1. EngrenagensEngrenagens
ConceitoConceito
Transmitir movimento eTransmitir movimento e forçaforça entre eixos deentre eixos de
equipamento desde que seja necessário.equipamento desde que seja necessário.
Definição:Definição:
É uma ciência física,pois estuda fenômenosÉ uma ciência física,pois estuda fenômenos
físicos. E associa-se a matemática.físicos. E associa-se a matemática.
A mecânica pode ser definida como a ciênciaA mecânica pode ser definida como a ciência
que descreve e prediz as condições de repousoque descreve e prediz as condições de repouso
ou movimento de corpos sob a ação de forças.ou movimento de corpos sob a ação de forças.
2. DivisõesDivisões
• Mecânica de corpos rígidos: é divida em estática,cinemática e
dinâmica.
A primeira refere-se a corpos em repouso e segunda e terceira
a corpos em movimento.
• Mecânica de corpos deformados: refere-se deformações de
qualquer peça, equipamento ou material que apresente
rupturas ou trincas, esses problemas são relativos ao
esforços ou cargas que o mesmo são submetidos.Isso e
explicado em resistências do material.
• Mecânica dos fluidos:é subdividida no estudo dos fluidos
incompressíveis e compressíveis.
Uma parte importante dos incompressíveis é a hidráulica, a
qual se incube dos problemas que envolve força e liquido.
3. O que são engrenagens?O que são engrenagens?
• Engrenagens são rodas com dentes padronizados
que servem para transmitir movimento e força
entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens
são usadas para variar o número de rotações e o
sentido da rotação de um eixo para o outro.
• Para produzir o movimento de rotação as rodas
devem estar engrenadas. As rodas se engrenam
quando os dentes de uma engrenagem se
encaixam nos vãos dos dentes da outra
engrenagem.
4. Elementos básicos das engrenagens e parâmetrosElementos básicos das engrenagens e parâmetros
5. • De: Diâmetro externo
É o diâmetro máximo da engrenagem De = m (z + 2).
• Di: Diâmetro interno
É o diâmetro menor da engrenagem.
• Dp: Diâmetro primitivo
É o diâmetro intermediário entre De e Di. Seu cálculo exato é Dp = De -
2m.
• C: Cabeça do dente
É a parte do dente que fica entre Dp e De.
• F: Pé do dente
É a parte do dente que fica entre Dp e Di.
• H: Altura do dente
É a altura total do dente De/2 – Di/2 ou h = 2,166 . m
• e: Espessura de dente
É a distância entre os dois pontos extremos de um dente, medida à
altura do Dp.
• V: Vão do dente
É o espaço entre dois dentes consecutivos. Não é a mesma medida de
e.
6. • P: Passo
Medida que corresponde a distância entre dois dentes consecutivos, medida
à altura do Dp.
• Z: número de dentes
• M: módulo
Dividindo-se o Dp pelo número de dentes (z), ou o passo (P) por (π),
teremos um número que se chama módulo (M). Esse número é que
caracteriza a engrenagem e se constitui em sua unidade de medida.
O módulo é o número que serve de base para calcular a dimensão dos
dentes.
• M: módulo M = Dp /Z M = P / π
• α : Ângulo de pressão
Os pontos de contato entre os dentes da engrenagem motora e movida
estão ao longo do flanco do dente e, com o movimento das engrenagens,
deslocam-se em uma linha reta, a qual forma, com a tangente comum às
duas engrenagens, um ângulo. Esse ângulo é chamado ângulo de pressão
8. Tipos de EngrenagensTipos de Engrenagens
Existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos
de acordo com sua função, as mais comuns são:
• Engrenagens cilíndricas
• Engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e
podem ter dentes retos ou helicoidais (inclinados).
Observe duas engrenagens cilíndricas com
• dentes retos:
9. • Veja a representação de uma engrenagem com dentes
helicoidais:
• Os dentes helicoidais são paralelos entre si, mas oblíquos em
relação ao eixo da engrenagem. Já os dentes retos são
paralelos entre si e paralelos ao eixo da engrenagem. As
engrenagens cilíndricas servem para transmitir rotação entre
eixos paralelos, como mostram os exemplos.
