Montagem por Interferência de Rodas Dentadas em Veios de Redutores Industriais

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Vítor Espírito Santo Jardim
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1 Departamento de Engenharia Mecânica e Industrial por de Rodas Dentadas em Veios de Redutores Industriais Professora Doutora Helena V. G. Navas UNIDEMI, DEMI-FCT/UNL Mestre David F. N. Braga SEW-EURODRIVE Portugal Mestre Pedro Correia de Barros ex-aluno da FCT/UNL Transmissões e Acionamentos Mecânicos Seminário 18 de Junho 2014

Navas UNIDEMI, DEMI-FCT/UNL Mestre David F. N.

2 Sumário por da

3 OBJETIVOS por da

4 por da Aprofundar conhecimentos relativos à montagem por interferência em sistemas mecânicos e em redutores industriais em particular. Estudar a influência das características dos veios e das rodas dentadas na escolha dos parâmetros do processo de montagem dos mesmos por interferência. Elaborar procedimentos técnicos para as operações de montagem de veios e rodas dentadas por interferência. Acompanhar o período de ensaios e a integração dos procedimentos de montagem por interferência no processo produtivo.

Estudar a influência das características dos veios e das rodas dentadas na escolha dos parâmetros do processo de montagem dos

5 TIPOS DE MONTAGEM por da

6 por da

7 por da Fixação por forma Definição: Acoplamento da roda dentada no veio por semelhança de geometrias Utilização: Processos que requerem montagens/desmontagens frequentes Vantagens: Facilidade de montagem/desmontagem Baixo custo de montagem/desmontagem Desvantagens: Maiores custos de produção Existência de desgaste devido ao micro movimento existente entre componentes Inadequada para grandes solicitações

montagem/desmontagem Baixo custo de montagem/desmontagem Desvantagens: Maiores custos de produção

8 por da

9 por da Fixação por atrito Definição: Utilização do atrito entre componentes como forma de fixação Utilização: Processos que requerem a transmissão de binários elevados/muito elevados /desmontagens não frequentes Vantagens: Menores custos de produção Sem desbalanceamento a altas velocidades Melhor distribuição de tensões Desvantagens: Maiores custos de montagem/desmontagem Limitações ao nível de materiais, projeto e superfícies difícil

Vantagens: Menores custos de produção Sem desbalanceamento a altas velocidades Melhor distribuição de tensões

10 por da

11 MONTAGEM POR INTERFERÊNCIA da

12 por da Definição de : Cota mínima do veio > Cota máxima do furo δ = u 2 roda dentada + u : Aplicar uma diferença de temperaturas a cada um dos componentes Arrefecimento do veio Contracção veio Aquecimento do cubo da roda Dilatação Princípio base: Dilatação/contração dos materiais quando sujeitos a diferenças de temperatura δ = α Tm rinicial 2

do veio Contracção veio Aquecimento do cubo da roda Dilatação Princípio base:

13 por da Vantagens: Maior resistência da montagem Inexistência de deformação do material Possibilidade de transmissão de binários elevados/muito elevados Desvantagens: Maior dificuldade de montagem Limitações ao nível dos materiais, projeto e superfícies Equipamento existente na empresa: Máquina de lavar peças industrial Gelo seco

Desvantagens: Maior dificuldade de montagem Limitações ao nível dos materiais,

14 por PARÂMETROS DA MONTAGEM da

15 por Parâmetros da da

16 por Parâmetros da da Projeto Materiais, características técnicas, geométricas e dimensionais: Conhecimento das propriedades mecânicas e térmicas dos materiais utilizados, velocidade de rotação e potência a transmitir, tipo de roda dentada e suas dimensões. Momento de rotação e força axial nos dentes: P M R = ns ω Pressão de aperto: p a A força axial exercida nos dentes da engrenagem irá depender do tipo de roda dentada utilizada M R Fa 2 da L µ π L da = + π µ mínima necessária: δ 2 min p r r + r p r r + r = E r r E r r a a a e a a a i ν 2 2 roda dentada ν 2 2 veio roda dentada e a veio a i Escolha do ajuste (normalizado)

Momento de rotação e força axial nos dentes: P M R = ns ω Pressão de aperto: p a A força axial exercida nos dentes da engrenagem irá depender do tipo de roda

