As engrenagens vêm em diversos formatos e designs, cada um adequado para funções específicas. Ao compreender os tipos de engrenagens, você pode escolher a melhor solução para transferir movimento e potência em seus projetos. Aqui está uma visão clara dos principais tipos de engrenagens e o que torna cada um único.
Conteúdo
O que são Engrenagens?
Engrenagens são o componente mecânico básico usado para transmitir rotação e torque de um eixo motor para um eixo acionado e para alterar a relação de velocidade entre eles. As engrenagens estão disponíveis em vários tamanhos e alinhamentos de dentes, dependendo das aplicações necessárias. Os dentes esculpidos nessas engrenagens possuem espaçamento uniforme, permitindo que funcionem suavemente sob determinadas cargas, evitando que escorreguem.
Como funcionam as engrenagens?
As engrenagens funcionam combinando-se com eixos para transferir movimento e torque. Os dentes da engrenagem se engrenam. Quando uma engrenagem gira, ela aciona a engrenagem conectada, empurrando seus dentes, fazendo com que a segunda engrenagem gire. Essa rotação é responsável pela transferência de velocidade, torque e potência, dependendo do número de dentes e do diâmetro do passo.
Tipos de Engrenagens
Diferentes tipos de engrenagens são produzidos por meio de diversas processo de fabricação de engrenagens, cada um escolhido com base nas necessidades da aplicação e nos requisitos mecânicos.
Engrenagem Spur
Engrenagens helicoidais
Engrenagens helicoidais são engrenagens cilíndricas com dentes cortados em ângulo de hélice, formando uma espiral ao redor do corpo da engrenagem. Essas engrenagens são usadas para transferir potência e movimento entre eixos paralelos. Seu design de dentes angulares as diferencia das engrenagens cilíndricas com dentes retos.
Por que engrenagens helicoidais são usadas
Transmissão de Potência Suave
Os dentes angulares das engrenagens helicoidais permitem um engate gradual, resultando em uma operação mais silenciosa, com baixo ruído e vibração.
Alta capacidade de carga
Devido aos múltiplos dentes em contato o tempo todo, essas engrenagens distribuem a carga de forma mais uniforme e lidam com maior torque do que as engrenagens retas.
Operação Eficiente
Como essas engrenagens oferecem melhor contato e ação de rolamento, elas apresentam alta eficiência e baixas perdas de energia.
Durabilidade
Engrenagens helicoidais têm folga reduzida e forças de impacto menores, o que aumenta a vida útil da engrenagem e a confiabilidade do sistema.
Versatilidade
Essas engrenagens podem ser usadas em uma variedade de aplicações que exigem alta velocidade, alto torque ou operação silenciosa.
Tipos de Engrenagens Helicoidais
Engrenagens helicoidais simplesEngrenagens helicoidais simples têm dentes cortados em uma única direção de hélice, que pode ser para a direita ou para a esquerda. Geralmente, estão em ângulos entre 15° e 45°.
Engrenagens helicoidais duplasEngrenagens helicoidais duplas consistem em dois conjuntos de dentes helicoidais dispostos lado a lado com ângulos de hélice opostos, separados por uma ranhura. Elas oferecem uma operação mais suave e estável em comparação com engrenagens de hélice simples. O design dessas engrenagens permite melhor sobreposição dos dentes, o que melhora a transmissão de potência e reduz o desgaste.
Engrenagens cônicas
Engrenagens cônicas também são usadas para transferir torque e movimento entre eixos que se cruzam, geralmente dispostos a 90 graus. Essas engrenagens têm um formato cônico, o que facilita a mudança da direção do movimento enquanto ajusta o torque e a velocidade. Engrenagens cônicas são normalmente usadas em sistemas que exigem configurações de transmissão compactas e angulares.
O que faz as engrenagens cônicas se destacarem?
- Controle de torque e velocidade:O aumento do torque e da velocidade pode ser facilmente controlado em engrenagens cônicas ajustando a relação de transmissão e a contagem de dentes.
- Mudança direcional:Eles são ideais para sistemas onde a orientação do eixo precisa mudar, geralmente em ângulos retos.
