Tipos de engrenagens:um guia sobre diferentes engrenagens mecânicas

As engrenagens, uma parte crucial dos motores, são dispositivos mecânicos que permitem uma mudança no torque e na velocidade das máquinas. Existem diferentes tipos de engrenagens com requisitos e especificações específicos, desde formas simples até formas mais complexas.

Frequentemente, várias engrenagens formam máquinas complexas, mas nem sempre é esse o caso. Por exemplo, as engrenagens estão presentes em máquinas simples como os relógios, onde regulam a velocidade do ponteiro do relógio. Neste artigo, discutiremos diferentes engrenagens mecânicas e suas aplicações. Vamos continuar lendo.

O que são Gears?

Engrenagens são dispositivos mecânicos rotativos com dentes que permitem a transmissão de torque e velocidade. Muitas vezes, as engrenagens mecânicas são cilíndricas com conjuntos de dentes ao redor do corpo. Quando duas ou mais marchas funcionam em sincronia, elas estão em transmissão. A transmissão de potência é o que leva a uma mudança na velocidade ou torque.

Vantagens do Gears

• As engrenagens são fortes mecanicamente. Assim, eles podem levantar cargas mais altas.
• Com a ajuda de uma caixa de engrenagens, eles permitem uma mudança nas relações de velocidade.
• Eles funcionam bem em baixas velocidades.
• Transmissão de energia de alta eficiência.
• Eles são ideais para transmissão de alto valor de torque.
• As engrenagens requerem apenas lubrificação de rotina, consequentemente, pouco foco na manutenção.
• Eles são altamente duráveis, então o sistema de engrenagens serve por um longo tempo.

Desvantagens dos Gears

• As engrenagens não são adequadas para transmissão de movimento de longa distância.
• Eles não são flexíveis.
• As marchas são barulhentas, especialmente em altas velocidades.
• Eles não são adequados quando os eixos estão distantes.

Diferentes tipos de engrenagens e suas aplicações

Na mecânica, agrupar as engrenagens em várias classes depende da configuração dos dentes, uso e direção do movimento. Abaixo estão os tipos mais importantes de engrenagens.

Espora dentada

Engrenagens de dentes retos transmitem potência no mesmo plano quando os dois eixos (o acionador e o acionado) são paralelos. Os dentes das engrenagens retas são paralelos ao eixo do eixo. Portanto, quando se engrena com outra engrenagem de dentes retos, transmite a potência em um eixo paralelo. São as formas mais comuns de engrenagens que têm aplicações em sistemas automotivos, transportadores, bombas e motores de engrenagens, redutores de velocidade, etc.

Equipamento helicoidal

As engrenagens helicoidais têm seus dentes posicionados em ângulo em relação ao eixo em contraste com as engrenagens retas que são paralelas. Eles têm vários dentes em contato durante a transmissão. Como resultado, as engrenagens mecânicas helicoidais podem transportar cargas maiores. Além disso, eles trabalham com menos ruído e vibrações, pois as cargas são melhor distribuídas. Além disso, eles experimentam menos condições de desgaste, pois há menos atrito. Diferentes tipos de engrenagens helicoidais serão mostrados abaixo.

Engrenagem helicoidal simples ou dupla

As engrenagens helicoidais simples têm dentes na hélice esquerda ou na hélice direita. No entanto, as engrenagens de dupla hélice têm dentes em ambas as direções. Nas engrenagens helicoidais duplas, existem duas faces helicoidais próximas uma da outra com um espaço entre elas. As faces são idênticas, mas têm ângulos helicoidais opostos. O uso de uma engrenagem helicoidal dupla garante uma sobreposição de dentes mais significativa, o que resulta em uma transmissão mais suave.

Equipamento Espinha de Peixe

Este conjunto é bastante semelhante à engrenagem helicoidal dupla. No entanto, eles são menores e não possuem espaço entre as duas faces helicoidais. As engrenagens em espinha de peixe têm as duas engrenagens helicoidais unidas lado a lado. Eles não são tão comuns devido aos altos custos de produção e dificuldades de fabricação, embora sejam mais adequados para aplicações de vibração e alto choque.

Equipamento de parafuso

Engrenagens de parafuso são um par de engrenagens helicoidais operando em um ângulo de torção de 45 graus. Eles ocorrem em eixos não paralelos e sem interseção. Eles têm uma baixa capacidade de transporte de carga devido ao contato de um único dente. Portanto, essas engrenagens não são ideais para transmitir grandes potências.

