Processo de construção de dentes de um par de engrenagens. Supondo: Pinhão de 18 dentes deva engranzar como uma engrenagens de 30 dentes. Passo diametral(P):

Processo de construção de dentes de um par de Processo de construção de dentes de um par de engrenagens.engrenagens.

Supondo:

•Pinhão de 18 dentes deva engranzar como uma engrenagens de 30 dentes.

•Passo diametral(P): 02 dentes por polegada.

Sabendo que : P= N / d (Nr dentes/diâmetro primitivo)

Diâmetros primitivos pinhão e coroa?

1.1. Localize os centros O1 e O2 das engrenagens.(soma dos raios Localize os centros O1 e O2 das engrenagens.(soma dos raios primitivos):primitivos):

“ “Nesse caso 12 in”Nesse caso 12 in”2.2. Construa os círculos primitivos (r1 e r2).Construa os círculos primitivos (r1 e r2).3.3. Identifique o ponto de tangencia(P).Ponto primitivo.Identifique o ponto de tangencia(P).Ponto primitivo.4.4. Construa a tangente comum ab passando pelo ponto “P”.Construa a tangente comum ab passando pelo ponto “P”.5.5. Designamos a engrenagem motora de sentido de rotação.Designamos a engrenagem motora de sentido de rotação.6.6. Desenhamos a linha cd (linha de pressão,ou de ação o de Desenhamos a linha cd (linha de pressão,ou de ação o de

geração)passando por “P”,formando um ângulo geração)passando por “P”,formando um ângulo geralmente apresenta os valores 20º ou geralmente apresenta os valores 20º ou

25º (no passado14 ½º).25º (no passado14 ½º).77. Desenhe. Desenhe um círculo tangente à linha de pressão.(para cada um círculo tangente à linha de pressão.(para cada

engrenagemengrenagem).D).Designadosesignados c círculosírculos de base. de base.

O raio do círculo de base é:O raio do círculo de base é:

Processo de construção de dentes de um par de Processo de construção de dentes de um par de engrenagens.engrenagens.

Processo de construção de dentes de um Processo de construção de dentes de um par de engrenagens.par de engrenagens.

8.8. Gere uma envolvente sobre cada círculo de base(para um lado Gere uma envolvente sobre cada círculo de base(para um lado

do dente)do dente) . .9.9. Defina a distancia do adendo e dedendo.(para dentes Defina a distancia do adendo e dedendo.(para dentes

padronizados intercambiáveis é 1/P e 1,25/P respectivamente).padronizados intercambiáveis é 1/P e 1,25/P respectivamente).

Portanto:Portanto:

a=1/P=1/2=0,5 in b=1,25/P=0,625 ina=1/P=1/2=0,5 in b=1,25/P=0,625 in

10.10. Desenhe os círculos de adendo e dedendo.(pinhão e coroa)..Desenhe os círculos de adendo e dedendo.(pinhão e coroa)..

11.11. Recorte um gabarito para cada envolvente(localize os centros de Recorte um gabarito para cada envolvente(localize os centros de cada engrenagem em relação a cada envolvente).cada engrenagem em relação a cada envolvente).


12. Calcule a espessura do dente medido no círculo primitivo:12. Calcule a espessura do dente medido no círculo primitivo:

13. Desenhe os dentes utilizando o gabarito(utilize esta distancia para 13. Desenhe os dentes utilizando o gabarito(utilize esta distancia para espessura e espaços entre dentes). espessura e espaços entre dentes).


p=passo circular

Nomenclatura de dente de Nomenclatura de dente de engrenagemengrenagem

EngrenagensEngrenagensCódigo: ENG 444Código: ENG 444

DefiniçãoDefinição

• Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmitir movimento e força entre dois eixos..Muitas vezes,as engrenagens são usadas para variar o número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para outro.

•Quando a relação entre as rotações de duas árvores deve ser constante ou os esforços a transmitir são muito elevados,devemos utilizar rodas dentadas(engrenagens).

Vantagens engrenagensVantagens engrenagens

Evitam o deslizamento entre as engrenagensEvitam o deslizamento entre as engrenagens, fazendo com que os , fazendo com que os eixos ligados a elas estejam sempre sincronizados um com o outro.eixos ligados a elas estejam sempre sincronizados um com o outro.