- Alta eficiência: Engrenagens cônicas são altamente eficientes, e a maioria de seus tipos, como engrenagens retas, espirais ou cônicas Zerol, podem atingir de 97 a 99.5% de eficiência quando alinhadas e lubrificadas adequadamente.
- Manuseio de carga:Essas engrenagens são capazes de transmitir cargas radiais e axiais.
Tipos de engrenagens cônicas
Engrenagens cônicas retasEngrenagens cônicas retas têm dentes retos que afunilam em direção ao ápice do cone. Seu design é simples e sua fabricação é econômica. No entanto, essas engrenagens cônicas geram mais ruído e vibração devido ao contato repentino dos dentes.
Engrenagens cônicas em espiralEngrenagens cônicas espirais apresentam dentes curvos que permitem engate gradual e maiores relações de contato entre os dentes. Isso resulta em uma operação mais suave e silenciosa, além de maior capacidade de carga.
Engrenagens cônicas zerol: As engrenagens cônicas Zerol combinam características dos tipos reto e espiral, com dentes curvos e um ângulo espiral de 0°. As engrenagens Zerol são mais fáceis de alinhar e frequentemente intercambiáveis com engrenagens cônicas retas sem grandes alterações de projeto.
Engrenagens planetárias
Engrenagens planetárias, também conhecidas como engrenagens epicíclicas, consistem em um conjunto de engrenagens. Essas engrenagens incluem uma engrenagem central, também conhecida como engrenagem solar, que atua como engrenagem motriz. Essa engrenagem motriz é ainda cercada por engrenagens movidas, que agem como planetas ao redor da engrenagem solar dentro de uma coroa.
Características das Engrenagens Planetárias
- Essas engrenagens apresentam alta densidade de torque, o que significa que podem transferir uma grande quantidade de carga em um design compacto.
- Essas engrenagens apresentam alto desempenho devido ao seu design coaxial e simétrico.
- Engrenagens planetárias são consideradas altamente duráveis devido à sua capacidade de distribuir eficientemente a carga entre várias engrenagens planetárias.
- Em um conjunto de engrenagens planetárias, você pode ajustar o torque e a velocidade fixando ou acionando diferentes membros (o sol, o anel ou o transportador) ou selecionando engrenagens com contagens de dentes alternadas.
- Essas engrenagens oferecem entrega de potência suave e eficiente devido ao engrenamento constante e à transmissão balanceada.
Tipos de engrenagens planetárias
Conjunto de engrenagens planetárias de estágio único: Esta é a engrenagem planetária básica, que oferece alta densidade de torque e compacidade. É considerada ideal para máquinas que exigem espaço e eficiência.
Conjunto de engrenagens planetárias de múltiplos estágios: Este é o tipo de engrenagem planetária que utiliza múltiplos estágios planetários em série para aumentar o torque e atingir relações de transmissão mais altas.
Conjunto de engrenagens planetárias em linha: É uma engrenagem planetária que apresenta eixos de entrada e saída coaxiais para alinhamento direto.
Engrenagens hipóides
Engrenagens hipoides são como as engrenagens cônicas espirais, responsáveis pela transmissão de movimento entre eixos não interseccionados e deslocados. Essas engrenagens consistem em:
- Pinhão hipoide: Esta é a engrenagem menor com um ângulo espiral maior. Ela engata a coroa com alinhamento deslocado.
- Engrenagem hipoide: Engrenagem maior em um par hipóide que engrena com o pinhão hipóide; às vezes chamado de engrenagem de anel em eixos automotivos.
- Arranjo de rolamento: O pinhão hipoide é montado entre dois rolamentos de rolos cônicos, que minimizam a deflexão do eixo e aumentam a rigidez da malha; a engrenagem anelar é transportada em seus próprios rolamentos de cubo dentro da carcaça do eixo.
Características das Engrenagens Hipóides
- A geometria deslocada dessas engrenagens permite o suporte do pinhão e dos eixos de engrenagem em ambas as extremidades. Como resultado, essas engrenagens apresentam alta rigidez e durabilidade.
- Engrenagens hipoides proporcionam maior redução de velocidade do que as engrenagens cônicas tradicionais
- O engrenamento mais suave dos dentes da engrenagem resulta em uma operação mais silenciosa.