Aplicações de engrenagens helicoidais

• Bombas de água
• Misturadores
• Automóveis

Engrenagem cônica

As engrenagens cônicas são em forma de cone, com dentes ao redor do cone. Eles transmitem força entre eixos perpendiculares. Isso é eixos que se cruzam em um ângulo reto (90 graus). No entanto, as engrenagens cônicas são caras e não transmitem grande torque por tamanho, como a configuração de eixo paralelo.

engrenagens cônicas retas

As engrenagens cônicas retas são as configurações mais comuns do dente da engrenagem cônica. A razão para isso é a simplicidade do design e a facilidade de fabricação. Dentes chanfrados retos se encaixam todos de uma vez, em vez de gradualmente quando combinados corretamente. A superfície de passo dos tipos de engrenagens cônicas retas é cônica com dentes retos que se afilam em direção à ponta.

engrenagens cônicas espirais

As engrenagens mecânicas cônicas espirais têm linhas de dentes curvas e têm uma melhor relação de contato dos dentes do que a engrenagem cônica reta. Portanto, eles são superiores em eficiência e resistência e produzem menos vibração e ruído. No entanto, eles têm dificuldades de fabricação.

engrenagens cônicas Zerol®

As engrenagens cônicas Zerol® são uma marca registrada da Gleason Co. A engrenagem adota características de engrenagens cônicas retas e espirais com dentes curvos. Portanto, a engrenagem é adequada para ambas as aplicações. No entanto, eles têm ângulos de torção zero e, portanto, os dentes podem girar em qualquer direção.

Engrenagens de esquadria

As engrenagens de meia-esquadria são um tipo especial de engrenagem cônica, pois possuem o mesmo número de dentes. Eles têm seus eixos posicionados a 90 graus entre si, e essas engrenagens alteram a transmissão de potência sem afetar a velocidade. As engrenagens de meia-esquadria são únicas porque têm uma relação de transmissão de 1. Em contraste, outras engrenagens cônicas podem ter relações que variam de 10:1 a 500:1.

Engrenagens da Coroa

As engrenagens da coroa, que às vezes são chamadas de engrenagens de face, também têm seus dentes em ângulo reto com a face da roda. Eles têm um cone de inclinação de 90 graus. Nas indústrias, as engrenagens de coroa se encaixam com outras engrenagens cônicas ou engrenagens retas em movimento circular de potência.

Engrenagens Hipoides

As engrenagens hipóides parecem semelhantes às engrenagens cônicas espirais, mas funcionam em eixos que não se cruzam. Eles operam a 90 graus e são comuns nos setores automobilísticos. Você vê essas engrenagens nos eixos dos veículos.

Aplicações de engrenagens cônicas

• Misturadores
• Sistemas de rega
• Trituradores

Equipamento Worm

A engrenagem sem-fim consiste em um corte em forma de parafuso no eixo (sem-fim) e na engrenagem de acoplamento (roda sem-fim). Este tipo de engrenagem transmite a potência em eixos sem interseção que formam ângulos retos. Os tipos de engrenagens funcionam fazendo contato deslizante com menos atrito, em vez de uma rotação suave e silenciosa. Portanto, eles são adequados para aplicações de alto choque. No entanto, possuem baixa eficiência, o que restringe seu uso a aplicações de baixa potência.

Aplicações de Worm Gears

• Máquinas agrícolas
• Pequenos transportadores
• Equipamentos de embalagem

Equipamento de pinhão e cremalheira

As engrenagens de pinhão e cremalheira geralmente ocorrem em pares. Eles consistem em duas engrenagens circulares:o pinhão engatando uma engrenagem linear – a cremalheira. Eles traduzem o movimento rotatório em linear. Essas engrenagens são comuns no sistema de direção dos automóveis. Os sistemas de cremalheira e pinhão podem usar engrenagens retas ou helicoidais. A principal aplicação das engrenagens de cremalheira e pinhão é na direção automotiva.

