APLICAÇÕES Você vê engrenagens em quase tudo que tem partes giratórias.. Transmissão de carro Redutor de velocidade Relógios 1
CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO DEFINIÇÃO: Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmifr rotação, velocidade angular e torque entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usadas para variar o número de rotações e o senfdo da rotação de um eixo para outro. A maneira mais fácil de se transmifr rotação motora de um eixo a outro é através de dois cilindros. Se exisfr atrito suficiente entre os dois cilindros o mecanismo vai funcionar bem. Mas, a parfr do momento em que o torque transferido for maior que o atrito ocorrera deslizamento. Com o objefvo de se aumentar o atrito entre os cilindros, fez- se necessária a uflização de dentes que possibilitam uma transmissão mais eficiente e com maior torque. 2
PARTES ENGRENAGEM 1 2 3 4 5 3
Quando um par de engrenagens tem rodas de tamanhos diferentes, a maior chama- se coroa e a menor chama- se pinhão. motora (ligada ao motor) X movida (sofre o movimento) 4
MATERIAIS USADOS PARA A FABRICAÇÃO DE ENGRENAGENS...ENGRENAGENS DE AÇO: As engrenagens de aço são muito uflizadas devido à elevada resistência, baixo custo, mas devido ao desgaste excessivo é aconselhado fazer um tratamento térmico superficial....engrenagens DE FERRO FUNDIDO: São baratas e apresentam elevada capacidade de amortecimento, tornando a operação relafvamente silenciosa....engrenagens DE LIGAS NÃO- FERROSA: As engrenagens de ligas não- ferrosas são uflizadas para evitar problemas de corrosão. (Bronze (Cu- Sn), alumínio, etc)...engrenagens DE POLIMEROS: As engrenagens de polímeros são uflizados em aplicações com carregamento leve, para se obter uma operação silenciosa e custo razoável. Os polímeros podem ser lubrificantes ou preenchidos com lubrificantes sólidos em alguns casos, para permifr o funcionamento do engrenamento a seco, ex.: indústria de alimentos. 5
Métodos de Fabricação de Engrenagens Os processos uflizados normalmente para produção de engrenagens são: u Usinagem (Fresagem), u Fundição, u Conformação, u Manufatura adifva. 6
USINAGEM: FRESAGEM 7
FUNDIÇÃO: MOLDE DE AREIA (Alumínio) 8
CONFORMAÇÃO MECÂNICA: EXTRUSÃO 9
DESGASTE SUPERFICIAL DOS DENTES A experiência mostra que em grande número de casos os dentes das engrenagens se apresentam desgastados depois de certo tempo de funcionamento devido ao contato. Os Fpos de desgaste podem ocorrer por diversas maneiras, como por abrasão, arranhamento, corrosão, contato, etc. Como estes mecanismos de desgastes ocorrem na superpcie, uma das maneiras podem ser através de técnicas de tratamentos destas supervcies. Estas técnicas podem ser desde tratamentos térmicos, químicos ou aplicação de uma camada superficial, onde em todos os casos procura- se aumentar a resistência mecânica da superpcie das engrenagens, porém mantendo a ducxlidade do corpo da engrenagem. Alguns rpicos processos de tratamentos químicos e térmicos mais uflizados são para endurecimento superficial: Nitretação: UFlizado com a finalidade de proporcionar superpcies de dente com elevada dureza; Cementação seguida de Tratamento Térmico (Têmpera): Produzir uma superpcie de dente dura e resistente ao desgaste. 10
TAMANHO DAS ENGRENAGENS 11
CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO TIPOS DE ENGRENAGENS As engrenagens como elementos de transmissão de potência podem ser: Corpo d) Cremalheira 12
Engrenagens Corpo cilíndrico Engrenagens cilíndricas de dentes retos (Spur gear drive) Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais (Helical gear drive) 13