- Essas engrenagens também oferecem maior capacidade de carga com maiores áreas de contato dos dentes.
Engrenagens Internas
Engrenagens internas são um tipo exclusivo de engrenagem com dentes cortados dentro do diâmetro de uma superfície cilíndrica, em vez de dentes externos. Essas engrenagens são consideradas ideais para transmissões de alto torque em espaços limitados, como em caixas de engrenagens planetárias. Quando funcionam em conjunto com engrenagens externas, elas se engrenam e giram na mesma direção.
Essas engrenagens oferecem:
- Transmissão de energia suave
- Permite mudanças de perfil maiores do que as engrenagens externas
- Altas relações de transmissão em um pacote menor
Engrenagens faciais
Engrenagens frontais, também chamadas de coroas, são aquelas cujos dentes se projetam radialmente da face. Devido a essa geometria única, essas engrenagens podem se encaixar facilmente em pinhões cilíndricos e helicoidais, geralmente em um ângulo de 90 graus. O formato complexo dos dentes dessas engrenagens frequentemente requer usinagem CNC e fresas, como ferramentas de desbaste ou conformação, para perfis precisos.
Por que escolher Face Gears
Transferência de movimento consistente
Essas engrenagens garantem uma tensão de contato uniforme, o que é útil na redução de vibração e ruído operacional.
Manuseio de carga aprimorado
As engrenagens de coroa oferecem alta capacidade de carga devido à ampla superfície de engate dos dentes. Como resultado, são utilizadas em aplicações pesadas, como as da indústria aeroespacial.
Redução da tensão do rolamento
Como essas engrenagens geram força axial mínima, o que reduz a carga nos componentes de suporte, resultando em maior confiabilidade.
Geometria Eficiente em Espaço
Essas engrenagens geralmente são otimizadas para montagens compactas, ao mesmo tempo em que permitem altas relações de transmissão.
Quais materiais são usados nas engrenagens?
aço carbono
O aço carbono e suas ligas são preferidos para engrenagens fortes e duráveis, especialmente em aplicações de alta carga.
Ferro fundido
O ferro fundido também é usado na fabricação de engrenagens devido à sua excepcional usinabilidade e alta resistência à compressão.
Bronze
O bronze é comumente escolhido para engrenagens sem-fim devido ao seu desempenho suave e de baixo atrito.
Nylon e Polímeros
Nylon e polímeros são considerados os melhores para engrenagens leves, usadas em ambientes de baixo estresse.
Aplicações de diferentes engrenagens
Automotivo
Na indústria automotiva, as engrenagens são amplamente utilizadas dependendo dos requisitos, como:
- Engrenagens cônicas hipoides são amplamente utilizadas em diferenciais de eixo traseiro de carros e caminhões devido à sua maior transmissão de torque e operação mais silenciosa.
- Engrenagens cônicas espirais também são usadas em eixos automotivos e sistemas de transmissão de alto desempenho.
- Caixas de engrenagens planetárias são usadas em transmissões automáticas, motores CC e servomotores.
Indústria aeroespacial
- Engrenagens helicoidais são usadas em caixas de engrenagens de rotores principais e de cauda de helicópteros, onde tamanho compacto, alta capacidade de carga e transmissão suave são essenciais.
- Engrenagens cônicas espirais são utilizadas em transmissões e sistemas mecânicos de aeronaves. Esses sistemas exigem controle de movimento preciso, baixa vibração e alta confiabilidade.
Maquinaria industrial
- Engrenagens cônicas retas são usadas em caixas de engrenagens e equipamentos industriais com velocidades moderadas e cargas estáticas.
- Engrenagens cônicas espirais e hipoides encontram aplicação em acionamentos de máquinas pesadas e redutores de precisão.
- Engrenagens planetárias são usadas em sistemas de bombeamento industriais por sua operação silenciosa, alta durabilidade e eficiência.
Robótica e Automação
Engrenagens também são amplamente utilizadas em sistemas robóticos como:
- Engrenagens planetárias são usadas em sistemas robóticos servoacionados devido ao seu tamanho compacto, alto torque de saída e estrutura rígida.
- Engrenagens faciais são usadas em articulações robóticas para movimentos precisos.