10. • As engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais transmitem
também rotação entre eixos reversos (não paralelos). Elas
funcionam mais suavemente que as engrenagens cilíndricas
com dentes retos e, por isso, o ruído é menor
11. Engrenagens cônicasEngrenagens cônicas
• Engrenagens cônicas são aquelas que têm forma de tronco
de cone. As engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou
helicoidais. Vejamos as engrenagens cônicas:
• As engrenagens cônicas transmitem rotação entre eixos
concorrentes.Eixos concorrentes são aqueles que vão se
encontrar em um mesmo ponto quando prolongados.
12. Parafuso sem fimParafuso sem fim
• Engrenagem coroa (Sem fim-coroa): O sem fim é um
parafuso acoplado com uma engrenagem coroa, geralmente
do tipo helicoidal. Este tipo de engrenagem é bastante usado
quando a relação de transmissão de velocidades é bastante
elevada.
• Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade
interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo
gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não
consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo
do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-
lo, o atrito entre a engrenagem e o eixo não deixa que ele
saia do lugar.
13. Essa característica é útil para máquinas como
transportadores, nos quais a função de travamento pode
agir como um freio para a esteira quando o motor não
estiver funcionando. Outro uso muito interessante para
engrenagens sem-fim está no diferencial Torsen, que é
usado em carros e caminhões de alto desempenho.
14. Pinhão-CremalheiraPinhão-Cremalheira
• Neste sistema, a coroa tem um diâmetro infinito,
tornando-se reta. Os dentes podem ser retos ou
inclinados.
• O dimensionamento é semelhante às engrenagens
cilíndricas retas ou helicoidais. Consegue-se através
deste sistema transformar movimento de rotação em
translação.
• Pinhão e cremalheira são usados para converter
rotação em movimento linear. Um exemplo perfeito
disso é o sistema de direção de muitos carros.
• O volante gira uma engrenagem que se une à
cremalheira. Conforme a engrenagem gira, ela desliza
a cremalheira para a direita ou para a esquerda,
dependendo do lado para o qual está virando o
volante.
16. • Pinhão e cremalheira também são usados em
algumas balanças para girar o ponteiro que
indica seu peso.
17. TRATAMENTO TÉRMICOTRATAMENTO TÉRMICO
• Cimentação
• Cimentação é a introdução de carbono na superfície de um aço de baixo
teor, através de uma reação química, em temperatura superior a da zona
crítica desse aço.
• A cimentação visa a alteração da composição química de uma camada
superficial do aço, de modo que após a têmpera e revenimento, esta
camada apresenta uma dureza mais elevada do que a do núcleo.
• Em outras palavras, a cimentação em si, não endurece a superfície do
aço, mas aumenta o teor de carbono dessa superfície favorecendo o
endurecimento superficial após o processo de têmpera a que for
submetido,deixando o núcleo com dureza que conservam as propriedades
mecânicas do aço.
• Alguns materiais que podem ser cimentados:
• SAE 1020 / SAE 8620/ SAE 5115/ SAE 4320/ SAE 5120 e similares de
baixo
• carbono.
19. Funções ou aplicaçõesFunções ou aplicações
• As engrenagens são máquinas simples voltadas para a
redução ou para o aumento da velocidade angular da rotação,
de um determinado dispositivo, ou alterar sua direção. Grosso
modo, uma engrenagem é um conjunto de rodas dentadas que
se acoplam de alguma maneira.
• A justificativa mais comum para a utilização das engrenagens é
que nem sempre um dispositivo (uma máquina, por exemplo)
tem sua velocidade adequada para funcionamento igual àquele
do dispositivo que o colocou em movimento (um motor, por
exemplo). Digamos que um motor, impulsionado por um
conjunto de pistões, coloque um girabrequim para funcionar
com uma velocidade de rotação de 1000rpm, mas a máquina
que ele pretende acionar só funciona bem se acionada a
250rpm.
