As engrenagens cilíndricas de dentes retos são amplamente usadas em transmissões mecânicas devido ao design simples, fácil fabricação e alta capacidade de transmitir torque entre eixos paralelos, sendo ideais para diversas aplicações industriais e automotivas.

Conceito Base

A forma dos dentes segue uma curva envolvente, garantindo que a transmissão de movimento ocorra com uma velocidade angular constante entre os eixos. Esse perfil de dente minimiza o impacto e o desgaste, enquanto maximiza a eficiência do sistema.

Forças Atuantes no Dente de uma Engrenagem

Ao projetar um par de engrenagens, é importante estabelecer dados iniciais como: Potência, rotação, medidas de diâmetro, numero de dente e módulo. Esses dados são necessários para o dimensionamento do par e calcular as forças atuantes no dentes. As forças atuante em engrenagem ciclindricas de dentes retos são:

• Força resultante (Fr): é a componente de força que atua com base no ângulo de pressão do dente.
• Força tangencial (Ft): responsável pela transmissão de torque.
• Força radial (Fr): atua no sentido de afastar as engrenagens.

Essas forças devem ser determinadas para avaliar a resistência dos dentes e, posteriormente, para dimensionar adequadamente eixos e mancais que suportarão essas cargas.

Passo a Passo: Cálculo da Força no Dente de Engrenagem

1. Determinar o Torque Transmitido: Esse valor geralmente é fácil de se obter, visto que a potência do motor e a rotação foram estimado no projeto básico.
2. Calcular a Força Tangencial: A força tangencial é a responsável por transmitir o torque ao par de engrenagem.
3. Calcular a Força Radial (Fr): A força radial pode ser obtida a partir da força tangencial ou a partir da força resultante, utilizando o ângulo de pressão do dente.

Aplicação nas Análises dos Componentes Periféricos

As forças tangencial e radial são essenciais para o cálculo dos componentes periféricos, como eixos-arvores e mancais. O eixo-arvore que suporta a engrenagem deve ser dimensionado para resistir às forças de flexão e torção resultantes dessas forças, enquanto os mancais precisam suportar as cargas radiais aplicadas pela engrenagem.

Ao calcular a resistência de eixos e mancais, devem-se considerar:

• Tensão de flexão devido à força radial.
• Tensão de torção gerada pela força tangencial.
• Fator de segurança, que garante que os componentes não falhem sob as condições de carga operacional, promovidas por tensão alternate ou repetida.

Adelgaçamento no Flanco do Dente (Desgaste)

O flanco do dente da engrenagem é a área de contato entre os dentes acoplados. Durante o funcionamento contínuo, ocorre atrito entre essas superfícies, o que resulta em desgaste, conhecido como adelgaçamento no flanco do dente. Ele pode ser agravado por:

• Cargas excessivas: se a força aplicada no dente exceder a capacidade de suporte do material, ocorrerá um desgaste acelerado.
• Lubrificação inadequada: a falta de uma lubrificação eficiente aumenta o atrito entre os dentes.
• Desalinhamento: engrenagens mal alinhadas podem gerar contato irregular entre os dentes, concentrando o desgaste em áreas específicas.

Para minimizar o adelgaçamento no flanco do dente, recomenda-se o uso de materiais resistentes ao desgaste, lubrificação e o dimensionamento correto, não utilizando poucos dentes na engrenagem pinhão.

Cálculo do Número Mínimo de Dentes no Pinhão

Um dos problemas mais críticos em sistemas de engrenagens é a interferência, que ocorre quando a ponta do dente de uma engrenagem entra em contato com a base do dente da engrenagem acoplada. Para evitar esse problema, deve-se garantir que o número de dentes do pinhão.

Para um ângulo de pressão de 20º, o número mínimo de dentes sem interferência é geralmente de cerca de 17 dentes no pinhão.

Cálculo do Número Máximo de Dentes na Coroa

A relação entre pinhão e coroa deve ser estabelecida de forma que o sistema mantenha uma relação de transmissão eficiente e livre de interferências. O número máximo de dentes na coroa é limitado pela relação de transmissão desejada e pelas características geométricas do sistema.

Engrenagens com muitos dentes na coroa podem ser suscetíveis à interferência e podem exigir modificações, como alívio de perfil ou ajustes no ângulo de pressão.

O dimensionamento correto das engrenagens, considerando o desgaste no flanco do dente, o número mínimo de dentes no pinhão e o número máximo de dentes na coroa, é essencial para garantir a eficiência e a durabilidade do sistema de transmissão. Esses fatores influenciam diretamente na confiabilidade e no desempenho da engrenagem, afetando a transmissão de potência e a vida útil do conjunto.