TIPOS DE MECANISMOS

1 INTRODUÇÃO

Engrenagens são elementos rígidos utilizados na transmissão de movimentos rotativos entre eixos. Consistem basicamente de dois cilindros nos quais são fabricados dentes. A transmissão se dá através do contato entre os dentes. Como são elementos rígidos, a transmissão deve atender a algumas características especiais, sendo que a principal é que não haja qualquer diferença de velocidades entre pontos em contato quando da transmissão do movimento. Eventuais diferenças fariam com que houvesse perda do contato ou o travamento, quando um dente da engrenagem motora tenta transmitir velocidade além da que outro dente da mesma engrenagem em contato transmite.

O termo engrenagem, embora possa ser empregado para designar apenas um dos elementos, normalmente é empregado para designar a transmissão. Uma transmissão por engrenagens é composta de dois elementos ou mais.

Quando duas engrenagens estão em contato, chamamos de pinhão a menor delas e de coroa a maior, como pode ser observado na figura 1. A denominação não tem relação com o fato de que um elemento é o motor e outro é o movido, mas somente com as dimensões.

Figura 1: Classificação das engrenagens de acordo com o tamanho.

2 TIPOS DE ENGRENAGENS

Existem vários tipos de engrenagens, que são escolhidos de acordo com sua função, tipo de dente ou formato, como por exemplo: engrenagem cilíndrica reta, cilíndrica helicoidal, cônica, parafuso sem fim – engrenagem coroa, pinhão – cremalheira.

Uma característica extremamente importante é o fato que em função da configuração ou arranjo destes elementos, podemos variar (aumentar ou reduzir) variáveis da transmissão, como por exemplo, a rotação, velocidade angular e principalmente o torque.

Os materiais mais utilizados para fabricação de engrenagens são: aço-liga, ferro fundido, cromo-níquel, bronze fosforoso, alumínio, náilon.

2.1 ENGRENAGEM CILÍNDRICA RETA

Possuem dentes paralelos ao eixo de rotação da engrenagem. Transmitem rotação entre eixos paralelos. Um exemplo pode ser observado na figura 2.

Figura 2: Engrenagens cilíndricas de dentes retos

São as mais utilizadas devido a sua facilidade na construção, dentre suas características, destacam – se: circunferência primitiva, passo frontal, passo, passo diametral, altura da cabeça do dente ou saliência, altura do pé ou profundidade, altura total do dente, ângulo de ação ou pressão e circunferência de base, como pode ser observado na figura 3.

Figura 3: Características da engrenagem cilíndrica de dentes retos

Circunferência Primitiva é uma circunferência teórica sobre a qual todos os cálculos são realizados. As circunferências primitivas de duas engrenagens acopladas são tangentes. O diâmetro da circunferência primitiva é o diâmetro primitivo.

Passo frontal é a distância entre dois pontos homólogos medida ao longo da circunferência primitiva.

Módulo é a relação entre o diâmetro primitivo e o número de dentes de uma engrenagem, de acordo com a figura 4. O módulo é a base do dimensionamento de engrenagens no sistema internacional. O módulo deve ser expresso em milímetros. Duas engrenagens acopladas possuem o mesmo módulo.

Figura 4: Representação dos módulos em milímetros.

Altura da Cabeça do Dente ou Saliência é a distância radial entre a circunferência primitiva e a circunferência da cabeça.

Altura do pé ou Profundidade é a distância radial entre a circunferência primitiva e a circunferência do pé.

Altura total do dente é a soma da altura do pé com a altura da cabeça.

Ângulo de ação ou de pressão, mostrado na figura 5, é o ângulo que define a direção da força que a engrenagem motora exerce sobre a engrenagem movida.

Figura 5: Ângulo de ação ou de pressão.

Circunferência de base é a circunferência em torno da qual são gerados os dentes.

São utilizadas em transmissões que requerem mudança de posição das engrenagens em serviço, pois são de fácil engate, mais empregadas em transmissões de baixa rotação, do que de alta, devido ao alto ruído.

2.2 ENGRENAGENS CILÍNDRICAS HELICOIDAIS

Engrenagens cilíndricas de dentes inclinados, ou helicoidais, figura 6, são construídas com dentes que não são alinhados com a direção axial dos elementos de transmissão. São utilizadas quando é necessário construir reduções que ocupem menor espaço axial e que gerem menor ruído. A primeira característica vem do fato de que a largura efetiva dos dentes é maior do que a de engrenagens cilíndricas de dentes retos e a segunda é devida ao engrenamento gradual dos dentes.

Figura 6: Engrenagens cilíndricas helicoidais: (a)eixos paralelos, (b) eixos concorrentes.

Podem transmitir rotação entre eixos paralelos e eixos concorrentes.

Engrenagens de dentes inclinados geram esforços axiais, já que o contato ocorre em um plano inclinado em relação ao eixo dos elementos. Para suportar esses esforços deve-se prever a utilização de mancais de escora ou mancais radiais, como os rolamentos de contato angular.

Uma providência de projeto bastante comum é a montagem de uma redução com dois pares de engrenagens, cada conjunto gerando esforços axiais em uma direção. Com engrenagens semelhantes, os esforços axiais resultantes serão mínimos. A figura 7 mostra esse tipo de montagem.

Figura 7: Montagem de engrenagens helicoidais para evitar esforços helicoidais.

Um esquema dos dentes e das variáveis envolvidas no estudo das engrenagens helicoidais é mostrado na figura 8. Nessa figura, ψ é o ângulo de hélice, que define a