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Uma breve tabela de diferentes tipos de engrenagens mecânicas

Tipos de engrenagens	Características	Aplicativos
Equipamento de dentes retos	a. A forma mais comum de engrenagem. b. Fácil de fabricar. c. Use para configuração de engrenagem de eixos paralelos. d. Corpo de engrenagem circular.	a. Relógios b. Pequenos transportadores c. Automotivo
engrenagem helicoidal	a. Corpo de engrenagem circular. b. A eficiência é menor do que as engrenagens de dentes retos. c. Configuração de eixos paralelos.Operação mais suave com menos ruído.	a. Bombas de água b. Misturadores c. Automóveis
engrenagem cônica	a. Corpo de engrenagem cônico. b. Configuração de eixos de interseção. c. Existem designs de bisel reto, espiral e Zerol®.	a. Misturadores b. Sistemas de rega c. Trituradores
Equipamento de sem-fim	a. O par de engrenagens consiste em engrenagens circulares e de parafuso. b. Baixa eficiencia. c. Configurações não paralelas e sem interseção.	a. Máquinas agrícolas b. Pequenos transportadores
Crema e pinhão	a. O par de engrenagens consiste em uma cremalheira e uma engrenagem cilíndrica. b. Configuração de eixos paralelos. c. Altera o movimento rotatório para movimento linear e vice-versa.	a. Direção automotiva b. Balança

Parâmetros básicos para design de engrenagem

Abaixo, discutiremos os parâmetros básicos das engrenagens que afetam os projetos das engrenagens.

Formato da engrenagem

A maioria das engrenagens são circulares, com dentes alinhados ao redor do corpo cilíndrico. No entanto, eles também ocorrem em formas cônicas, elípticas, quadradas e triangulares. Os sistemas de engrenagens circulares têm uma relação de engrenagem constante para velocidade e torque rotativos. Portanto, uma entrada semelhante produz a mesma velocidade e saída de torque. O oposto é o que existe nos tipos de engrenagens não circulares. Consequentemente, eles podem executar requisitos especiais de movimentos irregulares, como mudança de velocidade e movimento reverso.

Módulo

Módulo refere-se ao tamanho de um dente de engrenagem em milímetros. Portanto, o módulo se relaciona diretamente com o tamanho dos dentes da engrenagem. É um parâmetro importante a ser observado na engrenagem. O módulo é o valor obtido pela divisão do diâmetro primitivo pelo número de dentes da engrenagem. Matematicamente, temos como:

Módulo =Diâmetro do passo / Número de dentes.

No entanto, existem valores comuns para os módulos, que seguem a forma como ocorrem em aplicações industriais.

Configuração de eixos de engrenagem

As configurações dos eixos de engrenagem estão em três formas:paralelas, interseccionais e não paralelas (ou não interseccionais). Engrenagens com eixos paralelos ocorrem paralelamente com eixos girando em direções opostas. As engrenagens que se cruzam se cruzam no mesmo plano, enquanto as engrenagens não paralelas têm seus eixos cortados em planos diferentes. No entanto, as configurações de engrenagens paralelas e de interseção têm maior eficiência e velocidade do que engrenagens não paralelas.

Ângulo de pressão

O ângulo de pressão é o ângulo que o dente forma com a normal à linha de passo. Como regra, um ângulo de pressão de 20 graus é frequentemente usado. Embora existam ângulos de 14,5 e 17,5 em alguns casos. Ângulos de pressão maiores indicam um dedendo largo que resulta em maior resistência do dente.

Número de dentes

O número de dentes e os valores de módulo e ângulo de pressão são cruciais no cálculo das dimensões das engrenagens. O número de dentes é vital no cálculo da velocidade da engrenagem (relação de transmissão) usando a expressão abaixo:

Número de dentes da engrenagem de entrada / Número de dentes da engrenagem de saída.

Direção da torção

Uma engrenagem é destro quando tem seus dentes para a direita e canhoto quando estão para a esquerda. Para que a transmissão de potência ocorra em um par de engrenagens helicoidais ou cônicas, as duas engrenagens que trabalham de mãos dadas devem ter direções de torção opostas. Por exemplo, duas engrenagens helicoidais com dentes que se movem na mesma direção nunca irão engatar. No entanto, as engrenagens helicoidais e helicoidais são unidirecionais, mas em malha.

Ângulo de torção

Ângulo de torção é o ângulo de inclinação do dente em relação ao eixo do cilindro. Aumentar o ângulo de torção das engrenagens leva a uma direção de empuxo mais significativa. Como resultado, há uma queda na eficiência da máquina. Geralmente, ângulos de torção inferiores a 25 graus são ideais para engrenagens helicoidais para reduzir o empuxo.

