Um guia para diferentes tipos de engrenagens mecânicas

Tipos de engrenagens mecânicas
Jack Mentira Especialista em usinagem CNC

Especialize-se em fresagem cnc, torneamento cnc, impressão 3d, fundição de uretano, ferramentaria rápida, moldagem por injeção, fundição de metal,


As engrenagens são componentes essenciais dos motores; são dispositivos mecânicos que proporcionam uma mudança no torque e na velocidade das máquinas. Existem várias engrenagens, cada uma com seu conjunto único de necessidades e padrões. Esses critérios e especificações podem variar de muito básicos a muito complicados.

Embora seja comum que muitas engrenagens se unam para construir máquinas sofisticadas, nem sempre esse é o cenário. Por exemplo, as engrenagens podem ser encontradas em dispositivos básicos, como relógios, onde são usadas para controlar o ritmo em que os ponteiros do relógio se movem. Este post passará pelos muitos usos de engrenagens mecânicas e explore os tipos disponíveis. Avante com a leitura!

O que são engrenagens?

A transmissão de torque e velocidade é realizada através do uso de engrenagens, que são dispositivos mecânicos giratórios com dentes. As engrenagens usadas em sistemas mecânicos são geralmente cilíndricas e possuem conjuntos de dentes ao redor do corpo. Transmissão refere-se ao estado de ter duas ou mais engrenagens trabalhando em uníssono uma com a outra. Alterações na velocidade ou torque resultam diretamente da transmissão de potência.

Quais são as vantagens das engrenagens?

  • As propriedades mecânicas das engrenagens são muito fortes. Portanto, eles podem suportar cargas mais altas.
  • Uma mudança nas relações de velocidade é possível com a ajuda de uma caixa de engrenagens.
  • Eles funcionam bem em baixas velocidades.
  • Transmissão de energia eficiente.
  • Eles são adequados para a transmissão de altos valores de torque.
  • As engrenagens requerem apenas lubrificação diária, portanto, pouca atenção é dada à manutenção.
  • Eles são altamente duráveis, então o sistema de engrenagens pode ser usado por um longo tempo.

Quais são as desvantagens das engrenagens?

  • Pode ser barulhento, especialmente em altas velocidades.
  • Eles não se encaixam quando o eixo está longe.
  • As engrenagens não são ideais para transmissão de movimento de longa distância.
  • Eles não são flexíveis.

Diferentes tipos e aplicações de engrenagens

Quando se trata de mecânica, classificar as engrenagens em diferentes categorias depende do arranjo de seus dentes, da função que eles fornecem e da maneira como o movimento é transmitido. Os tipos essenciais de engrenagem são mostrados abaixo.

Engrenagem de dentes retos

Quando o eixo de acionamento e o eixo de acionamento são paralelos, uma engrenagem de dentes retos transferirá potência dentro do mesmo plano que o eixo de acionamento. Engrenagens de dentes retos têm dentes que estão alinhados paralelamente ao eixo do eixo. Por causa disso, ele pode transferir energia ao longo de um eixo paralelo sempre que entrar em contato com outra engrenagem de dentes retos. Um dos tipos mais populares de engrenagens, eles são usados em várias indústrias, incluindo automóveis, sistemas de transporte, bombas e motores de engrenagem, retardadores de velocidade e outros dispositivos semelhantes.

Aplicações da engrenagem de dentes retos

Este tipo de engrenagem é amplamente utilizado em uma variedade de aplicações mecânicas por sua variedade de relações de velocidade, como máquinas de usinas de energia, equipamentos de manuseio de materiais, relógios, bombas, sistemas de irrigação e lavadoras e secadoras de roupas. Múltiplas (ou seja, mais de duas) engrenagens de dentes retos podem se encaixar perfeitamente em um trem de engrenagens para oferecer maior redução de engrenagem se a aplicação assim o exigir.

Engrenagens helicoidais

Ao contrário das engrenagens de dentes retos, que têm seus dentes alinhados paralelamente ao eixo, engrenagens helicoidais contêm seus dentes ajustados em uma inclinação para o eixo. Durante a transmissão, vários dentes entram em contato uns com os outros. Como consequência direta disso, as engrenagens mecânicas helicoidais são capazes de suportar cargas maiores. Além disso, como as cargas são distribuídas de forma mais uniforme, elas produzem menos vibrações e sons durante a operação. Além disso, por haver menos atrito, estão sujeitos a situações que reduzem o desgaste.

O tipo de engrenagem helicoidal pode ser dividido em:

  • Engrenagem de parafuso
  • Equipamento espinha de peixe
  • Engrenagem helicoidal simples ou dupla

Aplicações de Engrenagens Helicoidais

  • Automóveis
  • Bombas de água
  • Misturadores

Engrenagem cônica

Engrenagens cônicas têm um perfil de cone, e seus dentes estão dispostos ao redor do cone. Eles agem como um transmissor de força entre eixos perpendiculares entre si. Isso se refere a eixos que se encontram em ângulos retos (90 graus). Por outro lado, as engrenagens cônicas são caras. Eles não transferem um torque substancial para seu tamanho da mesma forma que as configurações de eixos paralelos.

