Gears - Tipos e Aplicações

Engrenagens – tipos e aplicações

Todo mundo já viu ou ouviu falar a respeito de engrenagens. Alguns conhecem até mesmo o seu funcionamento básico, já outros nunca tiveram a oportunidade de conhecer. O que é, afinal, uma engrenagem??

Engrenagem é uma peça metálica de função mecânica que é envolta por dentes intercalados por toda a sua superfície normalmente circular e que é ligada a um eixo. Sua função é transmitir o movimento que vem do eixo rotativo a uma nova engrenagem ou a uma peça que translada, logo que elas atuam, pelo menos, aos pares, sendo que os dentes de uma encaixa nos vãos formados pelos dentes da outra. As engrenagens, quando circulares, formam uma razão de velocidade ao rodarem. Quando uma tem o diâmetro maior do que a outra, sendo esse não infinito, a que tem o maior girará mais devagar. Há 5 tipos distintos de engrenagens que atuam para cada necessidade: Cilíndricas Retas, Cilíndricas Helicoidais, Cônicas, Parafuso sem fim e Pinhão-Cremalheira.

Cilíndricas Retas:

As engrenagens cilíndricas são aquelas nas quais os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao seu eixo de rotação. Normalmente é usada para transmissão rotacional de engrenagens que requer mudança de sentido, uma vez que se encaixam facilmente e são as mais baratas encontradas no mercado. O ruído específico que produz faz com seja mais usada em transmissões de baixa rotação.

Cilíndricas Helicoidais:

Também são produzidas de maneira cilíndrica, porém os seus dentes são dispostos de maneira transversal e em maneira de hélice em relação ao eixo de transmissão. A utilização dela é mais ampla do que a cilíndrica reta, pois além de poder ser usada paralelamente à outra engrenagem, pode também ser usada em quaisquer outras angulações. Normalmente dispõem-se em 60 ou 90º, mas isso varia. Seus dentes são dispostos em componente axial de força que é compensada pelo rolamento dos dentes, o que torna sua utilização mais ampla na proporção que os ruídos são mais fracos e elas podem ser usadas para transmitir maiores velocidades de rotação do eixo fixo.

Cônicas:

Seu nome é explicado pela sua forma: um tronco de cone. Com uma estrutura inclinada pode fazer a transmissão entre eixos que estejam a 90º de inclinação. Normalmente usado quando eles estão na mesma direção, se cruzam (concorrentes). Seus dentes são de formato também cônico, o que torna a sua fabricação um tanto quando complicada e dificulta sua montagem, que deve ser mais precisa para que a precisão de funcionamento, que já é menor, seja eficiente. Sua posição é relativa à necessidade. Para velocidades mais altas da transmissão, inclina-os, para velocidades menores, inclusive pelo preço de aquisição deles, usa-se dentes paralelos uns aos outros. No caso dos inclinados também são classificados como helicoidais, embora nem todos os helicoidais sejam cônicos.

Parafuso sem fim:

As Engrenagens do tipo sem fim são usadas quando uma grande redução da transmissão rotacional é necessária. Uma redução de 300:1 pode ser alcançada, embora o normal seja de 20:1. As sem fim tem uma propriedade muito peculiar e que torna seu uso tão frequente e interessante, que é a possibilidade de ser girada pelo eixo de transmissão, mas não poder girá-lo. Mas isso ocorre por que? A resposta é simples: o angulo do eixo com o parafuso é tão pequeno que quando a engrenagem tenta fazer o movimento contrário e girá-lo, o atrito gerado não deixa que ele saia do lugar. Para algumas máquinas específicas e que necessitam de um cuidado maior para manuseio e que podem causar danos, como algumas transportadoras, esse travamento age como um frio para a esteira quando o motor não tiver funcionando, deixando o que está sendo transportado em maior segurança e sem a possibilidade de aumentar a velocidade ou voltar uma caixa pela esteira, por exemplo.

Relação entre velocidades e freqüências em sistemas de engrenagens e roldanas acopladas

O que o aluno poderá aprender com esta aula

• Comparar velocidades em engrenagens (ou polias acopladas).

• Relacionar freqüência de entre pontos de engrenagens (ou de polias acopladas).

• Comparar velocidades lineares e velocidades angulares de engrenagens (ou polias acopladas) em função dos seus raios.

Duração das atividades

50 minutos (uma aula)

Conhecimentos prévios trabalhados pelo professor com o aluno

• Movimento Circular Uniforme, Período, Freqüência, Velocidade linear, velocidade angular, aceleração centrípeta.

Estratégias e recursos da aula

Sugerimos que o professor inicie sua aula justificando o uso das engrenagens e das polias em situações bem comum do dia a dia. Para isso poderá utilizar aFigura 01 e a Figura 02.

A Figura 01 mostra um sistema de engrenagens usado na caixa de marchas de automóveis. Normalmente essas engrenagens operam aos pares, os dentes de uma encaixando nos dentes da outra.

Se os dentes de um par de engrenagens se dispõem em circulo, quando em funcionamento, as velocidades lineares da superfície das engrenagens, velocidades dos dentes, são iguais.

Quando se tem as engrenagens acopladas no mesmo eixo, suas velocidades angulares são iguais.

A Figura 02 mostra um conjunto de Polias interligadas. Correias e polias são um dos meios mais antigos de transmissão de movimentos. São empregadas desde pequenos aparelhos eletrônicos, automóveis, até em dispositivos de escalas industriais. O sistema ilustrado na Figura 02, correias sincronizadoras, surgiram a partir de 1970 para substituir as correntes e engrenagens que produziam muito ruído. As correias usadas nos veículos motorizados têm a vantagem de ser mais econômicas, silenciosas e dispensam lubrificação.