Engrenagens

1 INTRODUÇÃO1 1.1 Engrenagens

(liquidificadores, batedeiras, máquinas de lavar)

Engrenagens são usadas em vários tipos de máquinas e equipamentos. Estão presentes nas mais diversas aplicações: área da mobilidade (aérea, naval, agrícola, automotiva); área industrial (usinagem, produção, transporte, movimentação de carga, controle de qualidade, robôs); área comercial (equipamentos de controle, registradores, componentes eletrônicos); eletrodomésticos

É um elemento de máquina razoavelmente complexo tanto para o projeto como para a fabricação e manutenção. Dependendo da aplicação exige projeto específico ou pode ser selecionada a partir das dimensões normalizadas. Utilizam-se engrenagens fundamentalmente na transmissão de movimentos com o objetivo de ganho de torque, controle do movimento, alteração de direção de movimento. Exemplo: diferencial (figura 1.1).

Figura 1.1 – Diferencial de automóvel

interação com outros elementos da máquina, montagem, lubrificação, etc

O projeto de engrenagens é um procedimento razoavelmente complexo que sofre pressões na construção por menor custo, maior capacidade de transmissão de potência, maior vida de utilização, menor peso e funcionamento com baixo ruído. A satisfação de cada um desses itens envolve um grande número de variáveis como : parâmetros de projeto, tipos de materiais, custo, possíveis processos de fabricação e as características resultantes de cada processo, máquinasferramenta disponíveis, quantidade requerida, tipos de engrenagens, dimensões, qualidade,

Além de todo estudo feito em engrenagens e do conhecimento acumulado na pesquisa sobre funcionamento e sobre os processos de fabricação, muito dos procedimentos utilizados na

1 Este texto está sendo montado para o Curso de Elementos de Máquinas I, Engenharia Mecânica, pelo professor Acires Dias, a partir do texto estruturado pelo Professor Renan Brazzale. Tem por base a ementa do curso de elementos de máquinas do EMC/UFSC. (versão 1 – Jan 2002)

Engrenagens Capítulo 01 - Introdução.doc 2 obtenção de uma engrenagem para um projeto é baseado na tradição de utilização de certos métodos e na experiência, o que leva as diversas empresas a acumularem tecnologia própria para a produção de engrenagens. Devido a isso é muito provável que um projeto independente, baseado apenas em normas e outras informações disponíveis, não se assemelhará a um projeto de uma empresa especializada.

1.2 Tipos de engrenagens

Denomina-se engrenagem toda roda dentada de forma constante, destinada a transmitir e\ou receber movimento de outro elemento mecânico dentado também de forma constante, pela ação dos dentes em contatos sucessivos.

Existem três tipos básicos de engrenagens: cilíndricas, cônicas, e hiperbolóidicas. a) Cilíndricas: dentes retos, dentes helicoidais. b) Cônicas: dentes retos, dentes curvos. c) Hiperbolóidicas: hipóide, palóide. d) Não cilíndricas.

A cremalheira é outro tipo importante não só como engrenagem mas porque é necessária ao estudo teórico das engrenagens. É também a forma básica de várias ferramentas empregadas na fabricação por geração. A cremalheira poder ser considerada uma engrenagem cilíndrica cujo raio primitivo tende para o infinito.

1.3 Transmissões por engrenagens

Ao decidir o tipo e a forma construtiva mais adequada para o projeto de uma determinada transmissão é requerido conhecimento preciso das condições básicas de funcionamento, a potência nominal, o número de rotações por minuto e a relação de transmissão, bem como momento torçor de partida, número de partidas, tempo de funcionamento por dia, número de ciclos total de funcionamento, grau de solicitação, freqüências naturais, funcionamento geral da máquina, etc.

Reunindo informações suficientes pode-se então determinar as transmissões a serem adotadas e as suas principais dimensões para o funcionamento desejado. Outros dados ainda devem ser considerados para estimar tamanho, peso, o preço, material, processo de fabricação, facilidade comercialização e manutenção.

A transmissão por engrenagens pode também ser feita por correntes, correias, rodas de atrito, motores de passo. A opção por um desses tipos de transmissão depende das características e propriedades específicas de cada tipo de transmissão e das características exigidas pelo ambiente onde a transmissão é requerida.

Transmissões por engrenagens podem ser usadas em eixos paralelos, reversos ou concorrentes e possui uma extensa gama de aplicações considerando-se as combinações de potências, rotações e relações de transmissão. A relação de transmissão permanecerá sempre constante independentemente das solicitações pois a transmissão das forças é feita sem deslizamento, o rendimento é alto, há grande resistência a sobrecargas, vida longa, segurança de funcionamento e a manutenção é pequena. Outros pontos a favor são o menor espaço que a transmissão por engrenagens ocupa e a adaptabilidade a distâncias entre eixos pré-determinadas. As desvantagens estão associadas a maior complexidade, maior custo, ruídos durante o funcionamento e transmissão relativamente rígida.

A seguir é apresentada uma lista de figuras (figuras 1.2 até 1.1) de transmissão por engrenagens:

Engrenagens Capítulo 01 - Introdução.doc 3

Figura 1.2 – Engrenagens cilíndricas de dentes retos

Engrenagens cilíndricas de dentes retos é muito utilizada na transmissão entre eixos paralelos. O dimensionamento, fabricação, montagem e manutenção desse engrenamento é mais simples, em relação às cônicas, helicoidais e hipoidais. O rendimento é alto, podendo chegar a 98-9%. Em altas velocidades apresenta problema de ruído. As cargas transmitidas aos eixos são apenas radiais. Exige, portanto, mancais que suportem apenas esse tipo de carregamento. Admitem grandes relações de transmissão.

Figura 1.3 – Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais

Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais é muito também muito utilizada na transmissão entre eixos paralelos. São apropriadas para cargas e velocidades elevadas. Trabalha de modo mais suave que as de dentes retos.