Tornam possível determinar Tornam possível determinar relações de marchas exatasrelações de marchas exatas. Assim, se . Assim, se uma engrenagem tem 60 dentes e a outra tem 20, a relação de uma engrenagem tem 60 dentes e a outra tem 20, a relação de marcha quando elas estão engrenadas é de 3:1.marcha quando elas estão engrenadas é de 3:1.

São feitas de tal maneira que possam trabalhar mesmo que haja São feitas de tal maneira que possam trabalhar mesmo que haja imperfeições no diâmetro e na circunferência reais das duas imperfeições no diâmetro e na circunferência reais das duas engrenagens, pois engrenagens, pois a relação de marcha é controlada pelo número a relação de marcha é controlada pelo número de dentes.de dentes. ..

AplicaçõesAplicações Você vê Você vê engrenagensengrenagens em quase tudo que tem partes giratórias. em quase tudo que tem partes giratórias.

.

Transmissão de carroVídeo Cassete

Relógios

Limpador pára-brisa

Diferencial

Volante

Corrêa dentada motor

PartesPartes

DentesDentes

CorpoCorpo

Coroa x PinhãoCoroa x Pinhão

TiposTipos• Dentes retos:Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagem em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação , por causa do ruído que produz.

•Dentes 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°).

TiposTipos•Engrenagens Cônicas (dentes retos ou helicoidais):

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

TiposTipos•Engrenagem cremalheira:

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

•Engrenagem de parafuso 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. 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.

Análise de Tensões em Dentes de Engrenagens

Engrenagens podem falhar basicamente por dois tipos de solicitação:

A) A que ocorre no contato, devido à tensão normal.

B) A que ocorre no pé do dente, devido a flexão causada pelacarga transmitida. A fadiga no pé do dente causa a quebra do dente, o que

não é comum em conjuntos de transmissão bem projetados.

Tensões nos DentesTensões nos Dentes

Modelagem Numérica das Tensões no Dentes de Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos

MODOS DE FALHA EM ENGRENAGENS

Modo de falha ConseqüênciaPeça quebrada Sistema provavelmente inoperante.Desgaste de peça excessivo Sistema provavelmente operante por tempo considerávelVibração anormal Sistema provavelmente operante por tempo considerávelRuído anormal Sistema operante; antecede potencial quebraTemperatura elevada (peça ou óleo) Sistema operante; antecede uma quebra prematuraVazamento de óleo. Sistema operante; antecede uma quebra prematuraInterferência / peças fora de posição Sistema inoperante. Torque interrompido.

O modo de falha para um sistema de transmissão não é somente aquiloque impossibilita o seu funcionamento ou operação. Para um sistema detransmissão, o modo de falha também pode ser considerado como umacondição insatisfatória de uso.

De acordo com Dudley [2], as principais partes envolvidas, no caso de falha em uma transmissão, são as seguintes:

• Projeto;

• Manufatura;

• Instalação;

• Meio-ambiente;

• Operação / Uso.

[ 2 ] DUDLEY, D. W. Handbook of Practical Gear Design. Lancaster,Technomic, 1994.

Principais áreas envolvidas no caso de falha em uma transmissão

Principais áreas envolvidas no caso de falha em uma transmissãoProjeto Manufatura Instalação Meio -Ambiente Operação

1. Tipo de 1.Precisão do 1. Rigidez 1. Ar (não 1. Manutençãoengrenagem dentado (perfil, adequada poluído) (ex: pode(dentes retos, concentricidade, 2. Alinhamento 2. Temperatura necessitar dedentes etc.) 3. Sistema de (equipamentos troca de óleo)helicoidais, etc) 2. Material do lubrificação para manter 2. Atender aos2. Disposição de dentado (dureza, (limpeza, estabilidade) limites decomponentes composição, preenchimento 3. Água operação3. Projeto do etc.) adequado) (proteção (Temperatura,dentado 3. Engrenagem 4.Instrumentação adequada contra escoamento de4. Projeto do (qualidade do OK. chuva, água do óleo, etc.)corpo da forjado) 5. Parafusos mar, etc.) 3. Sobre-cargaengrenagem 4. Carcaças fixados de 4. Peças de (evitar operação5. Projeto dos (Posicionamento maneira reposição semeixos e tamanhos dos adequada devem ser carregamento6. Projeto dos furos, etc.) mantidas limpas extra)rolamentos 5. Montagem e protegidas 4. Aplicação7. Projeto das contra corrosão indevidacarcaças (velocidade e8. Projeto dos torque)vedadores ejuntas9. Projetos dosparafusos10. Projeto doóleo11. Vibraçãocritica do sistema

