Na indústria de máquinas, as engrenagens são componentes fundamentais para a transmissão de energia. O engrenamento inadequado das engrenagens leva ao aumento do desgaste, ruído e potencial falha do equipamento. Esses problemas podem causar tempo de inatividade significativo e reparos caros, impactando seus resultados financeiros.
Este guia fornece uma visão geral abrangente de malhas de engrenagens, cobrindo sua operação, problemas comuns e manutenção. Exploraremos como garantir e verificar a malha de engrenagens adequada, fornecendo a você o conhecimento para otimizar o desempenho e a longevidade de sua máquina.
O que é uma malha de engrenagens
Engrenagem de engrenagens refere-se à maneira como duas engrenagens se interligam e transferem movimento e força entre elas. Quando as engrenagens engrenam corretamente, seus dentes rolam suavemente um sobre o outro, transmitindo potência de forma eficiente com perda mínima de energia. A interação entre a engrenagem motriz (aquela que fornece a entrada) e a engrenagem acionada (aquela que recebe a potência) é fundamental para a operação de qualquer sistema de engrenagens.
Como funciona o Gear Mesh
Quando duas engrenagens se engrenam, os dentes da engrenagem motriz aplicam força aos dentes da engrenagem movida ao longo da linha de ação. A combinação do perfil do dente e ângulo de pressão traduz essa força em movimento rotacional. À medida que as engrenagens giram, pares sucessivos de dentes entram em contato, engatando e desengatando suavemente se as engrenagens forem projetadas e instaladas corretamente.
Problemas comuns com malha de engrenagens
Padrões de desgaste
As engrenagens estão sujeitas a diferentes tipos de desgaste dependendo das condições operacionais e da lubrificação. Os três padrões primários de desgaste são:
- Desgaste Abrasivo: Causado por partículas duras ou contaminantes no lubrificante, o desgaste abrasivo aparece como arranhões finos ou polimento nas superfícies dos dentes da engrenagem. Ele remove material gradualmente, alterando os perfis dos dentes e aumentando a folga.
- Desgaste adesivo: Também conhecido como scuffing ou escoriação, o desgaste adesivo ocorre quando a lubrificação falha e os dentes da engrenagem entram em contato sob alta carga e calor. Partículas de metal são transferidas e soldadas entre superfícies, levando a escoriações severas, deformação plástica e eventual falha da engrenagem.
- Desgaste por fadiga: Ciclos de estresse repetidos causam a formação e propagação de rachaduras superficiais ou subsuperficiais, resultando em perda progressiva de material. O desgaste por fadiga é caracterizado por corrosão e lascamento (descamação) dos dentes da engrenagem.
Pites, lascas e rachaduras
Danos por fadiga de superfície se manifestam como corrosão, lascamento e rachaduras nos dentes da engrenagem. Esses problemas são causados por tensões de contato altas e repetidas que excedem o limite de resistência do material.
- Picagem: Pequenas crateras ou cavidades se formam nas superfícies dos dentes da engrenagem devido à fadiga localizada. Os pites iniciais agem como geradores de estresse, levando a danos progressivos. Pites extensos aumentam o ruído e a vibração, e podem causar falha na engrenagem.
- Descascamento: À medida que a corrosão por pites progride, grandes flocos de material de formato irregular se desprendem da superfície do dente, criando áreas lascadas. A lascagem compromete significativamente a resistência do dente da engrenagem e pode levar rapidamente à fratura da engrenagem.
- Rachaduras: As rachaduras por fadiga se formam inicialmente na superfície do dente ou abaixo dela, geralmente originadas de cavidades ou outras concentrações de estresse. As rachaduras podem se propagar mais profundamente no dente e no aro da engrenagem, levando potencialmente a uma falha catastrófica se não forem tratadas prontamente.
Desalinhamento
O alinhamento adequado entre as engrenagens de acoplamento é crucial para distribuição uniforme da carga e operação suave. O desalinhamento pode ocorrer de várias maneiras:
- Desalinhamento paralelo: Os eixos das engrenagens correspondentes são paralelos, mas não colineares, causando contato irregular dos dentes largura do rosto. Isso leva ao aumento do estresse nas extremidades dos dentes, promovendo desgaste e danos por fadiga.
- Desalinhamento angular: Os eixos das engrenagens de acoplamento não são paralelos, resultando em contato dentário não uniforme de uma extremidade à outra. Desalinhamento angular causa aumento de estresse e desgaste em uma extremidade dos dentes da engrenagem.
- Desalinhamento enviesado: Também chamado de desvio hipoide, o desalinhamento inclinado combina desalinhamento paralelo e angular, com eixos de engrenagem não sendo paralelos nem se cruzando.
O desalinhamento causa carga concentrada em regiões específicas dos dentes da engrenagem, acelerando o desgaste, danos por fadiga e aumentando o ruído e a vibração.
Sinais de engrenamento incorreto
Ruído Excessivo e Vibração
Um dos sinais mais perceptíveis de engrenamento incorreto é o ruído e a vibração excessivos durante a operação. Quando as engrenagens não estão engrenando corretamente, elas podem produzir um som característico de trituração, chocalho ou gemido mais alto do que o normal. Esse ruído geralmente é acompanhado por aumento da vibração na reductores de engrenagens ou nos componentes ao redor.
