Engrenagens são componentes essenciais em uma ampla gama de máquinas, responsáveis por transmitir potência e movimento entre eixos rotativos. Enquanto engrenagens externas, com dentes na superfície externa engrenando com outras engrenagens, são o tipo mais comum, engrenagens internas oferecem vantagens distintas por terem dentes cortados na superfície interna.
Este guia abrangente explora as principais diferenças entre engrenagens internas e externas em várias dimensões. Os tópicos abordados incluem localização e perfil dos dentes, direção de rotação, aplicações típicas, requisitos de espaço, processos de fabricação, considerações de custo e características de torque e desempenho.
O que é uma engrenagem externa
Uma engrenagem externa, também conhecida como engrenagem reta, é um tipo de engrenagem cilíndrica onde os dentes estão localizados na circunferência externa do corpo da engrenagem. Os dentes das engrenagens externas projetam-se radialmente para fora e engrenam com os dentes de outra engrenagem externa em um par de engrenagens. Quando duas engrenagens externas estão engrenadas, elas giram em direções opostas.
Engrenagens externas são o tipo mais comum de engrenagem usado em sistemas de transmissão de energia mecânica. Elas transferem eficientemente movimento rotacional e energia entre eixos paralelos. O perfil de dente involuto usado em engrenagens externas modernas permite transferência de movimento suave e de velocidade constante e estresse reduzido nos dentes da engrenagem.
O que é uma engrenagem interna
An engrenagem interna, também conhecido como engrenagem anular ou engrenagem anelar, apresenta dentes cortados na superfície interna de um cilindro ou disco. Os dentes de uma engrenagem interna apontam radialmente para dentro, em direção ao centro do corpo da engrenagem. As engrenagens internas engrenam com as externas e, quando engrenadas, ambas giram na mesma direção.
Engrenagens internas oferecem vantagens únicas em determinadas aplicações. Elas permitem projetos mais compactos em comparação com arranjos de engrenagens externas, pois a engrenagem externa pode ser enreductoresda dentro da engrenagem interna. Essa configuração é frequentemente usada em engrenagem planetária sistemas. A capacidade de carga das engrenagens internas é normalmente maior do que a das engrenagens externas de tamanho similar devido à maior área de contato entre os dentes da engrenagem.
Diferenças entre engrenagens internas e externas
Localização dos dentes (externo vs. interno)
A principal diferença entre engrenagens externas e internas está na localização dos dentes. Engrenagens externas têm dentes na periferia externa do corpo da engrenagem, enquanto engrenagens internas têm dentes na superfície interna.
Perfil do dente (convexo vs. côncavo)
Engrenagens externas apresentam perfis de dentes convexos, ou seja, as superfícies dos dentes se curvam para fora. Em contraste, as engrenagens internas têm perfis de dentes côncavos, com as superfícies dos dentes curvadas para dentro. Os dentes convexos de uma engrenagem externa malha de engrenagens com os dentes côncavos de uma engrenagem interna, permitindo uma transmissão de potência eficiente entre os dois.
Direção de rotação (oposta vs. igual)
Quando uma engrenagem externa engrena com outra engrenagem externa, elas giram em direções opostas. No entanto, quando uma engrenagem externa engrena com uma engrenagem interna, ambas giram na mesma direção.
Aplicações típicas
Engrenagens externas são amplamente utilizadas em diversas máquinas e sistemas mecânicos, incluindo transmissões automotivas, reductoress de engrenagens industriaise ferramentas elétricas. São adequadas para aplicações que exigem redução de velocidade, multiplicação de torque ou alteração da direção de rotação entre eixos paralelos.
Engrenagens internas encontram aplicações onde o espaço é limitado e projetos compactos são necessários. São comumente utilizadas em sistemas de engrenagens planetárias, como transmissões automáticas em veículos, onde múltiplas engrenagens são dispostas em torno de uma engrenagem solar central. Engrenagens internas também são utilizadas em mecanismos de içamento, motores de aeronaves e sistemas de propulsão marítima.
Requisitos de espaço
Uma das principais vantagens das engrenagens internas é seu potencial de economia de espaço. Quando uma engrenagem externa engrena com uma engrenagem interna, uma parte do diâmetro da engrenagem externa pode ser aninhada dentro da engrenagem interna. Esse arranjo resulta em um sistema de engrenagens mais compacto em comparação ao uso de duas engrenagens externas de tamanho e contagem de dentes equivalentes.
Fabricação e Custo
Engrenagens externas são geralmente mais fáceis e menos caras de fabricar em comparação com engrenagens internas. Os processos de usinagem para cortar dentes na superfície externa de uma engrenagem externa, como fresagem ou modelagem, são bem estabelecidos e amplamente disponíveis.
Engrenagens internas, por outro lado, exigem ferramentas especializadas e técnicas de usinagem para cortar dentes na superfície interna. O processo de fabricação de engrenagens internas é mais complexo e frequentemente envolve brochamento ou usinagem por descarga elétrica (EDM). Como resultado, engrenagens internas tendem a ser mais caras de produzir do que engrenagens externas.
Torque e desempenho
Engrenagens internas têm uma área de contato maior entre os dentes de engrenamento em comparação com engrenagens externas de tamanho similar. Essa área de contato aumentada permite que engrenagens internas transmitam torques mais altos e lidem com cargas maiores. A capacidade de carga de engrenagens internas é tipicamente 20-50% maior do que a de engrenagens externas equivalentes.
No entanto, a velocidade de deslizamento entre os dentes de uma engrenagem interna e sua engrenagem externa correspondente é maior do que entre duas engrenagens externas. Essa velocidade de deslizamento aumentada pode levar a maior atrito e desgaste, especialmente em altas velocidades de rotação. Portanto, as engrenagens internas são geralmente mais adequadas para aplicações com velocidades moderadas a baixas e altos requisitos de torque.
