Uma engrenagem cilíndrica de dentes retos e evolventes, paralela ao eixo do eixo, transmite movimento e potência entre dois eixos paralelos, suportando cargas radiais e tangenciais sem gerar empuxo axial. Conhecidas por sua construção simples, alta eficiência e baixo custo de produção, as engrenagens de dentes retos estão entre as mais utilizadas. tipos de engrenagens em sistemas mecânicos.
Conteúdo
Como funcionam as engrenagens retas?
Engrenagens de dentes retos funcionam engrenando os dentes da engrenagem motora com a engrenagem movida. Aqui estão os passos que mostram como uma engrenagem de dentes retos funciona:
Contato dentário
Quando duas engrenagens cilíndricas são colocadas lado a lado, seus dentes entram em contato ao longo da face da engrenagem. Nesse caso, os dentes da engrenagem motriz pressionam os dentes da engrenagem movida.
Transferência de Força e Rotação
À medida que a força é aplicada pela engrenagem motriz, ela transfere torque para a engrenagem movida, que é tangencial ao círculo base da engrenagem. Isso resulta na rotação de ambas as engrenagens em direções opostas, com suas velocidades angulares permanecendo constantes.
Ajuste de torque e velocidade
O torque e a velocidade das engrenagens cilíndricas rotativas dependem da relação entre o número de dentes das engrenagens motriz e acionada.
- Uma engrenagem acionada maior resulta em rotação mais lenta, mas em torque mais alto.
- Uma engrenagem acionada menor resulta em rotação mais rápida, mas em torque menor.
Tipos de Engrenagens Dentes Retas
Engrenagem de dentes retos externos
Em uma engrenagem de dentes retos externa, os dentes estão presentes no diâmetro externo da engrenagem. Os dentes de duas engrenagens externas se engrenam e giram em direções opostas. Aqui, a engrenagem maior é chamada de roda e a menor, de pinhão.
Engrenagem de dentes retos internos
Uma engrenagem de dentes retos interna é um dos tipos de engrenagens cujos dentes são esculpidos no diâmetro interno da engrenagem. Essas engrenagens geralmente funcionam em combinação com engrenagens externas, como em sistemas de engrenagens planetárias. A engrenagem maior, neste caso, é chamada de roda anular, enquanto a menor é chamada de pinhão.
No sistema de engrenagens internas, tanto a engrenagem motriz quanto a acionada giram na mesma direção. Quando uma engrenagem interna engrena com uma engrenagem externa, elas têm uma grande área de superfície de contato, resultando em redução de tensão e maior transferência de torque. O engate dos dentes da engrenagem interna é mais estável, resultando em menos deslizamento e tornando-a adequada para rolamentos de alta carga.
Materiais para Engrenagens Dentes Retas
Plástico
Engrenagens de dentes retos podem ser fabricadas com plásticos como acetal e náilon. Essas engrenagens são leves, silenciosas e resistentes à corrosão. Engrenagens produzidas com esses materiais são adequadas para aplicações de baixa velocidade e baixa carga.
Aço inoxidável
O aço inoxidável é utilizado na fabricação de engrenagens para uso em ambientes de baixa carga, onde a resistência à corrosão é uma prioridade. No entanto, não é uma escolha comum, pois carece de dureza e é mais suscetível ao desgaste em comparação com outros materiais.
Ferro fundido
O ferro fundido é um dos materiais mais utilizados na fabricação de engrenagens cilíndricas. É relativamente fácil de usinar e econômico, embora seja mais frágil em comparação com o aço.
Liga de alumínio
A liga de alumínio é usada na fabricação de engrenagens que exigem uma alta relação resistência-peso, como na indústria aeroespacial.
Materiais para Metalurgia do Pó
comum materiais de metalurgia do pó Para engrenagens retas, são utilizados pós metálicos à base de ferro. Os graus típicos incluem FC-0205 (Fe-Cu), FN-0205 (Fe-Ni) e FD-0205 (Fe-Cu-Ni com liga de difusão).
Para que são utilizadas as engrenagens retas?
Indústria automobilística
Engrenagens retas são usadas em automóveis para transferir potência do motor para as rodas. São comumente encontradas em:
Sistema de cremalheira e pinhão
Uma aplicação fundamental das engrenagens de dentes retos é em sistemas de cremalheira e pinhão para converter movimento rotacional em movimento linear. O sistema de engrenagens de dentes retos de cremalheira e pinhão consiste em duas partes principais: o pinhão, que é uma engrenagem redonda, e a cremalheira, que é uma engrenagem plana e reta com dentes. Quando o pinhão gira, seus dentes engatam com os dentes da cremalheira, fazendo com que a cremalheira se mova em linha reta. Essas engrenagens de dentes retos são comumente usadas em sistemas de direção de automóveis.
