação de fadiga costuma ser mais restritiva que a verificação estática simples.

3. Entender o efeito do diâmetro

τmax = 16T/(πD³)

Para um eixo maciço, a tensão varia com 1/D³. Portanto, aumentar D em 10% reduz a tensão em aproximadamente 25%, mantidas as demais condições.

Esse efeito é expressivo, mas aumenta a massa, a inércia e o espaço ocupado.

4. Maciço ou vazado?

Um eixo vazado pode oferecer um bom compromisso entre massa e rigidez, pois o material próximo ao eixo geométrico contribui pouco para o momento polar de inércia.

No entanto, é necessário definir d/D ou a espessura da parede. Depois, devem ser verificados fabricação, montagem, eventuais soldas e instabilidade local.

5. Lista de verificação antes da aprovação

O diâmetro teórico é apenas o início do projeto.

  • Escolher uma dimensão realmente disponível e recalcular.
  • Verificar o ângulo de torção e a rigidez.
  • Considerar as concentrações de tensão causadas por degraus e rasgos.
  • Combinar flexão e torção no mesmo ponto por meio de von Mises.
  • Realizar a verificação de fadiga se o torque ou a flexão variarem.
  • Verificar velocidade crítica, mancais, chavetas e acoplamentos.

Aplicação numérica

Exemplo: eixo vazado submetido a 2 kN·m

Adotam-se τadm = 80 MPa e d/D = 0,6.

  1. Aplicar D = ∛[16T/(πτadm(1−k⁴))].
  2. Obter Dmín = 52,690 mm.
  3. Arredondar provisoriamente para 53 mm.
  4. Recalcular d = 31,8 mm e τ = 78,61 MPa.

Resultado: 53 mm atende à verificação estática simplificada, mas a dimensão ainda deve ser comparada às medidas disponíveis, à fadiga e aos detalhes geométricos.

Método relacionado às notas de aula do MIT sobre torção e aos respectivos exemplos. Abrir a fonte exata ↗

Para verificar e aprofundar

Referências diretas

Cada link leva à página exata do curso, da norma ou da publicação utilizada, não a uma página inicial genérica.

  1. Mechanics & Materials I — notas de aulaMIT OpenCourseWareNotas sobre tensões multiaxiais, critérios de resistência, vasos de parede fina e torção.
  2. Sistema Internacional de Unidades, 9ª ediçãoEscritório Internacional de Pesos e MedidasReferência oficial para unidades e símbolos.