3. TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA

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1 8 3. TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA Os mecanismos de transmissão estão presentes em várias partes das máquinas e implementos agrícolas, transferindo potência e movimento, podendo atuar também como elemento de variação de velocidade entre dois ou mais mecanismos. P T t em que, P T t F d V É a transmissão de força e velocidade de um eixo a outro. F d t F V = potência; = trabalho (kgf. m); = tempo (s); = força (kgf); = distância (m); e = velocidade (m/s). As máquinas e implementos agrícolas desde a mais simples, até a mais complexas podem ser decompostas em várias máquinas simples. Nela cada elemento transmite ou recebe o próprio movimento por meio de mecanismos denominados de transmissões. As transmissões entre elementos de máquinas podem se realiar por contato direto ou indireto: Contato direto: Engrenagem cilíndrica de dentes retos (A): os dentes são dispostos paralelamente entre si e em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. Durante o movimento, os dentes da roda motora (pinhão) empurram os dentes da roda movida (coroa), rolando um contra outro, sem escorregar. É empregada na transmissão de baixa rotação, por causa do ruído que produ. Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais (B): os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silenciosa. Ë

2 9 utiliada para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente ou 90º). Engrenagem cilíndrica com dentes internos (C): é usada em transmissões planetárias e comandos finais de máquinas pesadas, as duas rodas do mesmo conjunto giram no mesmo sentido. Engrenagem cilíndrica com cremalheira (D): a cremalheira pode ser considerada como uma coroa dentada com diâmetro primitivo infinitamente grande. É usada para transformar movimento giratório em longitudinal. (A) (B) (C) (D) Engrenagem cônica com dentes retos (E): é empregada quando as árvores se cruam; o ângulo de interseção é geralmente 90º, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas têm um formato também cônico. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e direção da força, em baixas velocidades. Engrenagem cilíndrica com dentes oblíquos (F): seus dentes formam um ângulo de 8 a 0º com o eixo da árvore. Os dentes possuem o perfil da envolvente e podem estar inclinados à direita ou à esquerda. Sempre engrenam vários dentes simultaneamente, o que dá um funcionamento suave e silencioso. Podem operar com velocidades periféricas de até 1m/s. Engrenagem cilíndrica com dentes em V (G): conhecida também como engrenagem espinha de peixe. Possui dentado helicoidal duplo com uma hélice à direita e outra à esquerda. Engrenagem cônica com dentes em espiral (H): empregada quando o par de rodas cônicas deve transmitir grandes potências e girar

3 10 suavemente, pois com este formato de dentes consegue-se o engrenamento simultâneo de dois dentes. Parafuso sem-fim e engrenagem côncava (I): o sem-fim e a coroa servem para transmissão entre dois eixos perpendiculares entre si. São usados quando se precisa obter grande redução de velocidade e conseqüente aumento de momento torsor (torque). (E) (F) (G) (H) (I) (J) Contato indireto: Intermediários flexíveis (corrente, correias etc.) e rígidos (bielas, cardãs, etc.). Recorre-se à transmissões por correias quando a distância entre dois eixos é tal que é impossível a utiliação de engrenagens. Neste tipo de transmissão a correia abraça duas ou mais polias transmitindo assim a força tangencial por meio do atrito entre correia e polia. Tipos comuns de montagens: Transmissão aberta para eixos paralelos com a mesma direção de rotação (J); Transmissão com polia esticador (L); e

4 Transmissão cruada para eixos paralelos com direção de rotação contrária (M). 11 As vantagens do emprego de correia são: não transmitem choques; não apresentam problemas de lubrificação; podem servir como elemento de proteção contra extremas sobre-cargas; são econômicas e de fácil desmontagem. As correias podem ser classificadas em: plana (N), trapeoidal (O), circular (P) e plana com dentes (Q). As correntes podem ter formatos variados (R) e se adaptarem a um grande número de equipamentos ou funções a executar. As árvores cardan (S), tanto agrícolas quanto automotivas, são mecanismos utiliados para transmitir potência entre árvores que apresentam desalinhamento angular, o qual pode variar, ou não, durante a operação. Uma das aplicações clássicas é a transmissão de potência do trator agrícola para os implementos acoplados ao engate de três pontos ou à barra de tração. (L) (M) (N) (O) (P) (Q) (S) (R)

5 Classificação dos mecanismos de transmissão de potência Classes: Relação de transmissão constante em sinal e grandea. Relação de transmissão constante em sinal e variável em grandea. Relação de transmissão variável em sinal e constante em grandea. Relação de transmissão variável em sinal e grandea Gêneros: Transmissão por contato direto: Rodas de aderência (embreagem) e engrenagens. Transmissão por contato indireto: Intermediário rígido (biela, cardã); Intermediário flexível (correia, cabo, corrente). Na transmissão por contato indireto usando polias e correias, para grandes distâncias é recomendado o uso de cabos e não correias. O diâmetro

