A norma AGMA 2101-D04 é um guia para o cálculo da capacidade de carga em engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais, com foco na determinação da tensão de flexão e da tensão de contato nos dentes. Esses cálculos são essenciais para dimensionar engrenagens com segurança e garantir sua durabilidade, com base em uma série de fatores e coeficientes que ajudam a calcular a tensão admissível e a vida útil. Abaixo apresento os principais parâmetro para realizar esses cálculos de acordo com a norma.

Cálculo da Tensão de Flexão no Dente

Parâmetros Necessários para o Calculo de Tensão de Flexão no Dente:

• Tensão de Flexão:A tensão gerada no dente devido à flexão no pé do dente.
• Força Tangencial Transmitida: Responsável por induzir a flexão no dente no ponto de contato no círculo primitivo.
• Fator de Sobrecarga (Ko): Ajusta para picos de carga ou sobrecargas momentâneas.
• Fator Dinâmico (Kv): Leva em conta os efeitos de vibração e oscilações de carga.
• Fator de Tamanho (Ks): Ajusta a tensão de flexão com base no tamanho do dente.
• Largura da Face (b): Necessário para o calculo de tensão e dimensionamento do volume minimo do dente.
• Fator de Distribuição de Carga (KH): Corrige para uma distribuição de carga não uniforme ao longo da face do dente.
• Fator de Espessura de Aro (KB): Aplicável para a resistência em engrenagens com aro fino.
• Fator Geométrico para Flexão (YJ): Leva em conta a forma do dente e a geometria do par engrenagem.
• Módulo Métrico Transversal (mt): Define o tamanho dos dentes.

A tensão de flexão nominal é calculada a partir da força tangencial Wt, largura e modulo, sendo ajustada pelos fatores Ko, Kv, Ks, KH, KB e YJ, obtendo uma tensão final compatível com as condições reais de operação.

Cálculo da Tensão Admissível de Flexão

Os parâmetros necessários para o calculo da tensão de flexão admissível são:

• Tensão de Flexão Admissível: É o limite de tensão seguro para flexão.
• Resistência à Fadiga na Flexão (St): Resistência do material à fadiga sob tensões de flexão.
• Fator de Ciclagem para Flexão (YN): Corrige a tensão admissível considerando o número de ciclos de carregamento.
• Fator de Temperatura (Yθ): Ajusta a tensão para as condições térmicas específicas da aplicação.
• Fator de Confiabilidade (YZ): Ajuste adicional para aumentar a confiabilidade do cálculo.
• Fator de Segurança AGMA (SF): Representa a margem de segurança para a tensão de flexão, calculada como a razão entre a tensão de flexão admissível e a tensão de flexão calculada .

Para o calculo da tensão de flexão admissível, aplicam-se os fatores YN, Yθ, e YZ para corrigir a resistência St, obtendo a tensão de flexão admissível.

Cálculo da Tensão de Contato no Dente

Parâmetros Necessários para o Cálculo da Tensão de Contato no Dente

• Tensão de Contato: Representa a tensão de contato na superfície do dente.
• Fator de Sobrecarga (Ko): Ajusta para picos de carga ou sobrecargas momentâneas.
• Fator Dinâmico (Kv): Leva em conta os efeitos de vibração e oscilações de carga.
• Fator de Tamanho (Ks): Ajusta a tensão com base no tamanho do dente.
• Coeficiente Elástico (ZE): Influencia o cálculo considerando o módulo de elasticidade dos materiais.
• Fator de Condição Superficial (ZR): Ajusta a tensão para o acabamento superficial do dente.
• Diâmetro Primitivo do Pinhão (dw1): Diâmetro no círculo primitivo, fundamental para o cálculo da área de contato.
• Fator Geométrico para Contato (ZI): Considera a geometria da superfície de contato entre os dentes.

A tensão de contato é calculada com base na força tangencial e nos parâmetros ZE, ZR, dw1, e ZI, além dos fatores Ko e Kv para obter um valor final compatível com as condições operacionais.

Cálculo da Tensão Admissível de Contato

Parâmetros Necessários para o Cálculo da Tensão Admissível de Contato

• Tensão de Contato Admissível: É o limite seguro para tensão de contato.
• Resistência à Fadiga na Compressão (Sc): Resistência à fadiga sob compressão.
• Fator de Ciclagem para Contato (ZN): Ajusta a tensão admissível para o número de ciclos de carga.
• Fator de Razão de Dureza (ZW): Ajuste relacionado à dureza superficial do material.
• Fator de Temperatura (Yθ): Ajusta a tensão para as condições térmicas específicas da operação.
• Fator de Confiabilidade (YZ): Adiciona confiabilidade ao cálculo da tensão admissível.
• Fator de Segurança AGMA (SH): Razão entre a tensão admissível e a tensão calculada de contato, garantindo a segurança estrutural.

A tensão de contato admissível é calculada aplicando os fatores ZN, ZW, Yθ, e YZ sobre esistência à Fadiga na Compressão (Sc), obtemos a tensão admissível de contato com o fator de segurança SH para garantir a resistência e durabilidade sob condições operacionais.

Comparação dos Fatores de Segurança

Fator de Segurança para Flexão (SF): é a razão entre a tensão admissível de flexão σadm e a tensão calculada σ.

Fator de Segurança para Contato (SH): é a razão entre a tensão admissível de contato σcadm e a tensão calculada σC.

Ambos os fatores SF e SH devem ser superiores a 1, garantindo margens de segurança para evitar falhas prematuras.