Projetos de Maquinas Parafusos

MÓDULO 4:\n\nDIMENSIONAMENTO\nDE ENGENAGENS ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGENAGENS\n\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA.\n\nENGRENAGENS\n\nDEFINIÇÃO: É um par de rodas dentadas cuja finalidade é transmitir movimento de rotação constante entre eixos, através dos flancos dos dentes. A menor roda dentada é denominada PINHÃO e a maior COROA.\n\nNo estudo da engrenagem, é importante analisar a ação de contato entre os dentes uma vez que a engrenagem motora, através do dente, transmite momento torçor, movimento a movida. Essa transmissão se faz ora por puro rolamento, ora por puro deslizamento e ora por rotação e deslizamento.\nTorna-se não só importante a análise de transmissão de movimento, força e momento torçor em todos os tipos de engrenagens, assim como, o dimensionamento dos dentes, levando-se em conta as condições de trabalho e os materiais empregados.\n\nVANTAGENS:\n\n- Manutenção Restrita.\n- Durabilidade Elevada.\n- Segurança de Serviço.\n- Rendimento Elevado.\n- Alta Precisão.\n- Transmissão de grandes e pequenos torques.\n- Sincronismo de movimento.\n- Transforma movimento retilíneo em circular e circular em retilíneo.\n\nDESVANTAGENS:\n\n- Custo Relativamente Alto.\n- Nível Sonoro por vezes Irritante.\n- Intercambialidade Limitada.\n- Lubrificação.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGENAGENS\n\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA.\n\nCLASSIFICAÇÃO:\n\nEIXOS \nFORMA PRIMITIVA TIPO\n\nPARALELOS CICLÍNDRICA - ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE DENTES RETOS (ECDR)\n - ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DENTES HELICOIDAIS (ECHO)\n\nCONCORRENTES CÔNICA - ENGRENAGENS CÔNCAS\n - ENGRENAGENS CÔNCAS DO TIPO ESPIRAL\n\nREVERSOS CICLÍNDRICA - ENG. COROA - PARAFUSO SEM FIM E EMH. HELICOIDAIS\n - ENGENHARIA HIPERBÓLICA\n\nTIPOS DE ENGENAGENS\n\n1- ECDR - Este tipo de engrenagem é o mais comum. É usado somente nas transmissões entre eixos paralelos. A admitem uma grande capacidade de carga e altas rotações, porém são muito barulhentas. O rendimento dessas engrenagens é elevado, de 98 a 99 %. A velocidade periférica é considerada baixa quando menor de 3 m/s, média de 3 a 15 m/s e alta quando maior de 15 m/s.\n\nAplicações: Redutores simples; caixas de mudanças de máquinas operatrizes; caixas de mudança de veículos; moendas de cana; máquinas de levantamento; etc.\n\n2- ECDR - São usadas quando o espaço disponível for restrito ou quando não se quer expor as engrenagens, isto é, funciona como caixa. São usadas por máquinas especiais, brochas deiras, etc. Num engrenamento deste tipo a coroa e o pinhão possuem o mesmo sentido de rotação.\n\nAplicações: Em planetárias; em eixos de hélice do motor do avião, em máquinas operatrizes, etc.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO 3- ECDH - para velocidades elevadas, a transmissão por dentes retos é muito ruidosa e a carga dinâmica pode até duplicar a força normal sobre os dentes. O engrenamento helicoidal elimina em parte esses inconvenientes, pois o esforço se transmite progressivamente sobre a largura do dente e o movimento é transmitido simultaneamente para vários dentes. Por ser um engrenamento progressivo, há maior regularidade de funcionamento, o contato se inicia e desaparece progressivamente de uma extremidade a outra de cada dente. As engrenagens helicoidais podem transmitir movimento entre eixos paralelos ou reversos. No caso de eixos reversos o contato entre os dentes é menor, portanto a capacidade de carga é bastante reduzida, sendo por isso a transmissão entre eixos paralelos é a mais utilizada. As engrenagens são sempre silenciosas e transmitem força axial ao eixo, exigindo normalmente contato radial como similar ou mesmo nas engrenagens cônicas. Resistem a elevadíssimas cargas e velocidades.\nAplicações: Na maioria dos redutores com responsabilidade, como britadores, laminadores, pontes rolantes de responsabilidade, etc.\n\n4- CREMALHEIRA - é um órgão dentado tendo a forma de uma barra retilínea; pode ser considerado como uma roda cilíndrica de diâmetro infinitamente grande. São também utilizadas como ferramentas na usinagem de engrenagens.