6 de uma polia deve ser no máximo 5 vees o diâmetro da outra, caso contrário pode ocorrer desliamento (patinagem) Relação diâmetro, rpm e número de dentes: D n D 1 1 n D n v em que, v = velocidade angular; D = diâmetro da polia; N = número de dentes; e n = número de rotações por minuto (rpm). N n N 1 1 n 3.3. Cálculo do comprimento da correia: D d L 3,5 em que, L = comprimento da correia (direta ou cruada); = distância entre eixos; D = diâmetro da polia maior; e d = diâmetro da polia menor. Ou L r r' r r' (direta) em que, r = raio da polia maior; e r = raio da polia menor. r r' r r' L (cruada)

7 Relação de transmissão Nas indústrias que trabalham com transporte ou movimentação de cargas tais como correias transportadoras, elevadores e outros equipamentos, há uma necessidade de ora reduir a rotação, para multiplicação de torque, ora aumentar a rotação para aumento de velocidade. Assim, para os exemplos supracitados, o uso de conjuntos de engrenagens e redutores encontram sua maior aplicação. A relação de transmissão total para n engrenamentos, RT total, pode ser obtida por meio do produto das relações de transmissões parciais de cada engrenamento, ou seja: RT Total RT1 RT RT... 3 RT n1 RT em que, RT 1 é a relação de transmissão do primeiro engrenamento, relativo ao eixo motri; RT é a relação de transmissão do segundo engrenamento, relativo ao eixo motri; RT 3 é a relação de transmissão do terceiro engrenamento, relativo ao eixo motri; E assim sucessivamente. n A equação anterior pode ser rescrita em função do número de dentes de cada par do engrenamento, desta forma: RT Total n n3 n n1 Exemplo: Dado o redutor mostrado em corte abaixo, calcule a sua relação de transmissão.

8 15 Dados: RT Total ,5 Z 1 = 15 Z = 75 Z 3 = 1 Z 4 = 4 Z 5 = 9 Z 6 = Exercícios: a. Para a situação abaixo, qual o comprimento da correia a ser adquirida? M 1 n = 1450 rpm M n = 500 rpm V = 1 m/s M1 D n D 1450 v 1 70 D 1450 D 0,1581m r 0, 0791m M D n D 500 v 1 70 D 500 D 0,4584 r 0, 9m 0,9 0,0791 0,5 0,9 0,0791, m L 016

9 16 Ou 0,4584 0,1581 L 0,5 3,5, 0018m b. Dimensionar os diâmetros das polias e comprimento da correia a ser adquirida. M 1 n = 00 rpm V = 30 m/s M n = 4350 rpm M1 D n D 00 v D 00 D 0,4m r 0, 130m M D n D 4350 v D 4350 D 0,1317m r 0, 0659m Ou 0,4 00 D1 N1 D N 0,4 00 D 4350 D 0, 1317m ,130 0,0659 0,8 0,130 0,0659, m L 634 Ou 0,4 0,1317 L 0,8 3,5, 37m

10 17 c. No sistema de transmissão por engrenagens abaixo, calcular o número de rotações por minuto (rpm) do eixo 6, sabendo-se que o do motor é de 100 rpm e os dados das engrenagens são: N 1 = 0 D; N = 75 D; N 3 = 18 D; N 4 = 7 D; N 5 = 5 D e N 6 = 75 D. N n N 1 1 n n n 30rpm n n 30rpm 3 N n N n n4 n4 80rpm n n 80rpm 4 5 n =? 6 N n N n n6 n6 6, 67rpm d. Calcular a rotação da broca da furadeira de coluna abaixo: D n D 1 1 n 0 3, ,30 n n 41, 67rpm n n 41, 67rpm D n D n ,5 41,67 0,1 n4 n 503, 47rpm n n 503, 47rpm N n N n ,47 3 n6 n6 547, 5rpm n ( broca) 547, 5rpm 6

11 e. No sistema de transmissão por correias, representado abaixo, calcular os comprimentos das correias A e B. 18 0,1 0,04 0,7 0,1 0,04 1, m L A ,15 0,05 0,5 0,15 0,05 1, m L B 6481 ou D d 0,4 0,08 L A 3,5 0,7 3,5 1, 9m D d 0,30 0,10 L B 3,5 0,5 3,5 1, 65m f. Considerando que não há patinagem entre as rodas e o solo, calcular a velocidade do trator abaixo em Km/h. Dados: Motor = 1800 rpm A = Embreagem; B = 10 D; C = 30 D; D = 10 D; E = 50 D; F = 10 D; G = D; H = 0 D; e I = D.

12 19 N 1 n1 N n N B n B N C n C nc n 0rpm N D n D N E n E ne ne 10rpm n E n F N F n F C N G n ng n 0rpm n G n H N H n H G N I G n 0 0 n n 6,67rpm ( rotação da roda) I I I D n 1,306,67 v v v 0,45m 3,6 v 1, 63km s h g. Considerando que para ter um bom funcionamento a trilhadora de grãos abaixo deverá trabalhar numa rotação de 800 rpm. Determine o número de dentes de sua engrenagem. N n N 1 1 n n n 133, 33rpm n n3 N3 n3 N4 n ,33 30 n4 n4 107, 78rpm n 4 n N n N n ,78 N6 800 N6 44,97 45 dentes