O tipo de engrenagens cônicas pode ser dividido em:

  • Engrenagens de esquadria
  • Engrenagens Cônicas Espirais
  • Engrenagens da coroa
  • Engrenagens cônicas Zerol®
  • Engrenagens Hipóides
  • Engrenagens cônicas retas

Aplicações de engrenagens cônicas

  • Sistemas de rega
  • Trituradores
  • Misturadores

Engrenagem helicoidal

UMA engrenagem helicoidal tem um corte em forma de parafuso no eixo (o sem-fim) e engrena com outra engrenagem (roda sem-fim). Essa engrenagem transfere energia usando eixos que não se cruzam e formam ângulos retos. A engrenagem funciona estabelecendo contato deslizante entre si, o que resulta em atrito reduzido e uma rotação mais suave e menos barulhenta. Portanto, eles são adequados para uso em aplicações que envolvem grandes choques. No entanto, devido à sua baixa eficiência, seu emprego é limitado a aplicações que precisam de energia mínima.

Aplicações de engrenagens sem-fim

  • Pequenos transportadores
  • Equipamentos de embalagem
  • Máquinas agrícolas

Engrenagem de cremalheira e pinhão

Não é incomum ver engrenagens de pinhão e cremalheira em pares. São formados por duas engrenagens circulares, o pinhão e a cremalheira (uma engrenagem linear), que engatam uma na outra. Eles são capazes de converter movimento rotativo em movimento linear. Essas engrenagens são frequentemente vistas nos sistemas de direção de muitos tipos de veículos. É possível utilizar engrenagens retas ou helicoidais em um sistema de cremalheira e pinhão. 

Aplicações de cremalheira e pinhão

  • Balanças
  • O sistema de direção dos automóveis
  • Sistemas de transferência

Engrenagem Epicíclica

Um par de engrenagens posicionadas de modo que o centro de uma engrenagem gire em torno do cubo da outra engrenagem constitui um trem de engrenagens epicíclico, muitas vezes referido como um conjunto de engrenagens planetárias. Os círculos primitivos das engrenagens do planeta e do sol rolam sem escorregar por causa de um transportador que liga seus centros e os gira. Um caminho epiciclóide é traçado por um ponto no círculo primitivo da engrenagem planetária. A engrenagem solar é imóvel e a(s) engrenagem(ões) planetária(s) giram em torno dela neste modelo simples.

Aplicações da Engrenagem Epicíclica

Uma aplicação frequente de trens de engrenagens epicíclicos é realizar uma grande redução em um pequeno espaço. Às vezes, esse tipo de engrenagem é usado em tratores e equipamentos de construção para oferecer alto torque às rodas motrizes.

Engrenagem Interna

Uma engrenagem com seus dentes esculpidos na superfície interna de um cilindro é chamada de engrenagem interna– esse tipo de engrenagem combina com engrenagens retas. A fresadora típica utilizada na fabricação de engrenagens de dentes retos não pode ser empregada em sua fabricação devido à forma de saída. Na maioria dos casos, é produzido usando um formador de engrenagens (também conhecido como máquina de moldagem de engrenagens) equipado com um cortador de pinhão.

Aplicações de Engrenagem Interna

A aplicação mais comum de engrenagens internas é para trens de engrenagens planetárias ou redutores de engrenagens, consistindo de um transportador, várias engrenagens retas (chamadas engrenagens planetárias) e uma engrenagem solar central que gira dentro da engrenagem interna.

