Mec Aplicada

Etapa 3

Engrenagens planetárias são elementos mecânicos compostos pela engrenagem central (solar), engrenagens planetárias que giram em torno dela (satélites), engrenagem anelar onde os planetários se engrenam e um eixo de suporte. Seu objetivo é atuar como caixa de redução, transformando a alta velocidade do motor em um alto torque para a operação do veículo automotor. As engrenagens planetárias são utilizadas em automóveis, onde as relações de transmissão são precisas com um torque suave. Na comparação com outras engrenagens elas possuem algumas vantagens, dentre elas, podemos citar que são mais compactas, leves, permitem altas reduções de velocidade, etc.

É de vital importância a seleção de material para a confecção do sistema de engrenagens planetário. Sendo assim, é buscado na produção do redutor do sistema planetário o material que apresente melhores propriedades químicas e mecânicas necessárias para suportar grandes e esforços e obter um desempenho otimizado.

Aspectos considerados para seleção do material para confecção:

Resistência do Material a corrosão;

Resistência Mecânica através de ensaios de tração e impacto;

Dureza e temperabilidade do material para endurecimento de camada predeterminada;

Deve ser observado em conjunto com todos os aspectos mecânicos;

Facilidade de ser obtido;

Custo, para o projeto ser viável.

Atualmente o aço mais utilizado na confecção do sistema planetário é o 17CrNiMo6, atendendo os aspectos acima citados.

Característica do Material 17CrNiMo6

 É relatado no catálogo da TATA STEEL – Engineering Steels – Case Hardening Steel: 

O material 18CrNiMo7-6 ou 17CrNiMo6 (2007) que, a cementação do aço cromo-níquel-molibdênio, geralmente fornecido recozido com dureza máxima de 229HB. Cementados e tratados termicamente, desenvolvem uma enorme resistência ao desgaste no caso de dureza compreendida entre 60 e 63HRC com um núcleo duro e resistente com uma faixa de resistência mecânica à tração compreendida entre 900 e 1300MPa, tanto para pequenas quanto para grandes seções.

Este material de excelente propriedade química e mecânica conforme mostrado no quadros 1,3 e 4, adquiridas através do tratamento térmico possui também excelente tenacidade devido ao seu baixo teor de carbono, porém com alto elemento de liga, sendo  também adequado para o tratamento de nitretação.

Segue abaixo somente para comparação quadros 1 de composição química, 2 denormatização e 3 e 4 de propriedades mecânicas:

[pic 1]

[pic 2]

[pic 3]

Vantagens e Desvantagem nos modelos de associação entre engrenagens e/ou rodas dentadas

Segundo Norton, (2004), tais trens de engrenagens epicíclicos ou planetários possuem varias vantagens em relação aos trens de engrenagens convencionais dentre as quais é possível se observar a capacidade de obtenção de razões de trens de engrenagens convencionais de grande porte em pacotes planetários menores sendo possível que estes equipamentos consigam realizar o mesmo trabalho com a redução de área útil necessária para a sua instalação com a vantagem de que a força antes distribuída em um ou dois dentes engrenados nos trens de engrenagens convencionais seja agora ampliado de acordo com a quantidade de engrenagens planeta e/ou satélites do sistema planetário adotado.

Em razão dos novos conceitos em fabricação de redutores e a necessidade de que os equipamentos se adaptem a nova realidade, é essencial que os redutores evoluam alcançando uma melhor performance, para tal existem possibilidades como a retratada que são os redutores planetários, que possuem um excelente desempenho e grande diversidade de aplicabilidade, muitas são as vantagens quando se fala de redutores planetários, pois que, as possibilidades de adaptação e melhorias são inúmeras, já que é possível alcançar os mesmos valores de desempenho com uma redução de espaço, que por muitas vezes é essencial em uma linha de produção.

Nota-se que os custos para a fabricação dos redutores planetários são mais elevados, de acordo com Melconian, 2007, pode se produzir os eixos de um redutor paralelo convencional com materiais como ABNT 1025, 1035, 1045, 1060, 4120, 4130 e 6150 e materiais SAE 1010/1020, 1040/1050, 4320/4340 e 8620/8640 para engrenagens, enquanto que os redutores planetários só admitem o uso do material 17CrNiMo6 para todos os eixos e engrenagens o que resulta em um custo maior em matéria prima desde que o material17CrNiMo6 é uma liga aço carbono especial com materiais nobres. Além do custo com matéria prima ser mais elevado existe os tratamentos térmicos necessários para a adaptação dos materiais para a produção dos redutores, em conformidade com Brooks, 1995, o tempo de cementação de um aço carbono SAE 1045 é de aproximadamente 6 horas em forno a uma temperatura de 925° enquanto que no caso do material 17CrNiMo6 este tempo pode alcançar tempos de até 9h ou superior.

Etapa 4

Tipos de trens de engrenagens

Trem de engrenagem é uma cadeia cinemática destinada a transmitir rotações. Segundo Pires e Albuquerque (1980), três montagens são possíveis: trem simples, trem composto e trem epicicloidal.

Trem simples é um sistema de engrenagens onde, em cada eixo, só existe uma engrenagem. Figura (a) O trem de engrenagem é chamado de composto, quando existe um ou mais eixos com duas engrenagens ou mais. Figura(b) Nestes dois casos, o suporte dos eixos das engrenagens é fixo. Quando existe um suporte, de pelo menos um eixo, dotado de movimento de rotação, o trem é chamado de epicicloidal.  Figura (c), os eixos que suportam as engrenagens intermediárias entre a engrenagem central e a externa (esta última com dentes internos), estão montados em um suporte que gira em torno do eixo central do conjunto. Essa possibilidade do eixo de uma engrenagem também poder girar ao redor de outro eixo, além de girar em torno de si mesmo é que caracteriza um trem epicicloidal. Essa nomenclatura se deve ao fato de um ponto, pertencente à engrenagem que possui eixo móvel, descrever uma curva epicicloidal.