Analise de Falhas em Engrenagens - Tipos Causas e Calculos AGMA

Existem dois tipos principais de falhas de engrenagem quebra do dente por tensões de flexão e crateração por tensões de superfície Hertzianas Das duas a falha de flexão é a mais catastrófica porque a quebra do dente normalmente desabilita a máquina A falha de crateração vem gradualmente e dá aviso audível e visível se os dentes puderem ser inspecionados As engrenagens podem funcionar por algum tempo depois que a crateração começa antes que tenham que ser trocadas Ambos os modos de falha são falhas de fadiga devido a tensionamento repetido de dentes individuais à medida que entram e saem do engrenamento Os princípios da análise de fadiga se aplicam e uma análise modificada de Goodman é necessária Contudo a natureza similar do carregamento em todos os dentes da engrenagem permite que a análise de Goodman seja resumida em uma abordagem padronizada como definida pela AGMA A geometria de dente involuta é crucial para a operação e vida das engrenagens A AGMA define um perfil de dente padronizado além de várias modificações para aquele padrão para diversas situações Fatores geométricos necessários para os cálculos apropriados das tensões são definidos para essas geometrias A experimentação extensiva dos materiais de engrenagem sob condições de carregamento realistas em combinação com os anos de experiência dos fabricantes de engrenagem produziram um conjunto de equações testadas para o cálculo das tensões e resistências à fadiga corrigida em flexão e em fadiga de superfície para as engrenagens RESUMO Passo circular Seção 122 pc πd N 123a Passo diametral Seção 122 pd N d 124a Módulo métrico Seção 122 m d N 124c Razão de engrenamento Seção 122 mG Nf Np 125b Razão de contato Seção 124 mp pd Z π cos Φ 127b Z rp ap2 rp cos Φ2 rs as2 rs cos Φ2 C sen Φ 122 Carga tangencial nos dentes da engrenagem Seção 125 Wr Tp rp 2Tp dp 2pd Tp Np 1213a Equações para tensão de flexão da AGMA Seção 128 σb Wt pd Ka Km Kv Ks KB KI FJ 1215us σb Wt Ka Km Kv Ks KB KI FmJ 1215si Equação de tensão de superfície da AGMA Seção 128 σc Cp Wt FId Ca Cm Cv Cs Cf 1221 Equação de resistência à fadiga de flexão da AGMA Seção 129 Sfb KL KT KR Sfb 1224 Equação de resistência à fadiga de superfície da AGMA Seção 129 Sfc CL CH CT CR Sfc 1225 Projeto de Engrenagens cilíndricas de dentes retos 1 Análise da Razão de contato mp 2 Análise de Tensões nos dentes a Tensão de Flexão b b Tensão de Contato c 3 Análise da Resistência do material a Correção do limite de Resistência à fadiga por Flexão Sfb b Correção do limite de Resistência à fadiga de superfície Sfc 4 Análise dos coeficientes de segurança a Contra a fadiga de Flexão Nb b Contra a fadiga de contato Nc Resistências à fadiga de flexão da AGMA para materiais de engrenagem Resistências à fadiga de superfície da AGMA para materiais de engrenagem TENSÕES EM ENGRENAGENS CILÍNDRICAS RETAS A EQUAÇÃO DE TENSÕES DE FLEXÃO DA AGMA KI FATOR DE CICLO DE CARGA KI 142 para uma engrenagem intermediária KI 10 para uma engrenagem não solta Uma regra útil é manter a largura da face F de uma engrenagem reta dentro dos limites 8pd F 16pd com um valor nominal de 12 pd Essa razão é referida como o fator de largura de face Fator dinâmico KV Ks 1 AGMA não definiu ainda KB 10 Engrenagens de disco sólido Fator de borda KB Resistências à fadiga de superfície da AGMA para materiais de engrenagem Ca Cm Cv e Cs são iguais respectivamente a Ka Km Kv e Ks definidos pela equação de tensão de flexão Use o sinal superior para engrenamentos externos em todas as expressões relacionadas xp é o coeficiente do adendo do pinhão Para dentes padronizados de profundidade completa xp 0 Para adendos de dentes alongados 25 xp 025 I é um fator geométrico de superfície adimensional para resistência à crateração d é o diâmetro de referência da menor das duas engrenagens no engrenamento Cf 1 Fator de acabamento superficial AGMA ainda não estabeleceu uma norma Atribuir 10 para engrenagens fabricadas pelos métodos convencionais Aplicações comerciais aplicações de serviço crítico Resistências à fadiga de flexão da AGMA para materiais de engrenagem FATOR DE TEMPERATURA KT KT 10 Para aços em óleos com temperaturas até cerca de 250F Para aços a temperaturas maiores KT pode ser estimado a partir de onde TF é a temperatura do óleo em F FATOR DE TEMPERATURA CT KT 10 Para aços em óleos com temperaturas até cerca de 250F Para aços a temperaturas maiores KT pode ser estimado a partir de Resistências à fadiga de superfície da AGMA para materiais de engrenagem FATOR DE RAZÃO DE DUREZA CH Ele leva em conta situações nas quais os dentes do pinhão são mais duros que os dentes da engrenagem e assim atua para endurecer as superfícies do dente da engrenagem quando em funcionamento CH é aplicado somente para a resistência do dente da engrenagem não do pinhão