CURSO TÉCNICO DE AUTOMOBILÍSTICA
ENGRENAGENS
(COMPLEMENTO DO SISTEMA DE TRANSMISSÃO)
2003 1
2003. SENAI-SP Engrenagens - complemento do Sistema de Transmissão Material didático extraído dos módulos “Elemento de máquina” e “Manutenção mecânica” telecurso profissionalizante 2000. Trabalho elaborado pela Divisão de Recursos Didáticos da Diretoria de Educação do Departamento Regional do SENAI-SP.
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SUMÁRIO
ENGRENAGENS
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Tipos de engrenagem
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Cremalheira
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CÁLCULO DE RPM
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O problema
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RPM
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•
Cálculo de rpm de engrenagem
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REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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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.
Observe as partes de uma engrenagem:
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Existem diferentes tipos de corpos de engrenagem. Para você conhecer alguns desses tipos, observe as ilustrações.
Corpo em forma de disco com furo central
Corpo em forma de disco com cubo e furo central
Corpo com 4 furos,
Corpo com braços
cubo e furo central
cubo e furo central
Os dentes são um dos elementos mais importantes das engrenagens. Observe, no detalhe, as partes principais do dente de engrenagem.
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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.
As engrenagens trabalham em conjunto. As engrenagens de um mesmo conjunto podem ter tamanhos diferentes, ou iguais, dependendo do efeito desejado.
Os materiais mais usados na fabricação de engrenagens são: aço-liga fundido, ferro fundido, cromo-níquel, bronze fosforoso, alumínio, náilon.
TIPOS DE ENGRENAGEM Existem vários tipos de engrenagem, que são escolhidos de acordo com sua função. Vamos estudar os tipos mais comuns.
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ENGRENAGENS CILÍNDRICAS Engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e podem ter dentes retos ou
helicoidais (inclinados). Observe duas engrenagens cilíndricas com dentes retos:
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.
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As engrenagens cilíndricas servem para transmitir rotação entre eixos paralelos, como mostram os exemplos.
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.
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ENGRENAGENS CÔNICAS Engrenagens cônicas são aquelas que têm forma de tronco de cone. As engrenagens cônicas podem ter
dentes retos ou helicoidais.
Engrenagem cônica de dentes retos
As engrenagens cônicas transmitem rotação entre
eixos concorrentes. Eixos
concorrentes são aqueles que vão se encontrar em um mesmo ponto, quando prolongados.
Observe no desenho como os eixos das duas engrenagens se encontram no ponto A.
Observe alguns exemplos de emprego de engrenagens cônicas com dentes retos.
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ENGRENAGENS HELICOIDAIS Nas engrenagens helicoidais, os dentes são oblíquos em relação ao eixo.
Entre as engrenagens helicoidais, a engrenagem para rosca sem-fim merece atenção especial. Essa engrenagem é usada quando se deseja uma redução de velocidade na transmissão do movimento.
Repare que os dentes da engrenagem helicoidal para rosca sem-fim são côncavos.
Côncavos porque são dentes curvos, ou seja, menos elevados no meio do que nas bordas.
No engrenamento da rosca sem-fim com a engrenagem helicoidal, o parafuso semfim é o pinhão e a engrenagem é a coroa.
Veja um exemplo do emprego de coroa para rosca sem-fim.
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Repare que no engrenamento por coroa e rosca sem-fim, a transmissão de movimento e força se dá entre eixos não coplanares.
CREMALHEIRA Cremalheira é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar uma roda dentada. Com esse sistema, pode-se transformar movimento de rotação em movimento retilíneo e vice-versa.
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CÁLCULO DE RPM
O PROBLEMA Os conjuntos formados por engrenagens são responsáveis pela transmissão de velocidade. Assim, podemos ter um motor que gire a 600 rotações por minuto ( rpm) movimentando uma máquina que necessita de apenas 60 rotações por minuto.
