Coroamento:Uma correção para redução de ruído e desalinhamento nas engrenagens

Trens de engrenagens barulhentas têm sido um problema comum para projetistas de engrenagens há muito tempo. Com as demandas por caixas de engrenagens menores transmitindo mais potência em rpm mais altas e as demandas incumbentes por maior eficiência, os engenheiros de engrenagens estão sempre buscando novas maneiras de reduzir a vibração e limitar o ruído, sem aumentar os custos.

Algumas soluções populares para o problema da engrenagem barulhenta incluem aumentar o pinhão para reduzir o corte inferior; usando fenólico, Delrin ou outros produtos de absorção de ruído, quando possível; ou mudar para um trem de engrenagem helicoidal. Outros métodos incluem especificações de aperto para garantir maior qualidade da engrenagem ou redesenho das características de absorção acústica da caixa de engrenagem. Ocasionalmente, a experimentação com relações de engrenagem pode limitar a amplificação de frequência harmônica, o que, de outra forma, pode fazer com que uma caixa de engrenagens amplifique o ruído como um sistema estéreo sintonizado com precisão. O engenheiro também pode estudar os requisitos de material e dureza, de modo que modificações possam ser feitas para minimizar a distorção do tratamento térmico ou, possivelmente, eliminar totalmente a necessidade de tratamento térmico. Uma atenção especial também deve ser dada à geometria da engrenagem para garantir o contato máximo.

Figura 1.

Outra abordagem para o problema do ruído da engrenagem que produz bons resultados é o coroamento ou barramento dos dentes. Essa técnica envolve a alteração da espessura cordal do dente ao longo de seu eixo. Esta modificação elimina o rolamento da extremidade, oferecendo um rolamento de contato no centro da engrenagem.

Um segundo benefício da abordagem de compensação para o corte de engrenagens é a minimização dos problemas de desalinhamento, causados ​​pela usinagem imprecisa da fundição, carcaça, eixo, caixas de engrenagens ou munhões de rolamento. A coroação também pode reduzir problemas de chumbo nas próprias engrenagens, o que faz com que as engrenagens se desgastem de maneira desigual e emperrem devido a excentricidades e erros de posição. Obviamente, uma engrenagem com um contato central é menos afetada por uma fabricação ou projeto discrepante; além disso, você pode reduzir os requisitos de folga e permitir que as engrenagens se desgastem em vez de se desgastarem.

Figura 2.

Raspar é uma operação de acabamento de engrenagem secundária feita após fresagem grosseira ou modelagem para criar a coroa desejada. A raspagem da coroa tem sido um método popular, especialmente na fabricação de engrenagens de passo grosso. Com a recente evolução dos equipamentos de engrenagens capazes de fazer a coroação durante o corte, a necessidade de fazer a barba apenas para obter uma coroa foi eliminada.

Duas variações do método de corte da coroa produzirão uma engrenagem para compensar as condições de desalinhamento ou fora do cabo.

Uma abordagem produz uma coroa ao balançar a mesa durante a reciprocidade do trabalho e do cortador. O grau da coroa é facilmente alterado por este método. A outra abordagem é a alimentação por mergulho, que requer ajustar o cortador de barbear com a coroa desejada. Geralmente, é mais rápido o avanço de mergulho, mas a técnica pode sujeitar o cortador a um desgaste maior. Obviamente, é mais difícil trocar a coroa, desde que você comece com engrenagens de boa qualidade. O barbear melhora a qualidade do perfil e reduz o erro no dente da engrenagem por meio da ação de corte e polimento das fresas.

Figura 3.

A forma da coroa pode ser produzida nos dentes da engrenagem de várias outras maneiras. Um método é modelar a engrenagem usando um came em coroa no mecanismo de recuo do modelador. O raio adequado da engrenagem é calculado usando a quantidade de coroa no flanco e o ângulo de pressão da engrenagem. Infelizmente, os blocos, embora não sejam complexos, tendem a ser caros.

O advento da última geração de equipamentos de engrenagens tornou dois métodos de coroamento com fresagem populares. Ambos os métodos produzem coroas aumentando e diminuindo a distância do centro do cortador à peça de trabalho. O primeiro método utiliza a cópia física de um modelo por meio de uma hidrocópia ou dispositivo mecânico de seguimento. Isso permite fresagem cônica ou mesmo a criação de formas de onda senoidais, se desejado. Mais recentemente, o segundo método, fresagem CNC, tornou-se comum.

Dependendo das limitações do software, o CNC permite o corte de engrenagens em quase todas as formas desejadas. Uma desvantagem dessa abordagem é o alto custo do equipamento, embora o retorno financeiro tenha diminuído consideravelmente nos últimos anos.

Os novos modeladores CNC podem cortar uma engrenagem coroa ou ranhura sem a necessidade de comprar um came de compensação especial. No Gleason Pfauter P 300 ES de nossa empresa, por exemplo, podemos coroar cortando um ligeiro ângulo de hélice direito e esquerdo ao longo da largura da face da peça. Isso deixa o diâmetro da raiz reto. Também temos um Bourn &Koch Fellows MS 450 com um eixo U para controlar o back-off. Ele pode ser programado para mover o fuso de corte para dentro e para fora durante o ciclo de curso para coroar o dente, cortando mais profundamente nas extremidades da largura da face e mais raso no ponto alto da coroa.

Figura 4.

Quem está usando essa tecnologia de corte de engrenagens hoje?

Os usuários de engrenagens pesadamente carregadas vêm usando a coroação há algum tempo. Outra área pronta para o uso de coroamento é na fabricação de motores hidráulicos de oscilação. Aqui, a aplicação é estritamente para problemas de desalinhamento, e não para redução de ruído. Uma área aliada envolve pinhões fortemente carregados usados ​​em atuadores para superfícies de controle de aeronaves. De modo geral, é mais vantajoso coroar o pinhão porque faz mais rotações por minuto e pode gerar mais ruído. Nesse caso, é de suma importância compensar a deflexão da carga.

Infelizmente, poucas empresas nos Estados Unidos têm aplicado essa tecnologia para engrenagens comerciais de passo fino. No entanto, os poucos fabricantes que o experimentaram estão mais satisfeitos com os resultados. Alguns usuários relataram uma redução de cinco a dez vezes no ruído, acompanhada por menos vibração, desgaste e consumo de energia.

Os principais candidatos para o uso da técnica de coroamento são fabricantes de motores de pequena potência fracionada ou qualquer pessoa que lide com esporas ou pinhões helicoidais que são suscetíveis a ruído ou desalinhamento. Como o coroamento em equipamentos de fresagem de engrenagens estrangeiras está disponível há muito tempo, esse método foi desenvolvido em maior extensão na Europa.

Os fabricantes americanos deveriam aproveitar as vantagens da disponibilidade desse tipo de tecnologia. A exploração da coroação como uma solução para problemas de ruído e desalinhamento pode produzir uma vantagem competitiva real para fabricantes de engrenagens e usuários.