17 por Parâmetros da da Avaliação Pressão de aperto para a interferência média: p a = δmédia R 2 veio Rroda 1 r + r 1 r + r a e a i a + ν 2 2 roda dentada + ν 2 2 veio Eroda dentada re ra Eveio ra ri r Tensões de corte máximas: 2 r p = para r = r 2 e a 1 3 máx 2 2 re ra ( σ σ ) Velocidade crítica de rotação: ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ν 2 ) ( 1 ) ( 1 ) 1 ( 1 ν1 ) Binário transmissível sem escorregamento: a ( σ σ ) ν 2 A min 2 + ν 2 B2 W2 ωc ra ra 2 E2 E2 ra E2 g 8 = δ 1 = + p 1 3 a ν + ν ω + E E r E g A1 1 B1 W1 c ra ra 1 1 a 1 8 M = 2 µ p L π r 2 T a a

) Velocidade crítica de rotação: ( 1 ) ( 1 ) ( 1 ν 2 ) ( 1 ) ( 1 ) 1 ( 1 ν1 ) Binário transmissível sem escorregamento: a ( σ σ ) 2 2 3 ν 2 A

18 Temperatura de arrefecimento: Temperatura de arrefecimento necessária para que o veio atinja uma determinada contração, δ: por T arrefecimento δ = T 2 α ra inicial Parâmetros da da Temperatura de aquecimento (se necessário): Temperatura de aquecimento necessária para que o cubo da roda atinja uma determinada dilatação, δ: T aquecimento = δ T 2 α r + a inicial

da da Temperatura de aquecimento (se necessário): Temperatura de aquecimento necessária

19 Diagrama de fases do aço: por Parâmetros da da

20 por PROCEDIMENTO DA MONTAGEM

21 por da

22 por da

23 por da ANÁLISE DAS MONTAGENS REALIZADAS

24 por da Parâmetros 1 2 mínima (μm) média (μm) Material da roda dentada 42CrMo CrNiMo6 Material do veio 34CrNiMo6 42CrNiMo6 Comprimento da montagem (mm) Diâmetro interno (roda dentada) (mm) 142H7 140H7 Diâmetro externo (veio) 142u6 140v6 Pressão de aperto (MPa) Tensão de corte máx. (roda dentada) (MPa) Tensão admissível (roda dentada) (MPa) Tensão de corte máx. (veio) (MPa) Tensão admissível (veio) (MPa) Binário transmissível (KN.m) Velocidade crítica (rpm)

25 por da 1 Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de: mínima média máxima -55 C -55 C -55 C Temperatura atingida -55 C Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de: mínima média máxima 40.2 C 60.8 C 81.4 C Temperatura atingida 70 C Observações: Veio inserido livremente no cubo da roda dentada.

26 por da 2 Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de: mínima média máxima -55 C -55 C -55 C Temperatura atingida -55 C Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de: mínima média máxima 40.8 C 61.5 C 82.2 C Temperatura atingida 50 C Observações: Veio inserido livremente na fase inicial da montagem sendo utilizada uma prensa hidráulica na fase final, para conclusão da montagem.

27 por da CONCLUSÕES

28 por da Comprovou-se a possibilidade de utilização deste tipo de montagem para situações em que a velocidade de rotação e/ou o binário transmitido sejam elevados. Aprofundou-se o conhecimento sobre a montagem por interferência, definindo os parâmetros sobre os quais a mesma depende. Elaborou-se um procedimento eficaz para a realização de uma operação de montagem por interferência utilizando os meios existentes na empresa. Desenvolveu-se uma aplicação informática (folha de cálculo) eficaz para ser utilizada pelos engenheiros e operários da SEW-EURODRIVE Portugal. Aconselhou-se o arrefecimento/aquecimento dos componentes a temperaturas compreendidas no intervalo de valores definidos para uma situação de interferência máxima e média dados pela aplicação informática.

29 Desenvolvimentos futuros: Definição da gama de diâmetros aplicável a este tipo de montagem Construção de um histograma real de interferências Estudo da influência do desgaste nas rodas dentadas sobre este tipo de montagem Transmissões e Acionamentos Mecânicos Seminário 18 de Junho 2014

30 OBRIGADA Transmissões e Acionamentos Mecânicos Seminário 18 de Junho 2014

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