Chave de Roda

CHAVE DE RODA MULTIPLICADORA DE TORQUE E VELOCIDADE

Trabalho apresentado no evento INOVA SENAI 2008, proveniente o curso de

Aprendizagem Industrial da Escola SENAI Duque de Caxias de Araatuba.

Dispensa avaliao de especialista.

Jean lberth Silva Scaranelo 1

Lucas Fernando Hiplito 2

Marcelo Montibeller3

Resumo

Normalmente, quando se amplia o torque necessrio para fazer uma tarefa perde-se

em velocidade, mas a Chave de Roda Multiplicadora de Torque e Velocidade

trabalha em duas situaes: na primeira, amplia-se o torque, mas perde em

velocidade, a cada trs voltas na chave desenvolvida o operador estaria dando uma

volta com a chave normal criando assim uma proporo de 3:1. Na segunda,

situao, a chave invertida, e se ganha em velocidade, a cada uma volta na chave

desenvolvida, o operador estaria dando trs voltas numa chave de roda comum,

havendo ento a proporo de 1:3. Com esta chave todos podero realizar as

tarefas, sem maiores empenhos, tornando o trabalho fcil. A chave possui estrutura

simples, se analisarmos chegaremos a concluso de que ela poder estar em todos

os lugares onde se necessita retirar rodas. E ser de grande serventia populao.

Palavras-chave: chave de roda multiplicadora de torque; velocidade.

1,2 Alunos da Escola SENAI Duque de Caxias de Araatuba.3 Professor Orientador-Escola SENAI Duque de Caxias de Araatuba.

Revista Eletrnica de Educao e Tecnologia do SENAI-SP. ISSN: 1981-8270. v.3, n.7, out. 2009.

1 Introduo

Este trabalho tem como finalidade apresentar um novo equipamento,

descrever suas vantagens, e sua aplicabilidade.

Com foco principal em manuteno, sendo utilizado como meio de

facilitar a troca de rodas de carros.

A criao deste equipamento possui como principal objetivo, tornar as

trocas de rodas de carros mais fceis, no visando somente os profissionais que

realizam estas trocas constantemente, mas tambm qualquer pessoa que em

alguma situao precise realizar este trabalho.

O equipamento citado funciona como um amplificador de torque, e,

posteriormente como um amplificador de velocidade, para que os parafusos sejam

retirados com mais facilidade e rapidez.

2 Desenvolvimento

2.1 Funcionamento

Para entender o funcionamento da chave de roda multiplicadora de

torque e velocidade, iniciaremos dando uma viso geral sobre os principais

elementos da pea, as engrenagens.


2

2.1.2 Engrenagens

As engrenagens so usadas em

milhares de dispositivos mecnicos. Elas

realizam vrias tarefas importantes, mas a mais

importante que elas fornecem uma reduo na

transmisso em equipamentos motorizados. Isso

essencial porque, freqentemente, um

pequeno motor girando muito rapidamente

consegue fornecer energia suficiente para um

dispositivo, mas no consegue dar o torque

necessrio. Por exemplo, uma chave de fenda

eltrica tem uma reduo de transmisso muito

grande, porque precisa de muito torque para girar os parafusos, mas o motor s

produz quantidade de torque pequena e velocidade alta. Com a reduo de

transmisso, a velocidade de sada pode ser diminuda e o torque, aumentado.

Mais uma coisa que as engrenagens fazem ajustar a direo de

rotao. Por exemplo, no diferencial existente entre as rodas traseiras do seu carro,

a energia transmitida por um eixo que passa pelo centro do carro, o que faz com

que o diferencial tenha de "deslocar" essa energia em 90, para aplic-la sobre as

rodas.

As engrenagens, tambm chamadas rodas dentadas, so elementos

bsicos na transmisso de potncia entre rvores.

Elas permitem a reduo ou aumento do momento torsor, com

mnimas perdas de energia, e aumento ou reduo de velocidades, sem perda

nenhuma de energia, por no deslizarem.

A mudana de velocidade e toro feita na razo dos dimetros

primitivos. Aumentando a rotao, o momento torsor diminui e vice-versa. Assim,

num par de engrenagens, a maior delas ter sempre rotao menor e transmitir

momento torsor maior. A engrenagem menor tem sempre rotao mais alta e

momento torsor menor.

O movimento dos dentes entre si processa-se de tal modo que no

dimetro primitivo no h deslizamento, havendo apenas aproximao e


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afastamento. Nas demais partes do flanco, existe ao de deslizamento e

rolamento. Da conclui-se que as velocidades perifricas (tangenciais) dos crculos

primitivos de ambas as rodas so iguais (lei fundamental do dentado) [1,2,].

