Tecnologia de Máquinas e Ferramentas
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CONSTRUÇÃO MECÂNICA
1.
ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO - ENGRENAGENS
1.1 .
I n trod ução
As engrenagens são usadas em milhares de dispositivos mecânicos.
Elas realizam tarefas importantes no ambiente mecânico, fornecendo possibilidade de redução ou ampliação na transmissão de movimentos. E isso
é essencial porque, freqüentemente, um pequeno motor girando muito rapidamente consegue fornecer energia suficiente para um dispositivo, mas
não consegue dar o torque necessário. Por exemplo, uma chave de fenda
elétrica tem uma redução de transmissão muito grande, porque precisa de
muito torque para girar os parafusos, mas o motor só produz quantidade de
torque pequena e velocidade alta. Com
a redução de transmissão, a velocidade de saída pode ser diminuída e o
torque, aumentado.
Mais uma coisa que as engrenagens fazem é ajustar a direção de rotação. Por exemplo, no diferencial do
automóvel, a energia é recebida por
um eixo que vem da caixa de câmbio e deve chegar às rodas em outro
eixo não alinhado ao de entrada. Isto faz com que o diferencial tenha de
"deslocar" essa energia angularmente, para aplicá-la sobre as rodas.
Há muitas complicações nos diferentes tipos de engrenagens. Neste texto, pretendo demonstrar a maneira como funcionam os dentes das
engrenagens e os diferentes tipos de engrenamentos encontrados nos
equipamentos mecânicos.
Finalmente, a principal finalidade á a transmissão de potência entre eixos que podem ser paralelos, concorrentes ou reversos. Conforme o
acabamento as engrenagens podem apresentar altos rendimentos nas transmissões, além de suportar grandes esforços; são particularmente práticas quando se desejam variações de velocidades, como no caso dos
câmbios de veículos e caixas de velocidades das máquinas opera trizes
1.2 .
P r in c íp ios bá sico s
Em qualquer engrenagem, a relação é determinada pelas distâncias que vão do
centro das peças até o ponto de contato. Por exemplo, em um dispositivo com duas
engrenagens, se uma delas tiver o dobro do diâmetro da outra, a relação será de 2:1.
Um dos tipos de engrenagem mais primitivos que podemos ver seria uma roda
com estacas de madeira em suas extremidades.
O problema desse tipo de engrenagem é que a distância do centro de cada engrenagem até o ponto de
contato muda de acordo com a rotação delas. O que significa que a relação de engrenagens se altera com o
seu giro, fazendo com que a velocidade também mude. Se você usasse engrenagens assim no seu carro,
seria impossível manter uma velocidade constante: haveria uma incessante aceleração e desaceleração.
Muitas engrenagens modernas utilizam um perfil de dentes especial chamado de involuta. Esse perfil
tem a propriedade extremamente importante de manter uma relação de velocidade constante entre as duas
engrenagens. Assim como a roda com estacas acima, o ponto de contato se movimenta, mas a forma dos
dentes da engrenagem involuta compensam esse movimento.
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1.3 .
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T ipo s d e eng re nagen s
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:
1.3.1.
Engrenagens retas
São chamadas assim as engrenagens cilíndricas de dentes retos. São normalmente
empregadas para transmitir o movimento entre eixos paralelos com reduções de 1:1 até 1:8
1.3.2.
Engrenagens helicoidais
São chamadas assim as engrenagens cilíndricas de dentes em hélice. São normalmente empregadas para transmitir o movimento entre
eixos paralelos ou que se cruzam no espaço. Usadas para acionamentos
silenciosos.
Os dentes nas engrenagens helicoidais são cortados em ângulo
com a face da engrenagem. Quando dois dentes em um sistema de engrenagens helicoidais se acoplam, o contato se inicia em uma extremidade do dente e gradualmente aumenta à medida que as engrenagens giram, até que os dois dentes estejam totalmente acoplados.
1.3.3.
Engrenagens cilíndricas com cremalheiras
Usadas para transferências de movimentos circulares para retilíneos ou viceversa.
