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Montagem por Interferência de Rodas Dentadas
em Veios de Redutores Industriais
Departamento de
Engenharia Mecânica
e Industrial
Professora Doutora Helena V. G. Navas – UNIDEMI, DEMI-FCT/UNL
Mestre David F. N. Braga – SEW-EURODRIVE Portugal
Mestre Pedro Correia de Barros – ex-aluno da FCT/UNL
Transmissões e Acionamentos Mecânicos – Seminário 18 de Junho 2014
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Sumário
• Objetivos
• Tipos de Montagem
• Montagem por Interferência
• Parâmetros da Montagem
• Procedimento da Montagem
• Análise das Montagens Realizadas
• Conclusões
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
OBJETIVOS
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
ObjetivosObjetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Aprofundar conhecimentos relativos à montagem por
interferência em sistemas mecânicos e em redutores
industriais em particular.
Estudar a influência das características dos veios e das
rodas dentadas na escolha dos parâmetros do processo de
montagem dos mesmos por interferência.
Elaborar procedimentos técnicos para as operações de
montagem de veios e rodas dentadas por interferência.
Acompanhar o período de ensaios e a integração dos
procedimentos de montagem por interferência no processo
produtivo.
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
TIPOS DE MONTAGEM
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Tipos de MontagemMontagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Tipos de MontagemMontagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Fixação por forma
Definição:
Acoplamento da roda dentada no veio por semelhança de
geometrias
Utilização:
Processos que requerem montagens/desmontagens frequentes
Vantagens:
Facilidade de montagem/desmontagem
Baixo custo de montagem/desmontagem
Desvantagens:
Maiores custos de produção
Existência de desgaste devido ao micro movimento existente entre
componentes
Inadequada para grandes solicitações
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Tipos de MontagemMontagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Tipos de MontagemMontagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Fixação por atrito
Definição:
Utilização do atrito entre componentes como forma de fixação
Utilização:
Processos que requerem a transmissão de binários elevados/muito
elevados
Montagens/desmontagens não frequentes
Vantagens:
Menores custos de produção
Sem desbalanceamento a altas velocidades
Melhor distribuição de tensões
Desvantagens:
Maiores custos de montagem/desmontagem
Limitações ao nível de materiais, projeto e superfícies
Montagem difícil
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Tipos de MontagemMontagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
MONTAGEM POR INTERFERÊNCIA
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem Montagem por por
InterferênciaInterferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Definição de Interferência:
Cota mínima do veio > Cota máxima do furo
Procedimento:
Aplicar uma diferença de temperaturas a cada um dos
componentes
Princípio base:
Dilatação/contração dos materiais quando sujeitos a diferenças de
temperatura
δ= u u
2roda dentada veio
+
δ
2m inicialT rα= ⋅∆ ⋅
Arrefecimento do veio
Aquecimento do cubo da rodaContracção
Dilatação
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem Montagem por por
InterferênciaInterferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Vantagens:
Maior resistência da montagem
Inexistência de deformação do material
Possibilidade de transmissão de binários elevados/muito elevados
Desvantagens:
Maior dificuldade de montagem
Limitações ao nível dos materiais, projeto e superfícies
Equipamento existente na empresa:
Máquina de lavar peças industrial
Gelo seco
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
PARÂMETROS DA MONTAGEM
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Projeto
Materiais, características técnicas, geométricas e dimensionais:
Conhecimento das propriedades mecânicas e térmicas dos materiais
utilizados, velocidade de rotação e potência a transmitir, tipo de roda
dentada e suas dimensões.
Momento de rotação e força axial nos dentes:
Pressão de aperto:
Interferência mínima necessária:
Escolha do ajuste (normalizado)
PR sM n
ω= ⋅
A força axial exercida nos dentes da engrenagem
irá depender do tipo de roda dentada utilizada.
