SHAFTS FOR ELECTRIC MOTORS - FABRICAÇÃO DE EIXOS PARA MOTORES ELÉTRICOS

CHOOSE THE RIGHT MATERIAL FOR NEW SHAFT
ESCOLHA O MATERIAL CERTO PARA O NOVO EIXO


Sergio Morales
November, 2013 

 
Shaft is a very important component in an electric motor.
O Eixo é um componente muito importante em um motores elétricos.

Engine manufacturers specify the type of the shafts according to their designs, taking into account mainly the power, speed and type of load. 

Os fabricantes de motores especificam as características dos eixos de acordo com seus projetos, levando em consideração, principalmente, a potência, a rotação e o tipo da carga.

The shafts can be damaged by wear or fatigue, resulting in cracks and breaks
Os eixos podem sofrer avarias por desgaste ou fadiga, resultando em trincas e quebras.

The wear occurs on the bearing seat or on the on the end of the shaft under the pulley.
O desgaste geralmente ocorre no assento do rolamento ou na ponta do eixo onde se localiza a polia.

 Can also occur along the magnetic package, presenting what we call "shaft loose in the package."
 Pode ocorrer, também, junto ao pacote magnético, apresentando o que chamamos de “eixo solto no
pacote”.

The cracks and breaks usually occur by material fatigue or a strongest mechanical stress.
As trincas e quebras geralmente ocorrem por fadiga do material, provenientes de esforços mecânicos muito fortes.


Breaks can occur more frequently along the outer 
face side of the bearing  (LA).

Desenho de eixo quebrado junto ao assento do rolamento

As quebras acontecem, geralmente, junto à face externa do rolamento do lado do acoplamento (LA).

There are several causes of shaft  breakage , but they occur mainly for overweight pulleys.
As causas de quebras podem ser bem variadas, mas, ocorrem principalmente por “trancos” ou por excesso de peso das polias, ou seja, polias mal dimensionadas.

If there are cracks or breaks in the shaft, it is always recommended manufacture a new shaft and make the substitution.
Quando ocorrer a trinca ou quebra, é sempre recomendado fabricar novo eixo e fazer a substituição.

Weld shafts only in extreme cases where there is no other alternative.
Soldar eixos somente em casos extremos em que não haja outra alternativa.

The process of welding shaft involves molecular stresses in the shaft material and generally has a short duration
O processo de soldagem acarreta tensões moleculares no material do eixo e geralmente tem curta duração.

SHAFT
EIXO:

The shaft materials composition may vary according to the hardness, machinability, strength, weldability, forgeability, toughness and hardenability.

A composição dos materiais dos eixos podem variar de acordo com a dureza, usinabilidade, resistência mecânica, soldabilidade, forjabilidade, temperabilidade e tenacidade.
When you will  produce a new shaft to replace a broken one, it is always advisable  analyze  the composition material of the new shaft and be aware to keeping the same material composition of the former shaft Quando se vai fabricar um novo eixo para substituir um eixo quebrado, é aconselhável sempre analisar a composição do material do eixo original e manter as mesmas caracteríescas do eixo original

Below we give you some shaft´s material names and their chemical compositions.

Abaixo damos algumas denominações de tipos de materiais de eixo e suas composições químicas.

SAE 4340
SAE 4340


Aço de elevada temperabilidade e boa forjabilidade, porém, com baixo nível de usinabilidade e soldabilidade.
Steel high hardenability and good forgeability, however, with low machinability and weldability.


É utilizado na fabricação de eixos, bielas e peças que exigem uma alta solicitação mecânica.
It is used in the manufacture of shafts, connecting rods and parts that require high mechanical stress.