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO 5- ENGRENAGENS COROA SEM FIM - em um engrenamento coroa parafuso sem fim, a transmissão do torque se efetua entre eixos que se cruzam normalmente sob um ângulo = 90º. Essa disposição dos eixos favorece a transmissão de grandes relações de transmissão, para inclinação de hélice variando de 5º a 40º. Estas engrenagens são utilizadas geralmente para relações de transmissão i = 25 a 200, para transmissão de pequenas potências chega até i = 500 a 1000.\nA vantagem dos mecanismos com parafuso sem-fim em relação às engrenagens cilíndricas é seu baixo nível de ruído e de vibrações durante seu funcionamento. Por outro lado, a transmissão de movimento entre os eixos cruzados permite em vários casos conceber mecanismos mais racionais e mais compactos, e se necessário, assegurar a inversibilidade.\nEntre os inconvenientes em relação às engrenagens cilíndricas, podemos citar:\n- custo mais elevado.\n- rendimento relativamente baixo, inferior a 90 %.\n- elevadas perdas por atrito (três a quatro vezes).\n- utilização de bronzes caros (com exceção de mecanismos lentos ou de pouca importância).\n\n6- ENGRENAGENS CÔNICAS - são empregadas quando se quer transmitir movimentos entre eixos concorrentes. Os vértices dos cones são coincidentes, portanto a montagem deve ser feita com precisão e geralmente usando mancais de rolamento. São usadas em máquinas operatrizes, em geral sempre que houver transmissão de movimento entre eixos concorrentes e de baixa velocidade; diferencial de carro etc.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO DEFINIÇÕES GEOMÉTRICAS:\n1- Diâmetro Primitivo: são circunferências imaginárias que substituem o engrenamento, sem deslizamento, com igual relação de velocidades.\n\n2- Ponto Primitivo: é o ponto de tangência das duas circunferências primitivas de um engrenamento. O ponto primitivo está sobre a linha que une os dois centros.\n\n3- Diâmetro de Base: é uma circunferência imaginária usada apenas na formação das curvaturas evolventes. As quais formam o perfil do dente. As circunferências de base de um engrenamento devem tangenciar a reta de ação.\n\n4- Reta de Ação: é uma reta normal às superfícies dos dentes no ponto de contato. Ela é chamada assim porque é uma reta sobre a qual age a força de transmissão. A reta de ação deve tangenciar as circunferências de base da coroa e do pinhão, e deve passar pelo ponto primitivo.\n\n5- Ângulo de Pressão (α): é o ângulo formado entre a reta de ação e a reta tangente comum às duas circunferências primitivas que passam pelo ponto primitivo.\n\n7- Módulo: é a relação do diâmetro primitivo em milímetros para o número de dentes, ou enuta, a relação do passo, em milímetros, para p.\n\n8- Adendo (ha): altura da cabeça do dente; que é igual ao módulo.\n\n9- Dente (hf): altura do pé do dente; que igual a 1,25 módulo.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA.\n10- Flanco do Dente: é qualquer das superfícies geradas pelo perfil do dente.\n11- Folga no Fundo do Dente (c): é a diferença entre as medidas da cabeça e da base do dente, tendo por finalidade permitir o deslocamento do dente da outra engrenagem no seu vazio.\n12- Grau de Recobrimento (e): indica o número médio de pares de dentes em contato durante um engrenamento.\n\nPRINCÍPIO DO ENGRANAMENTO:\n\nPara que duas rodas dentadas transmitam movimento, é necessário que elas tenham:\n- o mesmo módulo.\n- o mesmo passo.\n- o mesmo ângulo de pressão.\n\nO módulo é um dos mais importantes elementos geométricos das engrenagens, pois os demais elementos geométricos são determinados a partir dele. Os módulos são normalizados de acordo com a norma DIN 780.\n\nDIN 780 - ISO R54 - Módulos em mm - m = π / p\n\n0,3 - 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,7 - 0,8 - 0,9 - 1,0 - 1,25 - 1,50\n- 1,75 - 2,5 - 2,75 - 3,0 - 3,25 - 3,75 - 4,0 - 4,5 - 5,0 - 5,5 - 6,0 - 6,5 - 7 - 8 - 9 - 10 - 11 - 12 - 13 - 14\n15 - 16 - 18 - 20 - 22 - 24 - 27 - 30 - 33 - 36 - 42\n45 - 50 - 55 - 60 - 65 - 70 - 75\n\nPERFIS DOS DENTES:\n\nAs condições que os perfis dos dentes devem satisfazer são:\n\n- Para cada posição de um par de dentes conjugados só deve existir um ponto de contato.\n- A normal comum aos dois perfis, no ponto de contato, deve passar pelo ponto primitivo. Assim, um dos perfis pode ser escolhido arbitrariamente, sendo o outro constituído pela ent encia das diversas posições relativas do perfil escolhido.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA\n\nFigura - Traçam-se as circumferências primitivas de trocamento e de fundo. Para um ponto B da circuferência primitiva traça-se um raio e, em relação a normal em B, uma reta inclinada de um ângulo igual ao de pressão (geralmente se faz α = 20º). Pelo centro O traça-se o círculo base.