2 2
2
2 aRa
a a
FMp
d L L dπ µ µ π
⋅= +
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
2 2 2 2
min 2 2 2 2
δ
2
a a a e a a a iroda dentada veio
roda dentada e a veio a i
p r r r p r r r
E r r E r rν ν
⋅ + ⋅ += + + + − −
− −
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Avaliação
Pressão de aperto para a interferência média:
Tensões de corte máximas:
Velocidade crítica de rotação:
Binário transmissível sem escorregamento:
média
2 2 2 2
2 2 2 2
δ
2
1 1
veio roda
a
a e a ia roda dentada veio
roda dentada e a veio a i
R Rp
r r r rr
E r r E r rν ν
− −=
+ ++ + −
− −
( )2
1 3 2 2máx
2 para e a
a
e a
r pr r
r rσ σ
⋅ ⋅− = =
−( )1 3 apσ σ− =
( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2 2 322 2 2 2min 2
2 2 2
2 2 311 1 1 1 1
1 1 1
11 1δ 1
2 8
11 1 1
8
c aa
a
c aa
a
A B rWr
E E r E g
A B rWr
E E r E g
νν ν ω
νν ν ω
−− + ⋅= ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ −
−− + ⋅ − ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅
22T a aM p L rµ π= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
ProcedimentoObjetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Temperatura de arrefecimento:
Temperatura de arrefecimento necessária para que o veio atinja uma
determinada contração, δ:
Temperatura de aquecimento (se necessário):
Temperatura de aquecimento necessária para que o cubo da roda atinja
uma determinada dilatação, δ:
δ
2arrefecimento inicial
a
T Trα
= − −
⋅ ⋅
δ
2aquecimento inicial
a
T Trα
= +⋅ ⋅
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
ProcedimentoObjetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Diagrama de fases do aço:
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
PROCEDIMENTO DA MONTAGEM
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento Procedimento da Montagemda Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento Procedimento da Montagemda Montagem
Análise das Montagens Realizadas
Conclusões
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Conclusões
ANÁLISE DAS MONTAGENS REALIZADAS
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
AnAnáálise das lise das Montagens Montagens RealizadasRealizadas
Conclusões
Parâmetros Montagem 1 Montagem 2
Interferência mínima (μm) 150 162
Interferência média (μm) 182.5 194.5
Material da roda dentada 42CrMo5-04 17CrNiMo6
Material do veio 34CrNiMo6 42CrNiMo6
Comprimento da montagem (mm) 140 120
Diâmetro interno (roda dentada) (mm) 142H7 140H7
Diâmetro externo (veio) 142u6 140v6
Pressão de aperto (MPa) 119.7 127.8
Tensão de corte máx. (roda dentada) (MPa) 260.4 279.9
Tensão admissível (roda dentada) (MPa) 485 815
Tensão de corte máx. (veio) (MPa) 119.7 127.8
Tensão admissível (veio) (MPa) 700 731
Binário transmissível (KN.m) 79.6 70.8
Velocidade crítica (rpm) 7080 7791
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
AnAnáálise das lise das Montagens Montagens RealizadasRealizadas
Conclusões
Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de:
Interferência mínima Interferência média Interferência máxima
-55°C -55°C -55°C
Montagem 1
Temperatura atingida -55°C
Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de:
Interferência mínima Interferência média Interferência máxima
40.2°C 60.8°C 81.4°C
Temperatura atingida 70°C
Observações:
Veio inserido livremente no cubo da roda dentada.
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
AnAnáálise das lise das Montagens Montagens RealizadasRealizadas
Conclusões
Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de:
Interferência mínima Interferência média Interferência máxima
-55°C -55°C -55°C
Montagem 2
Temperatura atingida -55°C
Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de:
Interferência mínima Interferência média Interferência máxima
40.8°C 61.5°C 82.2°C
Temperatura atingida 50°C
Observações:
Veio inserido livremente na fase inicial da montagem sendo utilizada
uma prensa hidráulica na fase final, para conclusão da montagem.
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Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
CONCLUSÕES
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Objetivos
Tipos de Montagem
Montagem por Interferência
Parâmetros da Montagem
Procedimento da Montagem
Análise das Montagens Realizadas
ConclusõesConclusões
Comprovou-se a possibilidade de utilização deste tipo de montagem
para situações em que a velocidade de rotação e/ou o binário
transmitido sejam elevados.
Aprofundou-se o conhecimento sobre a montagem por
interferência, definindo os parâmetros sobre os quais a mesma
depende.
Elaborou-se um procedimento eficaz para a realização de uma
operação de montagem por interferência utilizando os meios
existentes na empresa.
Desenvolveu-se uma aplicação informática (folha de cálculo) eficaz
para ser utilizada pelos engenheiros e operários da SEW-EURODRIVE
Portugal.
Aconselhou-se o arrefecimento/aquecimento dos componentes a
temperaturas compreendidas no intervalo de valores definidos para
uma situação de interferência máxima e média dados pela aplicação
informática.
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Desenvolvimentos futuros:
• Definição da gama de diâmetros aplicável a este tipo de
montagem
• Construção de um histograma real de interferências
•Estudo da influência do desgaste nas rodas dentadas
sobre este tipo de montagem
Transmissões e Acionamentos Mecânicos – Seminário 18 de Junho 2014
OBRIGADA
Departamento de Engenharia
Mecânica e Industrial
Transmissões e Acionamentos Mecânicos – Seminário 18 de Junho 2014
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