Engrenagens cilíndricas são componentes fundamentais em sistemas de transmissão de energia. Elas são usadas em várias máquinas e indústrias por sua eficiência na transferência de movimento e torque.
Esta postagem do blog examinará diferentes tipos, designs e configurações de engrenagens cilíndricas. Abordaremos tópicos de espora e engrenagens helicoidais para perfis de engrenagens e configurações de eixos.
O que é uma engrenagem cilíndrica
Engrenagens cilíndricas são um tipo de roda dentada usada em sistemas de transmissão de energia mecânica para transferir movimento rotacional e força entre eixos paralelos ou que se cruzam. Os dentes das engrenagens cilíndricas são cortados ou formados na superfície cilíndrica de uma peça bruta de engrenagem, paralela ao eixo de rotação.
A estrutura básica de uma engrenagem cilíndrica consiste em um corpo cilíndrico ou aro com dentes uniformemente espaçados projetando-se radialmente de sua superfície. O aro é tipicamente montado em um cubo central com um furo para prender a engrenagem a um eixo. Os principais componentes incluem:
- Dentes: Os elementos de projeção que se engrenam com os dentes em uma engrenagem de acoplamento para transmitir potência. Os perfis dos dentes são comumente involutos, mas também podem ser cicloidais ou de outras formas.
- Círculo de arremesso: Um círculo imaginário que contata os círculos de passo das engrenagens conjugadas no ponto de engrenamento. O diâmetro do passo é um parâmetro de dimensionamento chave.
- Termo aditivo: A distância radial do círculo primitivo até o topo de um dente.
- Dedenda: A distância radial do círculo primitivo até o fundo do espaço entre os dentes (raiz do dente).
Tipos de engrenagens cilíndricas
Engrenagens de dentes retos
Engrenagens retas são o tipo mais comum de engrenagem cilíndrica, caracterizadas por dentes retos paralelos ao eixo do eixo. Elas são usadas para transmitir movimento entre eixos paralelos e podem ser classificadas em dois subtipos:
- Engrenagens de dentes retos externos:Essas engrenagens têm dentes na superfície externa do cilindro e são o tipo de engrenagem reta mais amplamente utilizado.
- Engrenagens de dentes retos internos: Também conhecidas como engrenagens anelares, as engrenagens cilíndricas internas possuem dentes cortados na superfície interna de um cilindro. São frequentemente utilizadas em engrenagem planetária sistemas.
Engrenagens helicoidais
Engrenagens helicoidais têm dentes cortados em um ângulo em relação ao eixo do eixo, formando um formato de hélice. Este design permite uma operação mais suave e silenciosa em comparação com engrenagens retas. Engrenagens helicoidais são usadas para transmitir movimento entre eixos paralelos ou não paralelos e podem lidar com cargas e velocidades maiores do que engrenagens retas.
Engrenagens de dupla hélice (espinha de peixe)
Engrenagens de dupla hélice, também conhecidas como engrenagens espinha de peixe, consistem em dois conjuntos de dentes helicoidais dispostos em forma de V. Essa configuração elimina cargas axiais, pois as forças geradas por cada conjunto de dentes se anulam. Engrenagens helicoidais duplas são usadas em aplicações de alta carga e podem transmitir potência entre eixos paralelos.
Engrenagens Internas
Engrenagens internas, como mencionado anteriormente, possuem dentes cortados na superfície interna de um cilindro. Podem ser projetados com dentes retos (de dentes retos) ou helicoidais e são frequentemente usados em sistemas de engrenagens planetárias ou em combinação com engrenagens externas para criar trens de engrenagens compactos.
Engrenagens sem fim
Engrenagens sem-fim consistem em um sem-fim (uma engrenagem tipo parafuso) que engrena com uma roda (uma engrenagem helicoidal). Eles são usados para transmitir movimento entre eixos não paralelos e não interseccionados, normalmente em um ângulo de 90 graus. As engrenagens sem-fim fornecem alta relações de transmissão e pode transmitir potência significativa em um espaço compacto.
Cremalheira e pinhão
Um sistema de engrenagens de cremalheira e pinhão consiste em uma engrenagem linear (cremalheira) que engrena com uma engrenagem circular (pinhão). Essa configuração converte movimento rotacional em movimento linear ou vice-versa. Engrenagens de cremalheira e pinhão são comumente usadas em sistemas de direção, atuadores lineares e máquinas CNC.
Projeto de Engrenagem Cilíndrica
Forma de Engrenagem
O formato dos dentes das engrenagens cilíndricas é definido pelo seu perfil, que pode ser:
- Envolvente: O perfil de dente mais comum, engrenagens involutas têm um formato de dente baseado na curva involuta. Este perfil fornece operação suave, alta eficiência e sensibilidade reduzida a erros de fabricação e montagem.
- Trocóide: Engrenagens trocoides têm um perfil de dente baseado na curva trocoide, que é gerada por um ponto em um círculo rolando ao longo de uma linha reta. Engrenagens trocoides são menos comuns do que engrenagens involutas, mas oferecem algumas vantagens em aplicações específicas.
- Ciclóide: Engrenagens cicloides têm um perfil de dente baseado na curva cicloide, gerada por um ponto em um círculo rolando ao longo de outro círculo. Engrenagens cicloides raramente são usadas em aplicações modernas devido ao seu complexo processo de fabricação e sensibilidade a erros.
Módulo e Número de Dentes
O módulo de uma engrenagem é a razão entre o diâmetro do passo e o número de dentes. Ele representa o tamanho dos dentes da engrenagem e é um parâmetro crítico no projeto de engrenagens. O número de dentes em uma engrenagem, junto com o módulo, determina o diâmetro do passo da engrenagem e o tamanho geral.
Ângulo de pressão
O ângulo de pressão é o ângulo entre a linha de ação (a linha ao longo da qual os dentes da engrenagem aplicam força) e a perpendicular à linha de centros (a linha que conecta os eixos da engrenagem). Os ângulos de pressão padrão para engrenagens cilíndricas são 14.5°, 20° e 25°. Ângulos de pressão mais altos resultam em dentes mais fortes, mas também aumentam a carga radial nos eixos e rolamentos.
Configurações de eixos de engrenagem
Engrenagens cilíndricas podem ser usadas em várias configurações de eixo, dependendo dos requisitos da aplicação:
Configurações paralelas
Em configurações paralelas, os eixos das engrenagens são paralelos entre si. Engrenagens de dentes retos e helicoidais são comumente usadas em configurações paralelas para transmitir movimento entre eixos.
Configurações de intersecção
Configurações de intersecção envolvem eixos de engrenagem que se cruzam em um certo ângulo, tipicamente 90°. Engrenagens cônicas, que não são engrenagens cilíndricas, são usadas em configurações de intersecção para transmitir movimento entre eixos.
Configurações não paralelas
Configurações não paralelas envolvem eixos de engrenagem que não são paralelos nem se cruzam. Engrenagens sem-fim e engrenagens helicoidais cruzadas são usadas em configurações não paralelas para transmitir movimento entre eixos em vários ângulos.