Isso é possível graças aos diversos tipos de combinações de engrenagens, que modificam a relação de transmissão de velocidade entre o motor e as outras partes da máquina.
RPM A velocidade dos motores é dada em rpm . Esta sigla quer dizer rotação por minuto . Como o nome já diz, a rpm é o número de voltas completas que um eixo, ou uma polia, ou uma engrenagem dá em um minuto.
DICA O termo correto para indicar a grandeza medida em rpm é freqüência . Todavia, como a palavra velocidade é comumente empregada pelos profissionais da área de Mecânica, essa é a palavra que empregaremos nesta aula.
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A velocidade fornecida por um conjunto transmissor depende da relação entre os dentes da engrenagem. Engrenagens com número de dentes iguais transmitem a mesma velocidade (mesma rpm) fornecida pelo motor.
Engrenagens com números diferentes de dentes apresentam mais ou menos rpm, dependendo da relação entre o menor ou o maior número de dentes das engrenagens motora e movida.
Essa relação pode ser expressa matematicamente:
n1 Z 2 = n 2 Z1
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Nessa relação, n1 e n2 são as rpm das engrenagens motora e movida, respectivamente. Z2 e Z1 são o número de dentes das engrenagens movida e motora, respectivamente.
CÁLCULO DE RPM DE ENGRENAGEM Como já dissemos, a transmissão de movimentos pode ser feita por engrenagens.
Quando se quer calcular a rpm de engrenagens, a fórmula utilizada é a seguinte:
n1 Z 2 = n 2 Z1
Em que n1 e n2 são, respectivamente, a rpm da engrenagem motora e da engrenagem movida e Z2 e Z1 representam, respectivamente, a quantidade de dentes das engrenagens movida e motora.
Vamos supor que você precise descobrir a velocidade final de uma máquina, cujo sistema de redução de velocidade tenha duas engrenagens: a primeira (motora) tem 20 dentes e gira a 200 rpm e a segunda (movida) tem 40 dentes.
n1 = 200 n2 = ? Z2 = 40 Z1 = 20 n2 =
n1 x Z 1 Z2
n2 =
200 x 20 40
n2 =
4000 40
n2 = 100 rpm
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Se você tiver um conjunto com várias engrenagens, a fórmula a ser usada será a mesma.
Como exemplo, vamos calcular a rpm da engrenagem D da figura ao lado.
PRIMEIRO ESTÁGIO: n1 = 300 n2 = ? Z2 = 60 Z1 = 30 n2 =
300 x 30 60
n2 =
9000 60
n2 = 150 rpm Vamos calcular o número de dentes da engrenagem B da figura acima. n1 = 300 n2 = 150 Z2 = ? Z1 = 30 Z2 =
300 x 30 150
Z2 =
9000 150
Z2 = 60 dentes
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EXERCÍCIO Seguindo o modelo do exemplo, faça o cálculo do segundo estágio.
SEGUNDO ESTÁGIO: n1 = 150 n2 = ? Z2 = 90 Z1 = 30 Uma engrenagem motora tem 20 dentes e a outra, 30. Qual é a rpm da engrenagem maior, se a menor gira a 150 rpm?
Qual o número de dentes necessários à engrenagem A (motora) para que A e B girem respectivamente a 100 e 300 rpm?
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Na figura abaixo, qual é a rpm da engrenagem B, sabendo que a engrenagem A gira a 400 rpm? Observe que as engrenagens intermediárias T 1 e T2 têm a função de ligar duas engrenagens que estão distantes uma da outra e não têm influência no cálculo.
Calcular a rpm da engrenagem B, sabendo que A é motora e gira a 260 rpm.
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REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
FIESP/CIESP/SESI/SENAI. Fundação Roberto Marinho. Telecurso 2000 – Mecânica:
Elementos de máquinas I. Por Joel Ferreira e Nívia Gordo. Editora Globo: São Paulo, 1995.
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