20. • Para reduzir a velocidade angular por um fator 4,
basta acoplarmos as engrenagens de maneira tal
que, enquanto um dá 4 voltas, a outra dê apenas
uma volta. Isso se consegue fazendo com que uma
das rodas tenha quatro vezes mais dentes do que a
outra.
Usualmente, construímos um sistema de duas
engrenagens formando um conjunto único. Pode-se,
assim, transmitir a energia proporcional provida por
um motor para uma máquina. Às vezes, no entanto,
não é conveniente ter-se as engrenagens ligadas
entre si diretamente. Nesse caso, pode-se fazer uso
de correntes ou correias.
21. Esclarecimento funcionamentoEsclarecimento funcionamento
• A engrenagem é elemento mecânico composto de rodas
dentadas que se ligam a um eixorotativo, ao qual
imprimem movimento.
• As engrenagens operam aos pares, os dentes de uma
encaixando nos dentes de outra. Se os dentes de um par de
engrenagens se dispõem em circulo, a razão entre
as velocidades angulares e os torques do eixo será constante.
Se o arranjo dos dentes não for circular, variará a razão de
velocidade. A maioria das engrenagens é de forma circular.
• Para transmitir movimento uniforme e contínuo, as superfícies
de contato da engrenagem devem ser cuidadosamente
moldadas, de acordo com um perfil específico. Se a roda
menor do par (o pinhão) está no eixo motor, o trem de
engrenagem atua de maneira a reduzir a velocidade e
aumentar otorque; se a roda maior está no eixo motor, o trem
atua como um acelerador da velocidade e redutor do torque
23. Quando se acoplam rodas através de uma correia, os esforços que se
opõem à força transmitida podem ser tais que fazem a correia deslizar.
Nessas situações é conveniente 'dentear' os bordos das rodas e substituir a
correia por uma 'corrente' que 'engata' perfeitamente nos dentes da
engrenagem -- engrenagem por corrente -- (abaixo, direita).
24. • A bicicleta, pelo seu sistema de transmissão mediante rodas dentadas e
corrente, é exemplo de tal situação. Observe os sentidos de movimento
nesse acoplamento por corrente; são os mesmos!
• As rodas dentadas também podem se 'engrenar', diretamente, sem a
necessidade de correntes -- engrenagem direta -- (ilustração acima,
esquerda). Observe os sentidos de movimento nesse acoplamento direto
'entre dentes' --- giram em sentidos opostos!
Eis uma aplicação desse tipo de acoplamento entre rodas dentadas,
no sarilho de engrenagens:
25. Engrenagens helicoidaisEngrenagens helicoidais
• Os dentes são dispostos transversalmente em
forma de hélice em relação ao eixo. É usada em
transmissão fixa de rotações elevadas por ser
silenciosa devido a seus dentes estarem em
componente axial de força que deve ser
compensada por mancal ou rolamento. Serve
para transmissão de eixos paralelos entre si e
também para eixos que formam um ângulo
qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°).
26. Engrenagens cônicas.Engrenagens cônicas.
• engrenagens cônicas.
• É empregada quando as árvores se
cruzam; o ângulo de interseção e
geralmente 90°, podendo ser menor ou
maior. Os dentes das rodas cônicas tem
um formato também cônico, o que dificulta
a sua fabricação, diminui a precisão e
requer uma montagem precisa para o
funcionamento adequado. A engrenagem
cônica e usada para mudar a rotação e a
direção da força, em baixas velocidades.
27. Engrenagens retasEngrenagens retas
• Os dentes são dispostos paralelamente entre si
em relação ao eixo. É o tipo mais comum de
engrenagem e o de mais baixo custo. É usada
em transmissão que requer mudança de
posição das engrenagem em serviço, pois é
fácil de engatar. É mais empregada na
transmissão de baixa rotação do que na de alta
rotação , por causa do ruído que produz.
