Mecânica Aplicada

1 INTRODUÇÃO

As engrenagens possuem uma história longa. A “Carroça chinesa apontando para o Sul” supostamente usada para navegar pelo deserto de Gobi nos tempos pré-Bíblicos, continha engrenagens rudimentares.

Leonardo Da Vinci mostra muitos arranjos de engrenagens em seus desenhos. Após um grande desenvolvimento e o advento da revolução industrial, as engrenagens passaram a ser construídos com materiais metálicos muito mais resistentes. As primeiras engrenagens foram provavelmente feitas cruamente de madeira e outros materiais fáceis de serem trabalhados. Sendo meramente constituídos por pedaços de madeira inseridos em um disco ou roda.

Feiden 2012 denomina engrenagem como elemento dotado de dentadura externa ou interna, cuja finalidade é transmitir movimento sem deslizamento e potência, multiplicando os esforços com a finalidade de gerar trabalho. Possuem formato cilíndrico (engrenagem cilíndrica), cônico (engrenagem cônica), helicoidal (engrenagens helicoidais) ou reta (cremalheira). Obviamente, cada tipo de elemento estará associado a uma aplicação específica. De maneira geral, devem-se conhecer as cargas e solicitações que o sistema de transmissão estará submetido a fim de se optar pelo melhor elemento.

1.1 OBJETIVO

Pesquisar sobre os diferentes tipos de engrenagens e suas aplicações, além de aperfeiçoar os conhecimentos sobre as mesmas e aplicando sua fundamentação teórica na prática do dia-a-dia através da atividade prática (seminário).

3 ENGRENAGENS

3.1 Tipos de engrenagens

Denomina-se engrenagem toda roda dentada de forma constante, destinada a transmitir e\ou receber movimento de outro elemento mecânico dentado também de forma constante, pela ação dos dentes em contatos sucessivos.

Existem três tipos básicos de engrenagens: cilíndricas, cônicas, e hiper bolóidicas. a) As cilíndricas se dividem em: dentes retos, dentes helicoidais. b) As cônicas em: dentes retos, dentes curvos. c) as Hiper bolóidicas em : hipóide, palóide. d) Não cilíndricas.

A cremalheira é outro tipo importante não só como engrenagem mas porque é necessária ao estudo teórico das engrenagens. É também a forma básica de várias ferramentas empregadas na fabricação por geração. A cremalheira poder ser considerada uma engrenagem cilíndrica cujo raio primitivo tende para o infinito.

3.2 Transmissões por engrenagens

Ao decidir o tipo e a forma construtiva mais adequada para o projeto de uma determinada transmissão é requerido conhecimento preciso das condições básicas de funcionamento, a potência nominal, o número de rotações por minuto e a relação de transmissão, bem como momento torçor de partida, número de partidas, tempo de funcionamento por dia, número de ciclos total de funcionamento, grau de solicitação, frequências naturais, funcionamento geral da máquina, etc.

Reunindo informações suficientes pode-se então determinar as transmissões a serem adotadas e as suas principais dimensões para o funcionamento desejado. Outros dados ainda devem ser considerados para estimar tamanho, peso, o preço, material, processo de fabricação, facilidade comercialização e manutenção.

A transmissão por engrenagens pode também ser feita por correntes, correias, rodas de atrito, motores de passo. A opção por um desses tipos de transmissão depende das características e propriedades específicas de cada tipo de transmissão e das características exigidas pelo ambiente onde a transmissão é requerida.

Transmissões por engrenagens podem ser usadas em eixos paralelos, reversos ou concorrentes e possui uma extensa gama de aplicações considerando-se as combinações de potências, rotações e relações de transmissão. A relação de transmissão permanecerá sempre constante independentemente das solicitações, pois a transmissão das forças é feita sem deslizamento, o rendimento é alto, há grande resistência a sobrecargas, vida longa, segurança de funcionamento e a manutenção é pequena. Outros pontos a favor são o menor espaço que a transmissão por engrenagens ocupa e a adaptabilidade a distâncias entre eixos pré-determinadas. As desvantagens estão associadas a maior complexidade, maior custo, ruídos durante o funcionamento e transmissão relativamente rígida.

3.3 Engrenagens Cilíndricas de dentes retos

Engrenagens cilíndricas de dentes retos é muito utilizada na transmissão entre eixos paralelos. O dimensionamento, fabricação, montagem e manutenção desse engrenamento é mais simples, em relação às cônicas, helicoidais e hipoidais. O rendimento é alto, podendo chegar a 98-9%. Em altas velocidades apresenta problema de ruído. As cargas transmitidas aos eixos são apenas radiais. Exige, portanto, mancais que suportem apenas esse tipo de carregamento. Admitem grandes relações de transmissão (Figura 1).

Figura 1 – Engrenagens cilíndricas de dentes retos

Fonte: Elementos de Máquinas I – Engrenagens – Conceitos Básicos, UNICAMP, 2008.

3.4 Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais

Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais é também muito utilizada na transmissão entre eixos paralelos. São apropriadas para cargas e velocidades elevadas. Trabalha de modo mais suave que as de dentes retos. Devido aos dentes helicoidais gera carregamentos axiais sobre os mancais além dos radiais. O rendimento desse tipo de engrenamento é também bastante alto, e podendo ser utilizada para grandes relações de transmissão, como indica a figura 2.

Figura 2: Engrenagens cilíndricas de dentes helicoidais

Fonte: Elementos de Máquinas I – Engrenagens – Conceitos Básicos, UNICAMP, 2008.

3.5 Engrenagens cônicas

As engrenagens cônicas (Figura 3) são usadas para transmissão entre eixos ortogonais ou concorrentes com distintos ângulos entre eles. A transmissão por engrenagem cônica exige precisão na montagem. Os dentes podem ser oblíquos ou retos, neste caso, as velocidades são restritas. A relação de transmissão é limitada.

Figura 3: Engrenagens cônicas

Fonte: Elementos de Máquinas I – Engrenagens – Conceitos Básicos,