- Em transmissões manuais e automáticas, elas são usadas para alterar a velocidade e o torque.
- Nas engrenagens diferenciais, elas permitem que as rodas girem em velocidades diferentes enquanto giram.
- Sistemas de direção hidráulica
Aeroespacial e aviação
Na indústria aeroespacial, engrenagens cilíndricas são usadas em motores para controlar o movimento de diversas peças. Além disso, elas também são utilizadas no trem de pouso de aeronaves.
Mercado De Geração De Energia
Engrenagens retas desempenham um papel crucial na produção de eletricidade, ajudando a transferir energia mecânica para o gerador, como em turbinas eólicas ou turbinas a vapor.
Maquinaria industrial
Engrenagens retas também encontram aplicação em muitos equipamentos industriais pesados, como caixas de engrenagens, sistemas de compressores e moinhos.
Como são feitas as engrenagens retas?
Aqui estão algumas informações comuns processo de fabricação de engrenagens para engrenagens retas:
fresagem
Neste processo, as engrenagens cilíndricas são produzidas cortando os dentes diretamente em uma peça bruta, utilizando uma fresadora e uma fresa de conformação que corresponde ao perfil do dente. Para isso, a peça bruta é fixada em uma cabeça de indexação. Esta cabeça a gira em um passo de dente por vez, à medida que a fresa molda cada dente. Este método é excelente para pequenos lotes, prototipagem e engrenagens personalizadas.
Fresagem
A fresagem é utilizada na fabricação de engrenagens cilíndricas precisas e eficientes em diversos tamanhos e aplicações. Veja como as engrenagens cilíndricas são produzidas:
- Uma máquina de fresamento de engrenagens inclui dois fusos angulares: um para a ferramenta de corte rotativa (a fresa) e outro para a engrenagem bruta.
- Primeiro, o ângulo entre os dois fusos é ajustado com base no tipo de engrenagem que está sendo produzida, como no caso de engrenagens retas.
- Agora, a fresa e a engrenagem bruta são giradas em uma taxa de velocidade sincronizada apropriada para a geometria desejada do dente da engrenagem.
- À medida que a fresa gira e avança na peça bruta, ela esculpe progressivamente os dentes da engrenagem com o formato e a profundidade corretos.
Metalurgia do Pó (PM)
Você pode produzir engrenagens retas de forma eficiente usando o processo de metalurgia do póPrimeiro, o pó metálico é prensado em uma matriz usando punções superiores e inferiores para moldar a engrenagem. A peça compactada, chamada de compactação verde, é então sinterizada em alta temperatura para atingir a resistência e as propriedades do material necessárias.
Comparado à usinagem, engrenagens de metalurgia do pó atingir uma taxa de utilização de material muito maior, em torno de 95%, enquanto a usinagem tradicional normalmente produz apenas cerca de 70%.
O processo PM é um método ideal para produzir engrenagens retas com tolerâncias rigorosas, qualidade consistente e baixo desperdício de produção, especialmente para produção em larga escala.
Forjar
Forjamento é um método de fabricação usado para criar engrenagens, onde o componente é submetido a altas temperaturas e pressão para atingir o formato desejado. Este método é usado tanto para blanks de engrenagens quanto para engrenagens dentadas. Engrenagens fabricadas com este método oferecem alta resistência mecânica e à fadiga. No entanto, podem exigir usinagem adicional para um acabamento preciso. Este método é adequado para a produção de engrenagens retas para aplicações pesadas.
Formação a frio
A conformação a frio é um dos processos de fabricação de engrenagens mais econômicos devido às suas altas taxas de produção. É um método versátil utilizado para a produção em massa de elementos de engrenagens cilíndricas.
Nesse processo, uma barra de metal (chamada de blank) é puxada (estirada) ou empurrada (extrudada) através de uma série de matrizes. A matriz final tem o formato exato do dente da engrenagem, conforme necessário.
À medida que a barra se move através das matrizes, ela é comprimida e remodelada sob alta pressão.
Vantagens das engrenagens retas
- As engrenagens retas têm um design simples que as torna fáceis de fabricar e manter.
- Elas são econômicas devido ao seu design simples e facilidade de usinagem, em comparação às engrenagens helicoidais.
- Engrenagens retas apresentam alta eficiência (normalmente entre 95–99%) com perda mínima de potência.
- Essas engrenagens têm um movimento suave devido a uma relação de velocidade constante.
- Essas engrenagens são confiáveis e duráveis quando operadas em condições adequadas.
- Engrenagens retas são capazes de suportar altas cargas, especialmente em velocidades moderadas, devido ao contato direto dos dentes e seu design robusto.