Considerações ao projetar e selecionar engrenagens

Abaixo estão alguns fatores críticos a serem considerados ao projetar e selecionar engrenagens.

Condições operacionais e ambientais

As condições operacionais e ambientais das engrenagens são críticas para sua durabilidade e desempenho. As condições de operação incluem estresse e fricção sobre os dentes. Por outro lado, as condições ambientais incluem umidade, temperatura e limpeza. As duas condições afetam o tipo de engrenagem e fatores de projeto, como construção, tratamento de superfície, lubrificantes e método de lubrificação.

Restrições dimensionais

As restrições dimensionais são limitações ao espaço ocupado pelas engrenagens. Por exemplo, as engrenagens devem estar no centro entre os eixos. No entanto, há casos em que eles ficam um pouco mais afastados do centro para se adequar melhor ao sistema de engrenagens. Nesses casos, o perfil dos dentes é alterado. Usar equipamentos e designs específicos que melhor se adaptem ao espaço é outro meio eficaz de gerenciar as limitações dimensionais.

Requisitos de transmissão

As engrenagens mecânicas geralmente transferem movimento e torque dentro dos componentes da máquina. No entanto, com base no design e na construção, eles podem alterar a direção do movimento e aumentar a velocidade ou a saída de torque. Ao projetar engrenagens, a especificação e os requisitos de aplicação:mudanças de direção ou aumento de velocidade ou torque são fatores a serem considerados. Eles podem influenciar o tipo de engrenagem, design e configuração.

Padrões de design

As engrenagens têm várias especificações, sem um padrão geral da indústria. Frequentemente, os projetos de engrenagens atendem ao padrão do fabricante ou às especificações de projeto da máquina ou sistema. No entanto, vários países criaram um padrão para atender suas indústrias. Por exemplo, nos Estados Unidos, as engrenagens são agrupadas pela American Gear Manufacturers Association (AGMA). Japão e Alemanha também têm essas associações.

Custos

O custo é um fator, especialmente quando se trata de engrenagens personalizadas. Os materiais de projeto, construção, acabamentos de superfície, precisão e requisitos de lubrificação afetam o custo. Embora seja necessário usar engrenagens que atendam a todas as especificações, o custo deve ser levado em consideração. Então, onde as engrenagens regulares atendem ao padrão, é melhor ir com elas, pois as engrenagens personalizadas atrairão outras despesas.

Como produzir engrenagens

As engrenagens são produzidas usando vários processos de fabricação de engrenagens. Alguns dos quais incluem:

• Forjamento
• Extrusão e estampagem a frio
• Metalurgia do pó
• Em branco
• Usinagem de engrenagens

A usinagem geralmente é feita para obter a forma e a dimensão finais da engrenagem. Uma vez que as engrenagens são produzidas, acabamentos de superfície, como retificação e brunimento, podem ser aplicados para melhorar a característica geral da engrenagem.

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Perguntas frequentes

Quais são as diferenças entre engrenagem e roda dentada?
uma. Engrenagens e rodas dentadas são semelhantes, com ambos os dispositivos mecânicos contendo dentes que auxiliam na transmissão de energia. No entanto, abaixo estão algumas diferenças importantes entre os dois.
b. Os dentes da engrenagem travam enquanto os foguetes travam com uma corrente de bicicleta ou trilhos de tanques militares.
c. As engrenagens podem transmitir torque em configurações paralelas, perpendiculares e outras, enquanto os foguetes funcionam apenas ao longo de um eixo paralelo.
d. As engrenagens são mais adequadas para transmissão de curta distância, enquanto a roda dentada e a corrente funcionam bem para distâncias maiores.
e. As engrenagens transmitem torques em direções opostas. No entanto, o inverso é o caso dos foguetes.
Qual ​​é a diferença entre pinhões e engrenagens?
Onde temos duas engrenagens engrenadas, menor é o pinhão. A engrenagem geralmente atua como acionadora, enquanto o pinhão é o acionado. Há um acionamento abaixador quando o pinhão é a engrenagem de acionamento, o que resulta em saída de velocidade mais baixa, mas torque aumentado.
Quais são os melhores equipamentos?
Os diferentes tipos de engrenagens são mais adequados para diferentes funções, dependendo dos requisitos de especificação e necessários. No entanto, as engrenagens de dentes retos continuam a ser as engrenagens mais utilizadas. Eles atingem alta precisão e são relativamente fáceis de fabricar.