28. Engrenagens hipóidesEngrenagens hipóides
• As engrenagens hipóides são uma
variedade de engrenagens que, ao
contrário das cónicas, os seus eixos não
se cruzam. São empregadas para
transmitir movimento e cargas elevadas
entre eixos que não se cruzam. Podem
ser de diversos tipos de dentados
espirais.
29. Engrenagem CremalheiraEngrenagem Cremalheira
• É uma barra de dentes destinada a engrenagens
em que uma roda deitada. Assim pode se
transformar um movimento de rotação retilínea ou
vice-versa.
• As vantagens são muitas porque as
engrenagens,tem baixo custo,manutenção ou troca
são simples.
• São resistentes ao desgastes e a corrosão.
• Seu uso na mecânica e essencial.
30. Calculo de EngrenagensCalculo de Engrenagens
• A razão entre o número de dentes nas rodas é
diretamente proporcional à razão de torque e
inversamente proporcional à razão das velocidades de
rotação. Por exemplo, se a coroa (a roda maior) tem o
dobro de dentes do pinhão, o torque da engrenagem é
duas vezes maior que o do pinhão, ao passo que a
velocidade deste é duas vezes maior que a da coroa.
• Em um par de engrenagens no qual:
• z1= número de dentes da engrenagem 1
• z2= número de dentes da engrenagem 2
• n1= número de rotações por minuto da engrenagem 1
(rpm)
• n2= número de rotações por minuto da engrenagem 2
(rpm)
• Temos a seguinte equação:
31. Engrenagens de parafuso sem fimEngrenagens de parafuso sem fim
• Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes
reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo
de engrenagem costuma ter reduções de 20:1,
chegando até a números maiores do que 300:1.
Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade
interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o
eixo gira a engrenagem facilmente, mas a
engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve
ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que
quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a
engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do
lugar. Essa característica é útil para máquinas como
transportadores, nos quais a função de travamento
pode agir como um freio para a esteira quando o
motor não estiver funcionando.
32. Manutenção e defeitos comuns.Manutenção e defeitos comuns.
• Esse elemento de máquina exige uma atenção particular para o bom
funcionamento dos sistemas.
Os conjuntos engrenados exigem os seguintes cuidados:
· Reversões de rotação e partidas bruscas sob carga devem ser evitadas.
· A lubrificação deve eliminar a possibilidade de trabalho a seco.
· A lubrificação deve atingir toda a superfície dos dentes.
· A lubrificação deve ser mantida no nível. O excesso de óleo provoca o efeito
de turbina que, por sua vez, produz superaquecimento.
· Usar óleo lubrificante correto.
· A pré-carga dos rolamentos ou a folga dos mancais devem ser mantidas
dentro dos limites recomendados. Essa medida evitará o desalinhamento
dos eixos. Eixos desalinhados provocam o aparecimento de carga no canto
dos dentes e suas possíveis quebras.
· O desgaste dos eixos e dos entalhes dos dentes das engrenagens não deve
exceder os limites de ajuste. Se esses limites forem excedidos, ocorrerão
batidas devido ao atraso, recalcando os entalhes. Ocorrerá desalinhamento,
além de efeitos nocivos sobre os flancos dos dentes da engrenagem.
· Depósitos sólidos, do fundo da caixa de engrenagens, devem ser removidos
antes de entrar em circulação.
33. • Desgaste por interferência
• É provocado por um contato inadequado entre engrenagens, em que a carga
• total está concentrada sobre o flanco impulsor, e a ponta do dente da engrenagem
• impulsionada.
Desgaste abrasivo
É provocado pela presença de impurezas ou corpos estranhos que se
interpõem entre as faces de contato. As impurezas ou corpos estranhos podem
estar localizados no óleo usado nas engrenagens.
34. • Quebra por fadiga
• Começa geralmente com uma trinca do lado da carga, num ponto de
• concentração de tensões próximo da base do dente, e termina com quebra
total
• no sentido longitudinal ou diagonal, para cima.