2.1.3 Princpios bsicos

Em qualquer engrenagem, a relao determinada pelas distncias

que vo do centro das peas at o ponto de contato. Por exemplo, em um

dispositivo com duas engrenagens, se uma delas tiver o dobro do dimetro da outra,

a relao ser 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 que a distncia do centro de

cada engrenagem at o ponto de contato muda de acordo com a rotao delas. O

que significa que a relao de engrenagens se altera com o seu giro, fazendo com

que a velocidade tambm mude. Se voc usasse engrenagens assim no seu carro,

seria impossvel manter uma velocidade constante: haveria uma incessante

acelerao e desacelerao.

Muitas engrenagens modernas utilizam um perfil de dentes especial

chamado de involuta. Esse perfil tem a propriedade extremamente importante de

manter uma relao 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.

2.1.4 Relao de transmisso (i)

Para engrenagens em geral:

i = 1

2

DpDp

= 1

2

ZZ

Onde:

Dp1 = dimetro primitivo da roda motora


4

Dp2 = dimetro primitivo da roda movida

Z1 = nmero de dentes da roda motora

Z2 = nmero de dentes da roda movida

2.1.5 Fabricao de engrenagens

Normalmente so empregados dois processos para construir

engrenagens. O primeiro, com fresas modulares, consiste em abrir os vos entre os

dentes da engrenagem, um a um (figura abaixo). O segundo com fresas tipo caracol,

gerando todos os dentes simultaneamente.

Ao abrir os vos dos dentes das engrenagens, alm de determinar o

ngulo de presso entre os dentes, necessrio determinar-lhes o perfil. Quando

duas engrenagens de mesmo mdulo tiverem quantidades de dentes diferentes,

seus dimetros primitivos sero diferentes e, conseqentemente, o perfil dos dentes

ser diferente [3].

2.1.6 Folga entre as engrenagens

A folga necessria, pois sem ela haveria um emperramento, no caso

de as tolerncias de fabricao das engrenagens estarem na faixa superior e as

distncias entre eixos, na faixa inferior.

Por outro lado, a folga entre as engrenagens no pode ser grande

demais, pois provocaria vibrao em servio.

2.1.7 Engrenagens Planetrias

Na estrutura da chave de roda h engrenagens planetrias, portanto

conclumos que seria conveniente falar sobre este tipo de engrenagens.

Existem muitas maneiras de empregar engrenagens. Um tipo

especfico de engrenagens chamado de trem de engrenagens planetrias.

Engrenagens planetrias resolvem o seguinte problema: digamos que voc queira

uma relao de marcha de 6:1 com a rotao de entrada girando na mesma direo


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da rotao de sada. Uma maneira de criar esta relao com o seguinte trem de

trs engrenagens:

Neste trem, a engrenagem azul tem seis vezes o dimetro da

engrenagem amarela, fornecendo a relao 6:1. O tamanho da engrenagem

vermelha no importa, porque est presente apenas para reverter o sentido da

rotao, de forma que as engrenagens azul e amarela girem da mesma forma.

Entretanto, imagine que voc queira que o eixo da engrenagem de sada seja o

mesmo da engrenagem de entrada. Uma situao comum, onde h a necessidade

de se usar o mesmo eixo, o da parafusadeira eltrica nesse caso, voc pode usar

um sistema de engrenagens planetrias, conforme mostrado aqui:

Obs: exemplo que mais se aproxima da pea original

Neste sistema, a engrenagem amarela (a engrenagem solar) se

engrena com todas as trs vermelhas ( engrenagens planetrias) simultaneamente.


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Todas as trs esto ligadas a um prato (o suporte planetrio) e se conectam com o

lado interno da engrenagem azul (a coroa), em vez de se conectarem com seu lado

externo. Em razo de existirem trs engrenagens vermelhas em vez de uma, este

trem de engrenagens extremamente robusto. O eixo de sada conectado coroa

azul e o suporte planetrio permanece estacionrio, fornecendo a mesma relao de

6:1.

Uma outra coisa interessante, acerca do uso de engrenagens

planetrias que elas podem produzir diferentes relaes de marcha, dependendo

de qual engrenagem usada como entrada, qual usada como sada e qual delas

fica parada. Por exemplo, se a entrada for a engrenagem solar, a coroa for mantida

estacionria e o eixo de sada for engrenado ao suporte planetrio, obteremos uma

relao de marcha diferente. Neste caso, o suporte planetrio e as engrenagens

planetrias orbitam em torno da engrenagem solar. Dessa forma, em vez de a

engrenagem solar girar seis vezes para que o suporte planetrio gire uma vez, ela

ter que girar sete vezes. Isso acontece porque o suporte planetrio circulou a

engrenagem solar uma vez na mesma direo, subtraindo uma revoluo da

engrenagem solar. Ento, nessa situao, temos uma reduo de 7:1.