1.3.4.
Engrenagens de parafuso sem fim (rosca sem fim)
Empregadas para transmitir o movimento entre eixos que não se cortam, mas
estão em ângulo reto. São usadas quando a relação de velocidades deve ser muito
grande. Uma das engrenagens é semelhante a um parafuso, a qual gira muitas vezes
mais rápido do que a outra engrenagem acoplada a ela. Esse tipo de engrenamento
usualmente chega a reduções de até 20:1, podendo ter ainda maiores reduções.
1.3.5.
Engrenagens cônicas com dentes retos
Empregadas para transmitir movimento entre eixos que se cortam
em variados ângulos. Para reduções entre 1:1 e 1:6.
1.3.6.
Engrenagens cônicas com dentes inclinados
Empregadas para transmitir movimento entre eixos que se cortam em ângulos retos.
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1.3.7.
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Engrenagens cônicas e descentradas
Empregadas em caixas de redução em que a montagem exige posicionamentos descentralizados dos eixos. Exemplo
Diferenciais de veículos auto-
motores.
1.4 .
D ef in içõe s
Num par de engrenagens engrenadas teremos uma motora e outra movida . A de menor dimensão é
chamada pinhão e a outra coroa.
Define-se como relação de transmissão Rotação do eixo motor
i=
i
n1
------------------------------ = ------------Rotação do eixo movido
n2
A razão entre o número de dentes nas engrenagens é diretamente proporcional à razão de torque e inversamente proporcional à razão das velocidades de rotação. Por exemplo, se a coroa (a roda maior) tem o
dobro de dentes do pinhão, o torque da engrenagem é duas vezes maior que o do pinhão, ao passo que a
velocidade deste é duas vezes maior que a da coroa.
Em um par de engrenagens no qual:
z1= número de dentes da engrenagem 1
z2= número de dentes da engrenagem 2
n1= número de rotações por minuto da engrenagem 1 (rpm)
n2= número de rotações por minuto da engrenagem 2 (rpm)
Temos a seguinte equação:
n1/n2 = z2/z1
Esta relação entre torque e velocidade fica muito clara quando comparamos um caminhão e um carro
de Fórmula 1. Digamos que os dois possuam a mesma potência. A velocidade angular do eixo do motor do
carro de Fórmula 1 é muito maior, mas o torque é muito baixo. No entanto a velocidade angular do eixo do
motor de um caminhão é muito baixa, mas seu torque é muito alto, podendo então deslocar um maior peso,
mas desempenhar uma menor velocidade.
1.4.1.
Diâmetro Primitivo
1.4.2.
Módulo
1.4.3.
Diametral Pitch
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2.
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ANEXO 1
2.1 .
To rqu e
Primeira lei de Newton
Inércia - quando um corpo está em movimento uniforme em linha reta ele ten-
de a manter o seu estado de movimento. Ou seja, para mudarmos o estado de movimento e/ou direção do
corpo precisamos aplicar uma força sobre esse corpo.
Análoga a lei da inércia para o movimento de translação, a primeira lei de Newton também pode ser aplicada para o movimento circular (ou de rotação).
Se um corpo esta girando ao redor de um eixo com velocidade de rotação constante, ele tende a manter seu estado de rotação ao redor desse eixo, ou seja, para que o corpo aumente sua velocidade de rotação, ou mude a direção do eixo de rotação, é preciso aplicar um torque sobre o corpo.
O torque é o análogo da força no movimento linear, para o movimento de rotação.
Por exemplo: aplicamos uma força em um corpo em movimento linear para mudar a direção de seu movimento e/ou variar a sua velocidade. Aplicamos o torque em um corpo em rotação para mudar a direção do
seu eixo de rotação e/ou variar a velocidade de rotação.
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3.
ANEXO 2
4.
BIBLIOGRAFIA
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http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens.htm
Desenho Técnico 3
Santili, Genovesi, Fiorani, José Luiz
1985
http://pt.wikipedia.org/wiki/Engrenagem
http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens7.htm
http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens.htm/printable (ver com atenção)
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