1) FADIGA DE FLEXÃO

Uma falha por fadiga classicamente apresenta algumas particularidades

• A origem da trinca, ou ponto focal, ocorre na superfície da raiz (pé)do dente cujo lado está carregado.• Normalmente a origem da trinca ocorre no meio da face do dentecarregado.• O material e as características metalúrgicas da engrenagem estãoconforme o especificado.

Evidências - - FADIGA DE FLEXÃO

A – Quebra por fadigaB – Evidência de sobrecarga

A

B• Sobrecarga

• Ponto focal Concentração de tensão na raiz, inclusões na estrutura do material,..

• Local da quebra

Marcas de contato (“pitting”) podem evidenciar que uma das extremidades do dente está suportando maior parte do carregamento(desalinhamento).

2) FADIGA DE CONTATO OU “PITTING”

Macro-pitting (a), micro-pitting (b) e pitting destrutivo (c)

(a) (c)(b)

• A fadiga de contato na maioria dos casos ocorre no pinhão de um parEngrenado (são as engrenagens motoras e possuem maiores ciclos operação).

CONTATOCOMPARTILHADO

CONTATOCOMPARTILHADO

CONTATO DEUM ÚNICO PARDE DENTES

3)“SPALLING”

4) “SCORING”

5) DESGASTE EM DENTES DE ENGRENAGEM

6) FALHAS DE ENGRENAGEM POR IMPACTO

7) Falhas em engrenagens devido ao sobrecarregamento.

8) Problemas na carcaça da transmissão.

Critérios de ProjetoCritérios de Projeto

Engrenagens Retas- ( Informações preliminares)

• Parâmetros conhecidos(Usualmente): Razão de engrenamento e a potência e velocidade ,ou torque e velocidade de um eixo são definidas.

• Parâmetros a serem determinados (Supostos): Diâmetro de referência do pinhão engrenagem, passo diametral, a largura da face,os materiais e coeficientes de segurança.

Decisões de projeto: Precisão de engrenamento, método de fabricação(acabamento superfície),intervalo de temperatura operacional e confiabilidade desejada.

Fratura por fadiga (Tensões variadas de Fratura por fadiga (Tensões variadas de flexão na raiz do dente).flexão na raiz do dente).

Fadiga Superficial das superfícies dos Fadiga Superficial das superfícies dos dentes (crateração).dentes (crateração).


Consideradas:


1) Determinar carga tangencial nos dentes.

(Torque conhecido no eixo e raio de referencia suposto para pinhão e engrenagem).

2) Calcular Tensão Flexão com tamanho do dente suposto (antes da tensão na superfície).

Aumento de dureza afeta mais a resistência ao desgaste da superfície que a flexão.

3) Escolher Material(tentativa) e Calcular resistência a Fadiga de Flexão.

4) Calculo coeficiente de segurança (ajuste de parâmetros para atingir o desejável).

5) Calcular tensão superfície e resistência á fadiga de superfície .

6) Calculo coeficiente de segurança contra desgaste (ajuste de parâmetros e/ou dureza para atingir o desejável).

7) Estratégia: CS para falha de flexão serem maiores que CS contra desgaste.

Seqüência calculo:

Coeficiente de segurança de flexão (NCoeficiente de segurança de flexão (Nbb):):

NNb = b = SSfb fb / / σσb b

Resistência á fadiga de flexão / Tensão de flexão

Coeficiente de segurança superficial:Coeficiente de segurança superficial:

NNc = c = (SSfc fc / / σσc c )²(Resistência á fadiga de superfície / Tensão de superfície)²


Calcular para cada engrenagem no engrenamento

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Processo de construção de dentes de um par de engrenagens. Supondo: Pinhão de 18 dentes deva engranzar como uma engrenagens de 30 dentes. Passo diametral(P):