Um planejador de manutenção em um transportador vibratório fez recentemente uma pergunta que surge em quase todas as fábricas pesadas: cada parafuso M10 no suporte já carrega uma arruela bipartida, então por que a junta ainda se solta a cada seis semanas? A resposta honesta separa os dois empregos que as pessoas esperam das arruelas de pressão helicoidais. Como componentes elásticos e de baixo custo, eles oferecem vantagens reais e mensuráveis – tolerância de tolerância, contato ativo através de desgaste e movimento térmico e distribuição de carga em faces macias. Como dispositivos de travamento, os testes de vibração mostraram repetidamente que eles não impedem que uma porca gire e se solte.
Essa distinção é importante tanto comercialmente quanto tecnicamente. As arruelas divididas custam centavos, são enviadas em todos os tamanhos, de M2 para cima, e se adaptam às faixas imperiais DIN 127 e ASME, portanto, permanecerão em todos os catálogos. A habilidade é saber qual vantagem sua articulação realmente precisa e quando um dispositivo diferente deve realizar a tarefa de travamento.
Uma arruela de pressão helicoidal é um anel bipartido de aço para mola de seção quadrada formado em uma hélice suave, de modo que apertar um parafuso o comprime da mesma forma que uma mola helicoidal muito curta e muito rígida seria comprimida.
Definição: uma arruela de pressão helicoidal (arruela de pressão dividida) é um anel de formato helicoidal com seção transversal quadrada e extremidades deslocadas, padronizado em tamanhos métricos conforme DIN 127 e em tamanhos imperiais conforme ASME B18.21.1. Sob pré-carga, ele se achata contra as superfícies de apoio e armazena a deflexão elástica - a única propriedade à qual todas as vantagens genuínas remontam.
Duas reivindicações tradicionais são feitas a esse respeito. A primeira, que as pontas duplas travam o conjunto contra rotação, falha em testes de vibração instrumentados. A segunda, que a taxa de mola da arruela torna uma junta mais resistente ao relaxamento, é apenas meia verdade: uma arruela bipartida M8 normalmente achata em alguns quilonewtons, enquanto um parafuso M8 de classe de propriedade 8,8 gira em torno de 20 kN de pré-carga. Além do achatamento, a peça se comporta como uma arruela plana, de modo que o efeito de mola desaparece exatamente onde uma junta com muita carga mais precisa dele.
As vantagens que vale a pena comprar são elasticidade de carga baixa, compensação de jogo final, distribuição de carga amigável à superfície, disponibilidade universal e custo quase zero. Alguns números explicam por que a peça sobreviveu a mais de um século de serviço:
Nota de campo: em auditorias de falhas de juntas soltas, a arruela bipartida raramente é a causa raiz. Geralmente é uma especificação de sintoma, adicionada por alguém que espera uma ação de bloqueio que a peça nunca foi capaz de realizar.
Sob vibração transversal, as arruelas de pressão helicoidais falharam repetidamente em evitar o auto-afrouxamento, e várias séries de testes mostram que a taxa de afrouxamento aumenta em vez de diminuir.
O trabalho de Gerhard Junker de 1969 estabeleceu o mecanismo que os engenheiros ainda citam hoje. Quando cargas transversais criam deslizamento relativo entre as roscas correspondentes e as superfícies de apoio, os planos inclinados da rosca movem a porca para trás, mesmo em uma junta totalmente pré-carregada. Uma arruela bipartida achatada não faz nada para interromper essa rotação, e seu contato excêntrico com borda oscilante pode adicionar micromovimento que acelera a perda de pré-carga. Testes comparativos em fixadores M8 com uma porca lisa mostram o padrão característico abaixo.
Uma versão do argumento da taxa elástica sobrevive aos testes. Uma modesta elasticidade extra na junta reduz a perda de pré-carga causada pelo embutimento e relaxamento, o lento achatamento permanente das superfícies sob carga. É por isso que algumas instalações colocam uma arruela plana sob a arruela bipartida: a arruela plana estabiliza a superfície de apoio enquanto a junta ganha um pouco de flexibilidade. O benefício aparece no relaxamento lento das articulações, nunca nas que vibram.