\n\nPara construir a evolvente pode-se proceder do seguinte modo:\n\nDivide-se o segmento AB em um certo número de partes iguais (4 por exemplo). Com abertura de compasso igual a um dos segmentos assim determinados acham-se uma parte e de outra de A, no círculo base, os pontos 1, 2, 3, 4, 5, 6, etc. Para cada um desses pontos traça-se a respectiva tangente ao círculo base e\n\nA evolvente possui as seguintes propriedades:\n- A forma da curva depende somente do raio da circunferência BASE.\n- A normal traçada de qualquer de seus pontos, é tangente à circunferência BASE.\n- A curva evolvente é sempre externa à circunferência BASE.\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA\nCORREÇÃO DE ENGRENAGENS:\nDe forma geral, a correção do perfil de dente de uma engrenagem implica na correção da segunda engrenagem. Isto provoca por sua vez uma mudança das condições de engrenamento, como por exemplo, o grau de recobrimento e o deslizamento dos perfis. Em outros casos somos levados a modificar a distância entre centros.\n\nVantagens de funcionamento das engrenagens corrigidas:\n\n • Aumento da espessura de base, proporcionando maior resistência e transmissão de maiores esforços.\n • Diminuição da interferência na usinagem e no engrenamento.\n • Melhoria do deslizamento sobre os perfis e duração de vida (devido à diminuição da pressão específica).\n • Possibilidade de adaptação do engrenamento às condições impostas e montagem das engrenagens a uma distância entre centros pré-fixada.\n • Não há necessidade de ferramenta geradora especial.\n\nA melhoria das características mecânicas é particularmente sensível para engrenagens com pequeno número de dentes. O deslizamento positivo da ferramenta de usinagem é reconhecido em todos os casos; e o deslizamento negativo produz um encurtamento do seu perfil e pode provocar cunhas ou um desgaste exagerado dos dentes.\n\nA figura abaixo mostra uma engrenagem usada porém com diferentes fatores de deslocamento X = 1, o dente tem um perfil convexo em toda sua altura, mas a espessura da ca beça é muito pequena.\n\nPara X = 0, vemos uma interferência caracterizada que se acentua mais ainda para\nX = -0,5.\n\nDistinguimos dois casos de correção de engrenagens:\n\n • Engrenamento V-Zero - onde a distância entre eixos coincide com a de referência.\n • Engrenamento V - onde a distância entre eixos é modificada em relação à de referência.\n\nTIPOS DE ENGENHAMENTOS:\n\nEngrenamento Zero: é caracterizado quando o engrenamento não necessita de correção.\n\nNeste caso temos:\n\n • a distância entre centros de funcionamento (a') é igual à distância de referência (a) [onde a' é fornecido e a = 0,5 . m (Z1 + Z2) ]\n • Z1 > Z2 min (onde Z min = 2 / sen α).\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO ELEMENTOS DE MÁQUINAS I\n\n4- DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS\n\nDEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA\nUNIVERSIDADE SANTA CECÍLIA - UNISANTA\n\nEngrenamento V-Zero: é caracterizado quando o engrenamento necessita de correção;\n\nNeste caso temos:\n\n• a distância entre centros de funcionamento (a') é igual a distância de referência.\n• Z1 < Z min (quando o número de dentes (Z1) é menor que Zmin, o início da evolvente é parcialmente eliminado pela cremalheira-ferramenta).\n• O deslocamento positivo que a cremalheira efetua sobre o pinhão é o oposto ao deslocamento negativo efetuado sobre a coroa. O aumento na espessura primitiva do dente do pinhão coincide com a diminuição da espessura primitiva do dente da coroa. Portanto teremos X1 + X2 = 0 ou então X1 = -X2.\n\nNeste tipo de engrenamento podemos determinar os deslocamentos X1 e X2 de duas formas:\n\n(4.1)\nX1 + X2 = 0 onde: X1 = (Z min - Z1) / Z min\nX1 = -X2\n\nOu graficamente através do Ábaco da pagina 118 do livro de Engrenagens do Alberto Vieira Junior.\nNa prática é recomendado que os deslocamentos sejam obtidos através do ábaco;\n\nEngrenamento V: é caracterizado quando o engrenamento necessita de correção;\n\nNeste caso temos:\n\n• a distância de funcionamento (a') é diferente da distância de referência (a). Devido a dados construtivos, deve-se mudar a distância entre eixos. Uma correta distribuição dos fatores de deslocamento X1 e X2 aumenta a capacidade de carga do engrenamento.\n\n• Z1 + Z2 < 2Z min (4.3)\n\nPROF. RICARDO TIBÉRIO