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A expressão seguinte deve ser utilizada no dimensionamento
de pinhões com ângulo de pressão α = 20° e número de
dentes de 18 a 40.
CRITÉRIO DE DESGASTE
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Em que:
b1 - largura do dente do pinhão [mm].
d01 - diâmetro primitivo do pinhão [mm].
MT – momento torçor no pinhão [N/mm].
Padm - pressão admissível [MPa (N/mm2)].
- relação de transmissão Z2/Z1 [adimensional].
φ - fator de serviço (consultar tabela)[adimensional].
CRITÉRIO DE DESGASTE
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Em que:
np - rotação do pinhão [rpm].
h - duração do par [horas].
HB - dureza Brinell [N/mm2].
PRESSÃO ADMISSÍVEL (Padm)
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TABELA DE DUREZA BRINELL OBSERVAÇÃO
Os aços SAE 4320, SAE 4340, SAE 8620 e SAE 8640,
quando submetidos a tratamento térmico, podem atingir
dureza superior à especificada na tabela, sendo necessária a
utilização da escala Rockwell C (HRC), uma vez que o limite
máximo da escala Brinell é 600 N/mm2.
Nestes casos, utiliza-se a escala de conversão de dureza,
mesmo tendo-se conhecimento de que o valor de dureza
equivalente na escala Brinell é apenas comparativo.
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MÓDULOS NORMALIZADOS DIN 780
Supondo que, ao estimar o módulo, ele se encontre
na faixa de 1,0 a 4,0 mm. Neste intervalo, os módulos
normalizados são: 1,00; 1,25; 1,50; 1,75; ... 3,50;
3,75; 4,00. Como se nota, há um incremento de 0,25
para os módulos normalizados da faixa.
Os módulos normalizados na faixa de 1,0 a 4,0 (mm)
são: 1,00; 1,25; 1,50; 1,75; 2,00; 2,25; 2,50; 2,75;
3,00; 3,25; 3,50; 3,75; 4,00.
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CRITÉRIO DE RESISTÊNCIA
À FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
Somente o dimensionamento ao critério de desgaste
é insuficiente para projetar a engrenagem. É
necessário que seja verificada a resistência à flexão
no pé do dente. A engrenagem estará apta para
suportar os esforços da transmissão, quando a
tensão atuante no pé do dente for menor ou igual à
tensão admissível do material indicado.
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CARGA TANGENCIAL (Ft)
A carga tangencial (Ft) é responsável pelo movimento
das engrenagens, sendo também a carga que origina
momento fletor, tendendo a romper por flexão o pé do
dente.
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CARGA TANGENCIAL (Ft)
Em que:
Ft - força tangencial [N].
MT – torque [Nmm].
r0 - raio primitivo da engrenagem [mm].
d0 - diâmetro primitivo da engrenagem [mm].
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TENSÃO DE FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
A tensão atuante no pé do dente deve ser menor ou
igual à tensão admissível do material indicado
(consulta tabela).
A fórmula que determina a intensidade da tensão é a
que segue:
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TENSÃO DE FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
Em que:
σmáx - tensão máxima atuante na base do dente
[N/mm2].
Ft - força tangencial [N].
mn - módulo normalizado [mm].
b - largura do dente do pinhão [mm].
φ - fator de serviço (tabela AGMA) [adimensional].
q - fator de forma (adimensional).
σmaterial - tensão admissível do material [N/mm2].
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FATOR DE FORMA q
Se o número de dentes for um valor intermediário,
torna-se necessária uma interpolação. Exemplo:
engrenagem externa com 31 dentes.
Para a engrenagem com 28 dentes o fator de forma
corresponde a q = 3,1, enquanto para engrenagem
com 34 dentes o fator corresponde a q = 3,0.
O incremento do fator q da engrenagem de 34
dentes para a engrenagem de 28 dentes é
determinado pela relação entre a diferença dos
fatores e o número de variações do conjunto.
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TENSÃO ADMISSÍVEL σ
O projeto ideal é aquele em que a tensão atuante no
pé do dente está bem próxima da tensão admissível
no seu limite inferior.
Se a tensão atuante estiver acima da tensão
admissível σ, a engrenagem pode não suportar a
transmissão, vindo a se romper na base do dente
prematuramente.
Se, por outro lado, a tensão atuante estiver bem
aquém da tensão admissível, a engrenagem estará
super dimensionada, tornando-se antieconômica.
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS
No dimensionamento de um par de engrenagens, o
pinhão (engrenagem menor) é o dimensionado, pois
se ele resistir ao esforço aplicado, a coroa
(engrenagem maior) suportará com folga a mesma
carga por ser uma engrenagem maior.
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.3) Pressão admissível (Padm).
1.3.1) Fator de durabilidade (W).
HB - dureza Brinell obtém-se na tabela de conversão
de dureza (Anexos F e G).
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.4) Fator de serviço (φ).
Obtém-se na tabela Agma.
1.5) Volume mínimo do pinhão.
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.6) Módulo do engrenamento.
O módulo do engrenamento é determinado por meio
de:
(1) (volume mínimo do pinhão)
(2)
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.6) Módulo do engrenamento.
O módulo do engrenamento é determinado pela
expressão do diâmetro primitivo.
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.6) Módulo do engrenamento.
O módulo a ser utilizado será o normalizado mais
próximo ao módulo calculado, que será obtido por
meio da tabela de módulos normalizados DIN 780.
mn =módulo normalizado (módulo da ferramenta que
vai usinar a engrenagem).
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1) CRITÉRIO DE PRESSÃO (DESGASTE)
1.7) Diâmetro primitivo (recalculado).
Definido o módulo da ferramenta, é recalculado o
diâmetro primitivo por intermédio de:
1.8) Largura do pinhão.
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2) CRITÉRIO DE RESISTÊNCIA À
FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
A tensão máxima no pé do dente é expressa por
meio de:
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2) CRITÉRIO DE RESISTÊNCIA À
FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
2.1) Força tangencial (FT).
2.2) Fator de forma (q)
Obtém-se em f(Z).
2.3) Fator de serviço (φ)
O mesmo do item 1.4.
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2) CRITÉRIO DE RESISTÊNCIA À
FLEXÃO NO PÉ DO DENTE
2.4) Módulo normalizado (mn)
O mesmo do item 1.6.
2.5) Largura do pinhão (b)
O mesmo do item 1.8.
2.6) Tensão máxima atuante no pé do dente
(σmáx).
2.7) Análise do dimensionamento.
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