Se você construir esse emparelhamento, a arruela plana deverá ser a parceira mais dura e suave em contato com a face da junta:
Arruela plana padrão para distribuição de carga Um disco plano de tamanho preciso que distribui a força de fixação e protege as superfícies articulares. Ela se enquadra na orientação de emparelhamento aqui como a arruela mais dura e lisa colocada contra a face da junta. Ver Produto → Especifique arruelas de pressão helicoidais onde você precisa de um tensor elástico barato em uma junta não crítica e de baixa vibração, e escolha um dispositivo diferente no momento em que a perda de rotação se tornar uma questão de segurança ou tempo de inatividade.
Para um programa de reabastecimento métrico padrão, uma linha DIN 127 cobre a maioria dos tamanhos de fábrica:
Arruela de pressão métrica DIN 127 Uma arruela helicoidal bipartida para parafusos métricos que fornece absorção elástica sob vibração e ciclo térmico, adequando-se a um programa de reabastecimento métrico padrão em tamanhos comuns de fábrica. Ver Produto → Compre com base na designação padrão, correspondência de material e disciplina de emparelhamento, não em reivindicações de bloqueio. A comparação abaixo compara as arruelas de pressão helicoidais com as alternativas que a maioria das equipes de compras as avalia:
| Opção | Resistência à vibração | Absorção elástica | Custo por posição | Mais adequado para |
| Arruela de pressão helicoidal (DIN 127) | Não demonstrado em testes | Bom em cargas baixas | Muito baixo | Juntas estáticas que necessitam de tolerância de tolerância |
| Arruela dentada | Limitado, dependente da superfície | Nenhum | Baixo | Serviço leve e aterramento elétrico |
| Porca de fixação de inserção de nylon | Bom dentro de sua faixa de temperatura | Nenhum | Moderado | Fixadores reutilizáveis e expostos a vibrações |
| Arruela lisa com pré-carga verificada | Pré-carregamento faz o trabalho | Nenhum | Baixo | Tudo que é crítico para carga |
As arruelas dentadas atacam o problema mordendo em vez de flexionar - nossa comparação de arruelas dentadas externas e internas explica quando essa compensação faz sentido.
A correspondência de materiais é a segunda alavanca. Em ambientes costeiros, químicos ou de lavagem, especifique um parafusos e arruelas de aço inoxidável programar para que a peça mais barata da pilha não seja a primeira a corroer.
Quatro regras de emparelhamento abrangem a maioria das montagens:
Equipamentos legados na América do Norte ainda exigem tamanhos imperiais, e misturar peças métricas e em polegadas em uma montagem gera erros de tolerância. Fornecendo ambos os sistemas de um único exportador, o modelo usado por especialistas como Zhejiang Chance & Union Import and Export Co., Ltd., mantém listas de peças curtas e especificações consistentes:
Arruela de pressão imperial para fixadores em polegadas Uma arruela de pressão dividida feita para parafusos UNC/UNF e outros parafusos da série em polegadas, permitindo que equipamentos legados obtenham arruelas imperiais e métricas de um único fornecedor para manter as especificações consistentes. Ver Produto → Não. Testes de vibração do tipo Junker desde 1969 mostram que eles não param o afrouxamento da rotação, e algumas séries registram um afrouxamento mais rápido do que uma porca simples sozinha. Trate-os como peças elásticas e confie na pré-carga, no hardware de torque predominante ou no travamento positivo contra vibração.
Três coisas: eliminar a folga final do desgaste ou da pilha de tolerância, adicionar um pouco de deslocamento elástico em juntas de baixa carga e distribuir a carga quando combinada com uma arruela plana - tudo isso a um custo muito baixo em tamanhos métricos e imperiais.
Sim, na maioria das montagens. A arruela plana protege a face da junta das bordas divididas e cria uma superfície de apoio estável; a arruela de pressão fica entre a arruela plana e a cabeça do parafuso ou porca.
DIN 127 é o padrão métrico comum com tamanhos de aproximadamente M2 para cima, e ASME B18.21.1 cobre arruelas de pressão de mola helicoidal imperial. Ambos são estocados em aço mola com zincagem e em aço inoxidável.