Uma breve conclusão das características das engrenagens por tipo

TiposCaracterísticasVantagensDesvantagensFormulários
Engrenagem de dentes retosTipo de engrenagem mais comum
Dentes retos cortados ou inseridos paralelamente ao eixo da engrenagem
Configuração para eixos paralelos
Corpo de engrenagem redondo
Compatível com engrenagens de dentes retos, engrenagens internas ou cremalheira e pinhão
Alta eficiência e precisão
Fácil de fabricar
Sem impulso
Capaz de suportar altas cargas em altas velocidades
Os dentes da engrenagem estão sujeitos a alta tensão devido ao design do perfil do dente
Pode causar ruído em alta velocidade
Automotivo
Relógios
Pequenos transportadores
Engrenagens helicoidaisCorpo de engrenagem redondo
Use para configuração de eixos paralelos
Os dentes torcem em um ângulo ao redor do corpo da engrenagem
Disponível em projetos de hélice simples e dupla
Disponível em designs de mão direita e mão esquerda
O engajamento progressivo reduz as cargas de choque
Operação mais suave com menos ruído
Capaz de lidar com cargas maiores
Projetos menos eficientesMais complexos e custos de fabricação mais altos
Produtos com design de hélice simples têm alto empuxo, mas hélices duplas não.
Misturadores
Automóveis
Bombas de água
Engrenagem cônicaCorpo de engrenagem cônico
Configuração para eixos de interseção
Disponível em espiral, reto e Zerol® desenhos de bisel
Engrenagens cônicas espirais: design de engrenagem cônica mais simples, mais fácil de fabricar
Engrenagens cônicas espirais: engrenamento progressivo dos dentes, baixas cargas de choque, ruído e vibração
Zerol® Engrenagens cônicas: mais silenciosas e suaves do que as engrenagens cônicas retas e capazes de girar em ambas as direções, ao contrário das engrenagens cônicas espirais
Alta pressão, impacto e ruído
Projeto mais complicado
Custos de fabricação mais altos
Trituradores
Misturadores
Sistemas de rega
Engrenagem helicoidalO par de engrenagens é composto por uma engrenagem circular e uma engrenagem em forma de parafuso
Para configurações de eixo sem interseção e não paralelo
Mecanismo de travamento automático
Grandes reduções de engrenagens e relações de transmissão
Operação silenciosa e suave
Muito atrito
Baixa eficiência de transmissão
Pequenos transportadores
Máquinas agrícolas
Engrenagem de cremalheira e pinhãoO par de engrenagens consiste em uma cremalheira e uma engrenagem cilíndrica
Use para configuração de eixos paralelos
Rack com engrenagens retas ou helicoidais
Altera o movimento rotativo para movimento linear ou vice-versa
Design simples
Fácil de fabricar
Capaz de lidar com cargas maiores
Há muita folga entre os dentes de engrenamento
Devido ao design do perfil do dente, o atrito e a pressão das engrenagens são altos
A transmissão não pode continuar indefinidamente em uma direção
Balança
Direção automotiva
Engrenagem epicíclicaComposto por duas ou mais engrenagens montadas de modo que o centro de uma engrenagem gire em torno do centro da outra
Também conhecido como trem de engrenagens planetárias com movimentos relativos de eixos
Leve
Estrutura compacta
Densidade de alta potência
Eficiência relativamente baixa
A perda de lubrificação que leva à falha ao operar em altas velocidades porque o lubrificante é jogado fora
Comumente usado em transmissões automáticas automotivas
Engrenagem internaÉ feito com formador de engrenagem (ou máquina de modelagem de engrenagem) equipado com um cortador de pinhãoRelação de redução de alta velocidade
Baixa vibração
Baixo custo para todo o layout do trem
Geralmente é muito mais caro fazer engrenagens internas de dentes helicoidais
Devido à espessura do anel, alcançar alta precisão é meio difícil
Transmissões de potência de veículos híbridos
Geradores de turbina
Braços robóticos

Aplicação de Diferentes Tipos de Engrenagens

As engrenagens são empregadas em vários dispositivos e sistemas mecânicos em toda a indústria. Uma ampla gama de diferentes tipos de engrenagens é amplamente utilizada em áreas residenciais, comerciais e industriais, incluindo:

  • Marinho
  • Automóveis
  • Aeronaves
  • Relógios
  • Bombas
  • Usinas de energia
  • Equipamentos para manuseio de materiais
  • Instrumentação de medição

Uma das engrenagens mais utilizadas é a caixa de engrenagens, que é um dispositivo formado por engrenagens dentro de um invólucro ou carcaça. Esses dispositivos utilizam vários tipos de engrenagens – incluindo engrenagens cônicas, helicoidais, sem-fim e de dentes retos – e são projetados para executar tarefas específicas de movimento ou transmissão de energia dentro dos sistemas da máquina, desde a mudança de velocidade e torque até a mudança da orientação do eixo de saída. Como a maioria dos sistemas de engrenagens, as caixas de engrenagens têm uso extensivo, como em automóveis e outros veículos motorizados.

Processos de fabricação de engrenagens

A fabricação de engrenagens envolve um processo de fabricação de engrenagens com uma série de processos. Os principais processos podem ser simplesmente divididos em:

  1. Forjamento
  2. Extrusão e trefilação a frio
  3. Metalurgia do pó
  4. Apagamento
  5. Usinagem de engrenagens

A usinagem geralmente é feita para atingir a forma e o tamanho desejados da engrenagem. Uma vez que a engrenagem é produzida, tratamentos de superfície, como retificação e brunimento, podem ser usados para melhorar as características gerais da engrenagem.

Considerações sobre Projeto e Seleção de Engrenagens

As engrenagens podem ser encontradas em uma variedade de dispositivos mecânicos, e existem vários tipos e designs diferentes para escolher. As especificações e requisitos da aplicação determinam a adequação de cada tipo de engrenagem e seu projeto exato em aplicações de movimento ou transmissão de potência. Alguns dos principais fatores devem ser considerados ao projetar e selecionar as engrenagens:

  • Condições operacionais e ambientais
  • Restrições dimensionais
  • Requisitos de transmissão
  • Padrões de projeto
  • Custos

Conclusão

Depois de ler este artigo, você pode ter um conhecimento básico de engrenagens mecânicas, seus tipos, características, aplicações, processos de fabricação, considerações e aplicações comuns. Agora, você também pode ter uma ideia de qual tipo de equipamento é mais adequado para seus projetos. Então, o que você precisa pensar com cuidado é no fabricante em que você mais pode confiar e contar. Nesse caso, Runsom sempre pode ser sua primeira escolha para o seu costume fabricação de engrenagens.

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