• O desalinhamento na montagem ou em serviço pode favorecer o
surgimento de trincas.
35. • Quebra por sobrecarga
• Resulta de sobrecarga estática, choques ou problemas de
tratamentos
• térmicos. Geralmente, do lado da compressão do dente surge uma
lombada
• cuja altura diminui de acordo com o tempo que o dente leva para se
quebrar.
• É interessante salientar que a trinca em um dente sobrecarregado
não mostra
• sinais de progresso.
• A sobrecarga pode, também, ser causada pela penetração de um
corpo
• estranho entre os dentes, ou pelo desalinhamento devido ao
desgaste ou folga
• excessiva nos mancais.
36. Trincas superficiais
Ocorrem nas engrenagens cementadas e caracterizam-se por cisalhamento
do material. São causadas pelo emperramento momentâneo e deslizamento
conseqüente. Emperramento e deslizamento são provocados por vibrações,
excesso de carga ou lubrificação deficiente. As trincas superficiais, se não
sofrerem progressão, não causam maiores problemas.
Desgaste por sobrecarga
É caracterizado pela perda de material sem a presença de abrasivos no óleo.
Ocorre geralmente em velocidades baixas e com cargas muito altas.
37. • Lascamento
• Os dentes temperados soltam lascas, devido a falhas abaixo da superfície
• originadas durante o tratamento térmico. Essas lascas podem cobrir uma área
• considerável do dente, como se fosse uma só mancha.
Laminação ou cilindramento
É caracterizada pela deformação do perfil do dente. Essa deformação
pode se apresentar como arredondamentos ou saliências nas arestas dos dentes.
Essas saliências são mais altas de um lado que do outro
38. • A laminação ou cilindramento também pode apresentar-se como depressão
• no flanco da engrenagem motora e uma lombada próxima da linha do diâmetro
• primitivo da engrenagem movida. É causada pelo impacto sofrido pela engrenagem,
• devido à ação de rolar e deslizar sob carga pesada.
Sintomas mais comuns de defeitos em engrenagens
Baseado em alguns sintomas simples de serem observados, o operador da
máquina ou equipamento poderá fazer ou solicitar uma manutenção preventiva,
evitando, assim, a manutenção corretiva.
Os sintomas mais simples ou comuns de defeitos em engrenagens são
os seguintes:
Uivo
Normalmente aparece nas rotações muito altas e quando não existe folga
suficiente entre as engrenagens ou quando elas estão desalinhadas, com
excentricidade
ou ovalização.
Tinido
Pode ser provocado por alguma saliência nos dentes, por alguma batida
ou pela passagem de um corpo duro e estranho entre os dentes.
Matraqueamento
É causado pela folga excessiva entre os dentes (distância entre centros)
ou, às vezes, pelo desalinhamento entre duas engrenagens.
39. • Chiado
• Normalmente ocorre em caixa de engrenagens quando a expansão térmica
• dos eixos e componentes elimina a folga nos mancais ou nos encostos.
• Limalha no óleo
• Se aparecer em pequena quantidade durante as primeiras 50 horas de
• serviço, trata-se, provavelmente, de amaciamento. Caso a limalha continue
• aparecendo após o amaciamento, significa a ocorrência de algum dano que pode
• ser provocado por uma engrenagem nova no meio das velhas ou, então, emprego
• de material inadequado na construção das engrenagens.
• Superaquecimento
• Pode ser causado por sobrecarga, excesso de velocidade, defeito de refrigera
• ção ou de lubrificação. Se a circulação do óleo estiver excessiva, pode, ainda,
• ocorrer o fenômeno da freagem hidráulica com perda de potência do sistema.
• Os desalinhamentos e folga insuficiente entre os dentes também geram
superaquecimento.
• Vibração
• Pode ser causada por empenamento dos eixos ou por falta de balanceamento
• dinâmico nas engrenagens de alta rotação ou, ainda, por desgaste desigual nas
• engrenagens.