Superaquecimento
Outro indicador de engrenamento incorreto é a geração excessiva de calor na reductores de engrenagens. Engrenagens engrenadas corretamente funcionarão na temperatura operacional esperada com lubrificação suficiente. No entanto, engrenagens que não estão engrenando de forma ideal gerarão maior atrito, o que se traduz em temperaturas mais altas.
Desgaste prematuro
Engrenagens que não estão engrenando corretamente sofrerão desgaste prematuro e atípico. Com alinhamento e características de engrenamento adequados, os dentes das engrenagens devem apresentar desgaste uniforme em suas superfícies ao longo de sua vida útil esperada. Engrenagens incorretas levam a desgaste irregular e acelerado que pode assumir várias formas:
- Desgaste por escoriação ou adesivo, onde a transferência microscópica de material entre as superfícies deslizantes dos dentes causa áreas ásperas e rasgadas.
- Desgaste abrasivo devido ao desalinhamento ou lubrificação insuficiente, deixando arranhões e marcas de pontuação não orientadas na direção normal de deslizamento.
- Descamação ou corrosão induzida por fadiga, onde o material da superfície do dente se desprende devido ao alto estresse repetido devido ao contato desalinhado.
Dentes de engrenagem quebrados ou cisalhados
Em casos mais graves, o engrenamento incorreto pode levar a dentes de engrenagem quebrados ou cortados. Isso ocorre quando as engrenagens estão muito desalinhadas ou as condições operacionais excedem em muito os limites do projeto. As concentrações extremas de estresse do engrenamento inadequado podem causar fratura repentina e catastrófica dos dentes.
Dentes quebrados são mais comuns em reductoress de engrenagens com requisitos de alta velocidade e carga, onde o estresse já é elevado. Dentes cortados frequentemente ocorrem quando detritos estranhos entram na reductores de engrenagens e ficam presos entre os dentes de acoplamento, ou quando sobrecarga severa faz com que os dentes se deformem e quebrem.
Como faço para configurar a malha de engrenagens corretamente
Etapa 1: Limpe e inspecione as engrenagens
Antes de ajustar a engrenagem, limpe cuidadosamente ambas as engrenagens para remover quaisquer detritos, graxa ou contaminantes que possam interferir no processo de engrenamento. Inspecione os dentes da engrenagem para sinais de desgaste, danos ou irregularidades. Substitua quaisquer engrenagens que apresentem desgaste ou danos excessivos.
Etapa 2: Monte as engrenagens com segurança
Monte as engrenagens firmemente em seus respectivos eixos, garantindo que estejam alinhadas corretamente. Use calços ou espaçadores conforme necessário para obter o espaçamento correto entre as engrenagens. Verifique se as engrenagens estão perpendiculares entre si e se seus eixos de rotação estão paralelos.
Etapa 3: ajuste a distância central
Consulte as especificações do fabricante do equipamento para obter as recomendações Distância do centro. Ajuste a distância central movendo uma ou ambas as engrenagens ao longo de seus eixos até que a distância especificada seja alcançada.
Etapa 4: Defina a folga
A folga se refere à quantidade de folga entre os dentes da engrenagem de acoplamento. Uma pequena quantidade de folga é necessária para permitir a expansão térmica e evitar a ligação. No entanto, folga excessiva pode levar a ruído, vibração e redução da vida útil da engrenagem. Ajuste a folga movendo levemente uma engrenagem em relação à outra até que a quantidade desejada de folga seja alcançada. Os fabricantes geralmente fornecem valores de folga recomendados com base no tipo de engrenagem e na aplicação.
Etapa 5: Verifique o contato dos dentes da engrenagem
Após definir a distância central e a folga, verifique o padrão de contato entre os dentes da engrenagem. Aplique uma camada fina de composto de marcação em vários dentes de uma engrenagem. Gire as engrenagens em uma revolução completa e observe o padrão de contato na engrenagem correspondente. O padrão de contato deve ser centralizado na face do dente e cobrir uma parte significativa da superfície do dente. Se o padrão de contato estiver concentrado nas bordas ou for irregular, ajustes adicionais na distância central ou no alinhamento podem ser necessários.
Etapa 6: Verifique a operação suave
Depois que a engrenagem estiver ajustada, gire as engrenagens manualmente para garantir uma operação suave e silenciosa. Não deve haver emperramento, ruído excessivo ou vibração. Se algum problema for detectado, verifique novamente o alinhamento, a distância central e a folga, e faça os ajustes necessários.
Etapa 7: Aperte e Prenda
Após atingir a malha de engrenagens ideal, aperte todos os fixadores e mecanismos de travamento para fixar as engrenagens no lugar. Verifique se as engrenagens permanecem alinhadas corretamente e se as configurações da malha não mudaram durante o processo de aperto.
Saiba mais sobre como calcular a rigidez da malha de engrenagens e sua fórmula
As engrenagens precisam do mesmo módulo para engrenar?
Sim, as engrenagens devem ter o mesmo módulo para engrenar corretamente. O módulo é a razão entre o diâmetro do passo e o número de dentes. Engrenagens com módulos diferentes terão dentes muito grandes ou muito pequenos para se enreductoresrem, impedindo engrenamento suave e transmissão de potência.