Pode-se reorganizar as coisas outra vez, desta vez mantendo a

engrenagem solar estacionria, fazendo com que o suporte planetrio seja o eixo de

sada e engatando o eixo de entrada coroa. Isto daria uma reduo de marcha de

1.17:1. Uma transmisso automtica usa conjuntos de engrenagens planetrias para

criar diferentes relaes de marcha, alm de embreagens e cintas de freio

para manter diferentes partes do bloco de engrenagens estacionrias e mudar

entradas e sadas [4,5].

2.1.8 Composio

A chave multiplicadora de torque e velocidade constituda por um

eixo diretamente ligado engrenagem solar (oito dentes), que engrena nas

engrenagens planetrias (nove dentes), que por fim engrena na coroa (vinte e seis

dentes). composta tambm por um brao de apoio ajustvel, peas removveis

(espiga e alavanca) e outro eixo que ligado s engrenagens planetrias.


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2.1.9 Situaes

A pea por ns desenvolvida trabalha em duas situaes, que sero

apresentadas a seguir.

2.1.10 Situao 1

Na situao 1, a chave de roda multiplicadora de torque e velocidade

funciona como um ampliador de torque, pois seu sistema de engrenagens estar

funcionando de maneira que facilite a remoo dos parafusos, para isso, o eixo que

estar ligado engrenagem solar (menor) ser o que receber do operador o torque

necessrio para remover os parafusos; enquanto de um lado se da trs voltas, o

outro da apenas uma (proporo 3:1).

2.1.11 Situao 2

Na situao 2, inverte-se o sentido da chave, ento o torque que o operador

aplicar ser feito sobre o eixo que est ligado s engrenagens planetrias, com

isso o operador ganhara em velocidade, pois a chave ampliar a velocidade na

proporo de 1:3.


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3 Entrevista com Mecnico

Esta entrevista foi feita com o intuito de provar como a chave de roda

por ns desenvolvida seria vista e como poderia auxiliar o trabalho de retirar as

rodas.

Entrevista feita com mecnico Paulo Vreck

Pergunta: Em seu servio, retirar as rodas dos carros um trabalho feito

constantemente?

Resposta: Sim, retiramos as rodas dos carros vrias vezes, para mexer nos freios e

embreagens, por exemplo, preciso retirar as rodas, esta tarefa bastante feita no

dia-a-dia.

Pergunta: Que dificuldades so encontradas no momento de retirar as rodas?

Resposta: Em alguns carros muito difcil, pois alguns modelos mais antigos, por

exemplo, tem as porcas muito duras, as vezes com as chaves de roda normais no

possvel que se retirem as porcas, ou necessrio que se use um cano como

alavanca na chave, e outro mecnico para impedir que a roda gire. Um trabalho

realizado normalmente em 3 minutos demora em mdia 15 minutos.

Pergunta: Com a chave de roda desenvolvida por ns voc acha que o trabalho

seria mais fcil?

Resposta: Com certeza, pois reduziramos o tempo para realizar a tarefa, e tambm

faramos menos esforo, esta chave nos auxiliaria muito [2,3,5].

4 Concluso

Em decorrncia de todos os fatos relatados, teve-se a oportunidade de

descrever as principais situaes e o funcionamento do novo equipamento, que

pode ser utilizado em vrios locais, sempre facilitando a tarefa de retirar as rodas.


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Nota-se que retirar as rodas de carros um ato feito constantemente,

exige muitas vezes grande esforo fsico do operador, com a nova chave de roda se

ganha da atual chave em dois aspectos, no torque e na velocidade.

Analisando as duas situaes em que a chave de roda multiplicadora

de torque e velocidade trabalha, se conclui que qualquer pessoa poder utiliz-la

independente de seu porte fsico ou sexo, realizando o trabalho de forma rpida e

objetiva.

A pea desenvolvida ser de grande serventia para a populao e com

certeza uma grande inovao que facilitar muito o servio, principalmente de

mecnicos.

MULTIPLE VELOCITY AND TORQUE WRENCH

Abstract

Normally, when you increase the necessary torque responsible for a certain task, you

lose velocity, but the Multiple Velocity and torque wrench works in two situations.

The first one is when you increase the torque but lose velocity, in a way that for three

circuits developed in that wrench, an operator would turn a normal one one time, so

we have a 3:1 proportion. The second is when you invert the wrench, so that you

gain more velocity, in a way that for each circuit developed in that wrench, an

operator would turn a normal one three times, so we have a 3:1 proportion. With the

torque wrench everyone will be able to do tasks with no big effort, making them an

easy work. The torque wrench has a simple design which leads us to a conclusion

that it will be able to be in every place where it is necessary to take out wheels, and it

will be very useful to people in general.

Keywords: wrench torque multiplier. speed.


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Referncias

BRAIN, Marshall. Relao de marchas. Disponvel em: . Acesso em: 22 jun. 2009.

MARQUES, Gil. Mecnica. Disponvel em: . Acesso em: 22 jun. 2009.

SALVAGNINI, Wilson. Engrenagem. Disponvel em: . Acesso em: 22 jun. 2009.


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2.1.11Situao 2

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