Instalando um par de engrenagens helicoidais para evitar forças axiais

Engrenagens cilíndricas de dentes inclinados, ou helicoidais, são construídas com

dentes que não são alinhados com a direção axial dos elementos de transmissão. São utilizadas

quando é necessário construir reduções que ocupem menor espaço axial e que gerem menor

ruído. A primeira característica vem do fato de que a largura efetiva dos dentes é maior do que

a de engrenagens cilíndricas de dentes retos e a segunda é devida ao engrenamento gradual dos

dentes.

A figura 1 mostra um conjunto de redução com esse tipo de engrenamento. As

engrenagens têm os dentes inclinados em sentido oposto uma da outra, para permitir o

engrenamento sem que os dentes se cruzem. Se imaginarmos o conjunto em movimento, é fácil

observar o engrenamento gradual. Considere a engrenagem da direita movendo a da esquerda: a

parte do dente mais próxima da face frontal das engrenagens entra em contato primeiro e o

restante do dente vai gradualmente entrando em contato com o resto do dente conjugado.

Também é possível observar que o rolamento entre os dentes ocorre num plano inclinado em

relação à face do conjunto. Assim, o perfil evolvente deve ser gerado em torno de um cilindro

que também está inclinado em relação aos eixos das engrenagens.

Figura 1. Engrenagens Cilíndricas de Dentes Inclinados (Helicoidais)

Engrenagens de dentes inclinados geram esforços axiais, já que o contato ocorre em um

plano inclinado em relação ao eixo dos elementos. Para suportar esses esforços deve-se prever a

utilização de mancais de escora ou mancais radiais, como os rolamentos de contato angular.

Uma providência de projeto bastante comum é a montagem de uma redução com dois pares de

engrenagens, cada conjunto gerando esforços axiais em uma direção. Com engrenagens

semelhantes, os esforços axiais resultantes serão mínimos. A figura 2 mostra esse tipo de

montagem.

Figura 2. Montagem de um Par de Engrenagens Helicoidais para evitar Esforço Axial 3

Um esquema dos dentes e das variáveis envolvidas no estudo das engrenagens

helicoidais é mostrado na figura 3. Nessa figura,ψ é o ângulo de hélice, que define a inclinação

dos dentes em relação ao eixo das engrenagens; p é o passo; pn é o passo normal ou ortogonal;

pa é o passo axial e b é a largura da engrenagem. A variável b’, não mostrada, é utilizada para a

largura efetiva dos dentes, que em engrenagens helicoidais depende do ângulo de hélice.

Figura 3. Vista Superior de uma Engrenagem Helicoidal mostrando as designações mais importantes

A figura 3 também mostra os planos RR e NN. O primeiro é o plano perpendicular ao

eixo da engrenagem e o segundo é perpendicular aos dentes. A visão dos dentes em cada plano

é diferente. A figura 4 mostra os dentes em ambos os planos. Nessa figura, φn é o ângulo de

pressão normal ou ortogonal e φ é o ângulo de pressão. Pode-se notar que os ângulos são

diferentes. O ângulo normal é o que realmente está no plano de rolamento e é normalizado.

Embora o perfil dos dentes deva ser evolvental nesse plano, dificuldades de fabricação

impedem que isso ocorra. Pequenas diferenças são levadas em conta no dimensionamento

através da modificação dos fatores geométricos.

Figura 4. Visualização dos Dentes de Engrenagens Helicoidais. À esquerda, corte no Plano NN

da figura 3; à direita, corte no Plano RR

Com as figuras 3 e 4 é possível descrever as relações entre as diversas variáveis.

Assim, o passo normal pode ser calculado por:

___

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