Trens de drenagem

Introdução: Trens de drenagens

Trem de engrenagem é uma cadeia cinemática destinada a transmitir rotações.

Segundo Pires e Albuquerque (1980), três montagens são possíveis: trem simples, trem composto e trem epicicloidal. Trem simples é um sistema de engrenagens onde, em cada eixo, só existe uma engrenagem (Figura 1a). O trem de engrenagem é chamado de composto, quando existe um ou mais eixos com duas engrenagens ou mais (Figura 1b). Nestes dois casos, o suporte dos eixos das engrenagens é fixo. Quando existe um suporte, de pelo menos um eixo, dotado de movimento de rotação, o trem é chamado de epicicloidal. Na Figura 1(c), os eixos que suportam as engrenagens intermediárias entre a engrenagem central e a externa (esta última com dentes internos), estão montados em um suporte que gira em torno do eixo central do conjunto. Essa possibilidade do eixo de uma engrenagem também poder girar ao redor de outro eixo, além de girar em torno de si mesmo é que caracteriza um trem epicicloidal. Essa nomenclatura se deve ao fato de um ponto, pertencente à engrenagem que possui eixo móvel, descrever uma curva epicicloidal.

Trens de engrenagens Planetárias

Devido a analogia com nosso sistema solar, este tipo de trem epicicloidal é freqüentemente chamado de trem planetário ou trem de engrenagens planetárias ou simplesmente TEP. Em virtude disso, a engrenagem central é chamada de solar e a., ou as engrenagens que giram em torno dela, são chamadas de planetárias ou satélites ou simplesmente planetas. Quase sempre se utiliza, também, uma engrenagem de dentes internos em torno do TEP, onde os planetários também se engrenam. Esta é chamada de anular, semelhante a um anel. O elemento que suporta o eixo móvel dos planetas e que pivota em torno do eixo principal do TEP é chamado de suporte ou braço. A Figura 2 identifica estes elementos.

Diversos autores definiram o que é um trem de engrenagens planetários Dubbel (1944) escreveu que engrenagens planetárias simples se caracterizam porque, nelas, existe uma roda fixa e outra móvel que gira ao redor da fixa e se engrena com ela.. Lima (1980) salientou que alguns sistemas de engrenagens se diferenciam dos comuns, pelo fato de possuírem uma ou mais engrenagens com possibilidade de girar ao redor do próprio eixo e, simultaneamente, em torno de um outro eixo. Shigley (1984) escreveu que, em um tipo de trem de engrenagens, pode-se obter efeitos surpreendentes, fazendo-se com que algum dos eixos gire em relação aos demais. Tais trens chamam-se trens planetários ou epicicloidais. Olson et al (1987) definiram que os trens de engrenagens planetários consistem de uma ou mais engrenagens centrais com engrenagens planetas engrenadas e que giram em torno delas, de tal forma que os pontos dos planetas descrevam curvas epicíclicas. Brasil (1988) definiu os TEPs, como trens de engrenagens em que alguns eixos são móveis, girando não só em torno de si mesmos, mas também em torno de outro eixo do trem. As engrenagens planetas estão ligadas por um braço de tal forma que a distância entre os centros das engrenagens permaneça constante.

Os TEPs são sistemas de transmissão de alta complexidade cinemática e de difícil visualização. Entretanto, suas vantagens são grandes: compactos, leves, alta redução de velocidade, alta confiabilidade, alta densidade de potência, capacidade de bifurcação e adição de potência, capacidade diferencial, sistemas de múltiplas relações de transmissão e engrenamento permanente, permitindo ainda a minimização dos esforços nos mancais e alinhamento dos eixos. Estas são algumas das características que tornam os TEPs sistemas de grande potencial de aplicações, embora ainda não tanto estudado e pesquisado, de tal forma a permitir cada vez mais sua utilização em massa (Dedini, 1985). Suas vantagens os tornaram preferíveis para o uso militar, onde múltiplos engrenamentos reduzem o risco de parada. O funcionamento suave também os tornam adequados para uso em submarinos e a grande capacidade de redução torna possível sua aplicação em turbinas. Os TEPs também são utilizados em aplicações aeroespaciais e em helicópteros, além do uso automotivo como diferencial e caixa de transmissão automática. Os TEPs são mecanismos interessantes porque tem dois graus de liberdade. Pode-se aumentar a complexidade do TEP, alterando-se o arranjo da configuração das engrenagens planetárias. A introdução de uma engrenagem intermediária entre o planeta e a engrenagem central resulta na inversão do sentido de rotação do membro de saída e, portanto, interfere no caráter cinemático do trem planetário. Estas duas engrenagens planetárias não necessariamente podem estar alinhadas radialmente, como mostra a vista frontal da Figura 3(a). Quando se utiliza três planetários emparelhados, não é alterado o sentido de rotação. Estes três tipos são chamados de TEP com planetários emparelhados. Além disso, pode ocorrer de ainda o TEP possuir pelo menos dois planetas solidários em um único eixo. São chamados de TEP com planetário composto (figura 3 b). E é possível ainda, um TEP possuir simultaneamente planetários emparelhadose compostos. ( figura 3 c).

Um TEP pode também possuir mais de um planeta entre as duas engrenagens centrais. Isso não muda o caráter cinemático do TEP. Um aumento do número de engrenagens planetárias resulta em uma maior divisão da carga transmitida entre os planetas. Essa é uma das grandes vantagens dos TEPs, onde o esforço nos mancais é bastante aliviado devido à simetria da aplicação da força pelos planetas, nos dentes da engrenagem solar. Portanto, deve-se sempre evitar a utilização de um único planetário porque, neste caso, não seria possível a compensação dos esforços. Na prática, normalmente se utilizam dois ou três planetas. Uma importante classe de trens de engrenagens epicicloidais são os que possuem engrenagens cônicas (Figura 4 a). Somente com a utilização desse tipo de engrenagem é que se permite utilizar uma engrenagem solar com o mesmo número de dentes da engrenagem anular (Figura 4 b), o que seria impossível se todas fossem cilíndricas. A Figura 4(c) mostra como se transforma um TEP que possui somente engrenagens cilíndricas em um TEP com engrenagens cônicas, fazendo-se a inclinação do eixo que suporta os planetas. O uso de engrenagens cônicas não muda o caráter cinemático do planetário e a grande aplicação dessa montagem são os diferenciais automotivos. Este presente trabalho se restringe ao estudo de TEPs com engrenagens cilíndricas.

Lévai (1968), identificou em seu

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