COMPOSIÇÃO QUÍMICA EM MÉDIA %
CHEMICAL COMPOSITION ON AVERAGE%

C = 0,38 a 0,48
SI = 0,15 a 0,35
Mn = 0,60 a 0,80
P = 0,03 a Máx.
S = 0,04 a Máx.
Cr = 0,70 a 0,90
NI = 1,65 a 2,00
MO = 0,20 a 0,30

SAE 8640
SAE 8640

Aço de boa temperabilidade, boa forjabilidade, boa usinabilidade e boa soldabilidade.
Muito utilizado na fabricação de eixos, pinos, bielas e peças para a indústria em geral
Steel  of good hardenability, good forgeability, good machinability and good weldability.
Widely used in the manufacture of shafts, pins, connecting rods and parts for general industry

COMPOSIÇÃO QUÍMICA EM MÉDIA %
CHEMICAL COMPOSITION ON AVERAGE% 

C = 0,38 a 0,43
SI = 0,15 a 0,35
Mn = 0,75 a 1,00
P = 0,03 a Máx.
S = 0,04 a Máx.
Cr = 0,40 a 0,60
NI = 0,40 a 0,70
MO = 0,15 a 0,25
Pela tabela de composição química acima, nota-se que esse aço possui valores menos elevados de níquel e cromo em sua composição, sendo, portanto, melhor para usinagem.
By its chemical composition as showing on the table above, this steel has lower values ​​of nickel and chromium in its composition, and it is therefore better for machinability


SAE 1045
SAE 1045

Aço de excelente forjabilidade e boa usinabilidade. 
Utilizado na fabricação de peças para indústria mecânica em geral
This is an excellent  steel by its forgeability and good machinability.
Used in the manufacture of parts for general mechanical industry
 
COMPOSIÇÃO QUÍMICA EM MÉDIA %
CHEMICAL COMPOSITION ON AVERAGE%


C = 0,43 a 0,50
SI = 0,15 a 0,35
Mn = 0,60 a 0,90
P = 0,03 a Máx.
S = 0,05 a Máx.
Cr =    0,0
NI =    0,0
MO =  0,0

Pela tabela de composição química acima, nota-se que é um aço carbono, sem a presença de cromo, niquel e molibidênio.
By the chemical composition showing on the table above, it is noted that it is a carbon steel, without the presence of chromium, nickel and molybdenum.
Quando forem fabricar um novo eixo para um motor elétrico, a primeira coisa a fazer é mandar analisar a composição química do eixo original
When you are going to make a new shaft for an electric motor, the first thing to do is examined the chemical composition of the original shaft
Ao comprar o tarugo deve-se observar que a composição química deverá estar muito próxima à composição química do eixo original
By purchasing the steel billet,  you should be aware that the steel chemical composition of the steel you are purchasing should be very close to the original shaft chemical composition
Caso não se tenha condição e analisar a composição química do eixo original, então, utilizar um dos tipos de aço acima mostrado.
If you don´t know the original chimical composition  of the shaft , 
choose the best one steel shown above
 
 

TESTE DE POLARIDADE EM MOTORES ELÉTRICOS DE CORRENTE CONTÍNUA - HOW TO MAKE TEST OF POLARITY IN DIRECT CURRENT MOTORS

TESTE DE POLARIDADE
TEST OF POLARITY


Sérgio Morales 


O teste de polaridade é feito para detectar se em um circuito elétrico de motor CC, existe algum polo invertido.
The polarity test is performed to detect if there is any inverted pole in a DC motor circuit

Como de hábito, nossos testes procuram envolver dispositivos bem simples para que o aluno possa realizá-lo gastando o mínimo possível em equipamentos.

As usual, our goal is show  you the most simple  and easy way to perform tests that involve simple devices, so that you can accomplish it by spending as little as possible in equipment

Este é um desses testes importantes, o qual você pode realizar de forma muito simples, 

So, this is one of these important tests that you can perform it in a very simple way

É um teste simples, mas de grande utilidade, pois, na montagem de um  motor ou gerador   CC, poderá ocorrer um erro de ligação das bobinas e um ou mais polos ficarem  invertidos.
It is a simple way, but very useful, because in the assembly of a DC motor or generator, an error may occur by an inverted a pole when you are performing the coils´s connections.
 