• A vibração pode ser causada, também, pelos seguintes fatores: erro de
• fabricação; mau nivelamento da máquina no piso; fundação defeituosa; sobrecarga
• com torção dos eixos e perda de ajuste dos mancais.
40. • Montagem e desmontagem de engrenagens em conjuntos mecânicos
• Os seguintes cuidados deverão ser observados para se obter um melhor
aproveitamento e um melhor desempenho das engrenagens em conjuntos
mecânicos:
• · Antes de começar a retirar as engrenagens, verificar como estão fixadas
no eixo e se estão montadas com interferência ou não.
• ·Não usar martelo para retirar as engrenagens do eixo para evitar danos
aos dentes. Utilizar um saca-polias ou uma prensa hidráulica. Se não se
dispuser de um saca-polias ou de uma prensa hidráulica, bater cuidadoas-
mente com um tarugo de material metálico macio.
• · Caso o conjunto mecânico não possua catálogo ou manual, verificar a
posição ocupada pela engrenagem na montagem, fazendo marcações
ou croqui.Isso evitará erros quando o conjunto tiver de ser montado
novamente .
• As engrenagens devem sempre ser acondicionadas na vertical e não
empilhadas umas sobre as outras. Essa medida evitará danos aos dentes.
Na montagem deve ser observada a posição original de cada elemento.
41. • · Evitar pancadas quando estiver montando, para
não danificar os dentes das
• engrenagens.
• · Fazer uma pré-lubrificação nas engrenagens
durante a montagem.
• Essa medida evitará danos posteriores às
engrenagens, que só receberão
• lubrificação total depois de um certo tempo de
funcionamento.
• Fazer um acompanhamento nas primeiras 50 horas
de trabalho para verificar
• o funcionamento e amaciamento das engrenagens
novas.
42. OrganizaçãoOrganização
• · Aplicar o programa dos oito S:
• 1. Seiri = organização; implica eliminar o supérfluo.
• 2. Seiton = arrumação; implica identificar e colocar tudo em ordem .
• 3. Seiso = limpeza; implica limpar sempre e não sujar.
• 4. Seiketsu = padronização; implica manter a arrumação, limpeza e ordem
• em tudo.
• 5. Shitsuke = disciplina; implica a autodisciplina para fazer tudo
espontaneamente.
• 6. Shido = treinar; implica a busca constante de capacitação pessoal.
• 7. Seison = eliminar as perdas.
• 8. Shikari yaro = realizar com determinação e união.
• · Eliminar as seis grandes perdas:
• 1. Perdas por quebra.
• 2. Perdas por demora na troca de ferramentas e regulagem.
• 3. Perdas por operação em vazio (espera).
• 4. Perdas por redução da velocidade em relação ao padrão normal.
• 5. Perdas por defeitos de produção.
• 6. Perdas por queda de rendimento.
• · Aplicar as cinco medidas para obtenção da “quebra zero”:
• 1. Estruturação das condições básicas.
• 2. Obediência às condições de uso.
• 3. Regeneração do envelhecimento.
• 4. Sanar as falhas do projeto (terotecnologia).
• 5. Incrementar a capacitação técnica.
43. Roscas de transmissão.Roscas de transmissão.
• O automóvel esta com o pneu furado.Para troca-lo o motorista
necessita de um macaco mecânico que suspenda o veiculo.
54. MaterialMaterial
Engrenagens Segmentadas
São constituídas de trechos de algum tipo de engrenagem, feitas para aplicações
específicas onde o curso do movimento é normalmente limitado.
cremalheira
pinhão
conjunto pinhão e cremalheira em material
plástico
Engrenagens segmentadas
55. • A chave para tubos, também conhecida pelo nome de “Heavy-Duty”, é
semelhante à chave para canos, porém mais pesada. Presta-se a serviços
pesados.
56. Espero que todos façam um bomEspero que todos façam um bom
uso das informações que foiuso das informações que foi
passada é simples mas bastantepassada é simples mas bastante
necessária para realizar um bomnecessária para realizar um bom
trabalho.trabalho.
Fim.Fim.