Dentes retos: Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o Xpo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagem em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. Dentes helicoidais: Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada por mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90 ). 14
Dentes retos Dentes helicoidais 15
Engrenagens Corpo Cônico Engrenagens cônicas de dentes retos Engrenagens cônicas de dentes helicoidais 16
Engrenagens Cônicas (dentes retos ou helicoidais): É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção e geralmente 90, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas tem um formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica e usada para mudar a rotação e a direção da força, em baixas velocidades. 17
PARAFUSO SEM- FIM São usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. 18
CREMALHEIRA É uma peça mecânica que consiste numa barra ou trilho dentado que em conjunto com uma engrenagem a ele ajustada, converte movimento reflíneo em rotacional e vice- versa. 19
Nomenclatura Z= número de dentes m Dp= m.z m (módulo) 20
ANÁLISE MECÂNICA - ENGRENAMENTO movida motora 21
Análise de Tensões em Dentes de Engrenagens Engrenagens podem falhar basicamente por dois Fpos de solicitação: A) A que ocorre no contato, fadiga de contato. B) A que ocorre no pé do dente. A fadiga no pé do dente causa a quebra do dente, o que não é comum em conjuntos de transmissão bem projetados. 22
CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO LEI FUNDAMENTAL DAS ENGRENAGENS A velocidade angular de um par de engrenagens deve manter- se constante durante o engrenamento. Através desta relação é possível saber quantas voltas o pinhão (engrenagem menor) dará, quando a coroa (engrenagem maior) completar uma volta. Conhecendo o número de rotações da coroa e do pinhão e o número de dentes de uma das engrenagens, é possível especificar o número de dentes da outra engrenagem através da relação: z1.n1=z2.n2, onde z1 e z2 são os números de dentes e N1 e N2 são as rotações da coroa e pinhão respecfvamente. Através da relação N1.d1=N2.d2, onde N1 e N2 são as rotações da coroa e do pinhão, pode- se determinar os diâmetros das engrenagens. 23
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CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Exercício 01. Um motor que possui uma engrenagem de 160 mm de diâmetro desenvolve 900 rpm e move um eixo de transmissão cuja engrenagem tem 300 mm de diâmetro. Calcule a rotação do eixo. Exercício 02. Uma engrenagem motora tem 10 cm de diâmetro. Sabendo que a engrenagem movida tem 30 cm de diâmetro e desenvolve 1200 rpm, calcule o número de rpm que a engrenagem motora desenvolve. Exercício 03. Se a engrenagem motora gira a 240 rpm e tem 50 cm de diâmetro, que diâmetro deverá ter a engrenagem movida para desenvolver 600 rpm? Fórmulas Dp= m.z De= Dp+2m Dp: diâmetro primifvo De: diâmetro externo m: módulo Z= número de dentes z1.n1=z2.n2, z1 e z2 são os números de dentes N1 e N2 são as rotações da coroa e pinhão N1.d1=N2.d2, d1 e d2 são diâmetros N1 e N2 são as rotações da coroa e do pinhão 25
CURSO ENGENHARIA DE PRODUÇÃO Exercício 04. Calcular o diâmetro primifvo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos, sabendo que m = 3 (mm) e Z = 90. Exercício 05. Calcular o módulo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos cujo diâmetro externo (de) é igual a 45 mm e o número de dentes (Z) é 28. Exercício 06. Qual é o diâmetro externo de uma engrenagem cilíndrica de dentes retos cujo módulo (m) é igual a 3,5 e o número de dentes (Z) é igual a 42. Fórmulas Dp= m.z De= Dp+2m Dp: diâmetro primifvo De: diâmetro externo m: módulo Z= número de dentes z1.n1=z2.n2, z1 e z2 são os números de dentes N1 e N2 são as rotações da coroa e pinhão N1.d1=N2.d2, d1 e d2 são diâmetros N1 e N2 são as rotações da coroa e do pinhão 26
Fonte: Livro PRO- TEC - Desenhista de máquina 27