TRABALHO MECANICA APLICADA

DESAFIO

Você e sua equipe são responsáveis pelo aperfeiçoamento e a capacitação de um setor de funcionários de uma empresa que produz engrenagens. Dentro de suas atribuições de engenheiros, vocês deverão explanar em detalhes o funcionamento das engrenagens utilizadas nas transmissões de veículos automotores produzidos por essa empresa, utilizando peças, ilustrações ou até mesmo réplicas e maquetes e seminário didático que possam veicular o conhecimento direcional aos funcionários sobre o assunto.

Objetivo do desafio

Explanar, num seminário, sobre o funcionamento das transmissões de movimentos circulares nos veículos automotores, conduzir conceitos sobre o tema, e dinamizar a compreensão sobre as aplicações e aos diversos tipos de transmissões existentes.

ETAPA 1 (tempo para realização: 5 horas)

Aula-tema: Cinemática dos corpos rígidos.

Esta atividade é importante para que o grupo possa compreender sobre os aspectos da cinemática circular aplicada, principalmente das engrenagens de veículos automotores.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1 (Equipe)

Pesquisar sobre os diversos tipos de engrenagens utilizadas. Reunir fotos, imagens e esquemas que expliquem a funcionalidade de cada espécie de engrenagem. (Reservar o conteúdo obtido para finalizar o primeiro relatório que será solicitado na Etapa 2).

As engrenagens operam aos pares, os dentes de uma encaixando nos espaços entre os dentes de outra. Se os dentes de um par de engrenagens se dispõem em círculo, a razão entre as velocidades angulares e os torques do eixo será constante. Se o arranjo dos dentes não for circular, variará a razão de velocidade. A maioria das engrenagens é de forma circular.

Para transmitir movimento uniforme e contínuo, as superfícies de contato da engrenagem devem ser cuidadosamente moldadas, de acordo com um perfil específico. Se a roda menor do par (o pinhão) está no eixo motor, o trem de engrenagem atua de maneira a reduzir a velocidade e aumentar o torque; se a roda maior está no eixo motor, o trem atua como um acelerador da velocidade e redutor do torque.

Tipos de Engrenagens

As engrenagens não só apresentam tamanhos variados, mas também se diferenciam em formato e tipo de transmissão de movimento. Dessa forma, podemos classificar as engrenagens empregadas normalmente dentro dos seguintes tipos:

Cônicas

É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de intersecção é geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas tem formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e a direção da força, em baixas velocidades.

Retas

Engrenagem de dentes retos é usada para transmitir um movimento circular contínuo, entre eixos paralelos.

São muito utilizadas em equipamentos como máquina de lavar roupa e relógio de corda, porém este tipo de engrenagem não é utilizada em carros tendo em vista que a cada vez que os dentes se encaixam há uma colisão entre eles. Isto faz com que elas sejam muito barulhentas. Para minimizar este barulho e a tensão entre as engrenagens, costuma-se usar a Engrenagem helicoidal.

Hipóides

As engrenagens hipóides são uma variedade de engrenagens que, ao contrário das cónicas, os seus eixos não se cruzam. São empregadas para transmitir movimento e cargas elevadas entre eixos que não se cruzam. Podem ser de diversos tipos de dentados espirais.

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°).

Cremalheira

É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilineo ou vice-versa.

Parafuso sem fim

Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções de 20:1, chegando até a números maiores do que 300:1. Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar. Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando.

Passo 2 (Equipe)

Buscar informações sobre as relações existentes das engrenagens, tais como, frequência, período ou frequência angular.

Um ponto fixo em uma roda de motocicleta, por exemplo, descreve movimento circular em relação aos respectivos eixos de rotação

A frequência indica o número de vezes que o fenômeno se repete na unidade de tempo. Então, medidas usuais de frequência podem ser: voltas por segundo, rotações por minuto (rpm), etc. No Sistema Internacional, a unidade é chamada de Hertz (Hz). Por exemplo, um motor elétrico que gira a 3.000 rpm teria a seguinte frequência: f = 3000 rotações / 60 segundos = 50 Hz Período é tempo gasto para se efetuar uma volta, e pode ser calculado da seguinte maneira: Período = Tempo gasto / Numero