O teste é baseado no princiípio dos campos magnéticos que se atraem  ou se repelem.

This test is based on the magnetic fields

Equipamento necessário: 
The device you  need

Um suporte de madeira, uma cordoalha de algodão e um ímã

A wooden stand, one cotton cordage and a little piece of magnet
 

Como você verá a seguir, este é realmente um teste muito útil, o qual um dispositivo muito simples que você mesmo poderá construir.
As you will see forward, this is really a very useful test, and to performing it you need just  a very simple device  that you can build it by yourself

  
    Tenha em mãos:
     Have on your hand:

        Um imã com cerca de 3 x 0,5 x 0,5 cm
        Uma cordoalha de algodão ( barbante)
        Um suporte de madeira ou plastico de cerca de 12 x 1 x 1 cm
       A piece of magnet measuring about 30 mm length, 5 mm width and 5 mm
       thickness.
       A cotton cordage (string)
       A little piece of  plastic or wood measuring about 12 mm length, 10 mm width and
       10 mm thickness.
        
Amarre uma extremidade do barbante à extremidade do suporte de madeira  ou plástico.

Tie the end of the string to the end of the piece of wood or plastic.

Pinte a metade do imã na cor amarela e a outra na cor preta ou branca, ou quaisquer outras cores que melhor facilite a visualização.

Now you must paint half of the magnet in yellow  color and the other half in black color or white or any other color that best allow you the visualization.

Amarre a outra extremidade do barbante exatamente no centro do imã, onde as cores se unem.
Tie the other end of the string in the exact center of the magnet, where the colors come together. 

Pronto.
OK

Você já tem o dispositivo para realizar o teste de polaridade em motores de corrente contínua.
Now you have in your hand the the device for testing polarity in DC motors.

É simples, fácil, barato e de grande utilidade.   
It's simple, easy, cheap and very useful. 

Verificando a polaridade passo a passo:
Checking polarity step by step
       
Passo 1:
Step 1:
 
Injete uma tensão CC no circuito elétrico do motor ou gerador CC que está sendo testado.
Turn on the motor that you are performing the test, using a DC current
 

Desenho de carcaça de motor CC
A DC motor´s frame drawing

A  tensão deverá ser adequada  e suficientemente apropriada para provocar um campo magnético no núcleo das sapatas polares, conforme mostrado no desenho da figura acima.
The voltage should be as suitable as possible,  to make a magnetic field in the core of the pole shoes, as shown in figure drawing up

Passo 2: 
Step 2

Insira o dispositivo no centro do circuito e aproxime o imã da sapata polar.
Insert the device in the center of the circuit and approach the imam of the pole shoe.

Verifique qual o lado ( cor ) do imã foi atraido nessa sapata polar.
Check out which pole shoe of the magnet (color) was attracted
 

Desenho mostrando o fluxo do campo
Drawing showing the flow of field

Passo 3:
Step 3
 
Aproxime o imã na sapata imediatamente próxima à direita e observe qual lado ( cor ) do imã foi atraído por essa outra sapata polar.
Bring  the magnet to the next right  pole and note which side (color) of the magnet was attracted.    


Conclusão:
Conclusion:
    
A polaridade estará correta se alternadamente o ímã for atraído por  um lado ( cor ) numa sapata polar e pelo outro lado ( cor ) na sapata polar próxima adejacente.
The polarity will be correct if the magnet is alternately attracted to one side (color) in a pole shoe and the other side (color) in the next  pole shoe. 

Se não houver essa constante alternância de lados/ cores, há erros de polaridade. 
If there isn't this constant switching, there are polarity errors.
 
Nesse caso, verifique o circuito, cheque as ligações e corrija o problema.
In this case, check the circuit, check the connections and correct the problem 

July, 29 2013