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5172018 4-MIEM-IP-Engrenagens_1a - slidepdfcom
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 12 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Helicoidal e Dentado Curvo
2
b
R
ρsinβ
a
E0
minus
=
z
cosβdm 0m
nm
sdot=
2
n2
sinδ2
mzρ
sdot
sdot=
m
nm0 d
zmcosβ
sdot=
2
bR sinβρ a0E minussdot= sdot
Fig 9 ndash Relaccedilotildees Geomeacutetricas
Situaccedilatildeo da esquerda
Dentado obliacutequo (dentado angente)
β0 ndash acircngulo de inclinaccedilatildeo
mnm ndash moacutedulo normal meacutedio
Situaccedilatildeo da direita
Dentado espiral paloide
βm0 ndash acircngulo meacutedio da espiral
mn ndash moacutedulo normal (moacutedulo da
ferramenta)
ρ ndash raio de base da evolvente
ρE - excentricidade
b ndash largura da roda le 10mn
Para ambos os casos
Passo circular ndash ts = ms π Moacutedulo circular ndash ms = ts π = d0 z
Passo circular meacutedio ndash tsm = msm π Moacutedulo circular meacutedio ndash msm = dm z
Razatildeo de conduccedilatildeo ndash εs = R a ϕdeg (180 ms )
Bibliografia
A K Thomas ndash Die Tragfaumlhigkeit der Zahnraumlder
G Niemann ndash Tratado Teoacuterico Practico de Elementos de Maacutequinas
Maag ndash Gear Book
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 11 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Helicoidal e Dentado Curvo
we1(2)m1
1tdine1(2) yd b
δcosFK
ϕ sdotsdotsdot
sdot=
ϕ sdotsdotsdot
sdot=
em b
qFσ
nm
tdinmax
ade K K le
f max σσ le
03
(12)
(12)en(12)
βcosδcos
zz
sdot=
mt d
M2000F
sdot=
)cosδtgβcosβ
sinδ(tgαFF
1200
12
n0ta12sdotplusmnsdotsdot=
)δsintgβcosβ
cosδ(tgαFF 120
0
12n0tr12 sdotplusmnsdotsdot=
a) - Dentado obliacutequo (inclinaccedilatildeo agrave direita) b) ndash Dentado espiral (inclinaccedilatildeo agrave direita)
c) ndash Dentado curvo de evolvente (inclinaccedilatildeo agrave esquerda) d) ndash Dentado em arco de ciircunferecircncia (inclinaccedilatildeo agrave esquerda)
Fig 8 - Tipos de dentado
As engrenagens coacutenicas de dentado curvo tecircm melhor rendimento e capacidade de carga do queas de dentado recto e sobretudo fazem muito menos ruiacutedo pelo que as engrenagens de dentadorecto se utilizam apenas nos casos onde os esforccedilos e as velocidades satildeo baixos
Na praacutetica e consoante o tipo de maacutequina de talhagem utilizada as engrenagens tomam o nomede Gleason Klingelnberg Oerlikon Hipoide etc sendo e geometria exacta e a metodologia de
caacutelculo fornecida por cada fabricanteTomando por base os tipos a) e b) da Fig 8 podemos dimensionar as engrenagens coacutenicasutilizando as expressotildees seguintes
Tensatildeo nominal de desgaste
Tensatildeo nominal de rotura
Ftdin calculado tal como para as engrenagens ciliacutendricas de dentado helicoidal utilizando εs emvez de εβye q e ϕ ϕw tal como para as engrenagens ciliacutendricas utilizando zen em vez de z
Forccedila tangencial ndash
Forccedila axial ndash
Forccedila radial ndash
Se o sentido de rotaccedilatildeo e ainclinaccedilatildeo da heacutelice forem domesmo nome o sinal +corresponde ao elemento motor eo ndash ao elemento movidoSe o sentido de rotaccedilatildeo e a
inclinaccedilatildeo da heacutelice forem denome diferente o sinal +corresponde ao elemento movidoe o ndash ao elemento motor
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 10 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Fig 7
Dimensionamento
Partindo da escolha preacutevia dos nordm de dentes Z1 e Z2 e do moacutedulo m vamos calcular b agrave flexatildeo( rotura ) e ao desgaste
1 ndash Calcular M2 ndash Das relaccedilotildees geomeacutetricas tirar d01 Ze1 mm dm1 3 ndash Calcular a velocidade tangencial v4 ndash Escolher o oacuteleo de lubrificaccedilatildeo e fixar jrdquo5 ndash Estabelecer o factor de serviccedilo f s 6 ndash Calcular Ft7 ndash Escolher uma qualidade e ler na norma DIN 3962 ( em anexo ) o valor de Et 8 ndash Calcular Cdin9 ndash Calcular Ftdin 10 ndash Escolher o material Ler K base e σf 11 ndash Fixar o tempo de funcionamento ( vida )
12 ndash Calcular K ad13 ndash Calcular a pressatildeo nominal de funcionamento ( desgaste )
K e1 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye1 )K e2 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye2 )
K e le K ad ( ye1 e ye2 tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
14 ndash Calcular a tensatildeo nominal de flexatildeo no peacute do dente ( rotura )σn = Ftdin sdot q ( b sdot mm sdot e )σn le σf
( q e e tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 9 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Acircngulo de cabeccedila do cone δk1(2) δk1 = δ1 + K tg K = hk R a = m R a
se δ = 90ordm)(Z
4tgK
22
21 Z +
=
Geratriz primitiva R a 1
01a sinδ2
dR
sdot=
se δ = 90ordm4
)i(1dR
2
01a
+sdot=
Largura da roda b b le 13 sdot R a le 1 25 sdot R
m ge 8 sdot m
m le 10 sdot m
m
Nordm de dentes virtual Ze1(2) Ze1 = Z1 cos δ1 Ze2 = Z2 cos δ2
Razatildeo de transmissatildeo i i = Z2 Z1 se δ = 90ordm i = tan δ2
Forccedilas em jogo
Ft = 2000 sdot M dm Fn = Ft cos α Fr = Ft sdot tan α sdot cos δ1 Fa = Ft sdot tan α sdot sin δ1
Fig 6
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 8 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
00 ss) r
=
00 ll) r
=
00 tt) r
=
00 tt) r
=
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 5
Relaccedilotildees geomeacutetricas
Nordm de dentes Z1 Z2 Z1 = d01 m Z2 = Z1i
Moacutedulo m m = t0 π Moacutedulo meacutedio mm mm = dm Z = (R a ndash b 2) R a m cong 08m
Passo t0 = π sdot m
Espessura primitiva s0 = t0 2
Intervalo primitivo l0 = t0 2
Diacircmetro primitivo d01(2) d01 = Z1 sdot m
Diacircmetro primitivo meacutedio dm1dm2 dm1 = d01 ndash b sdot sin δ1
dm2 = dm1 sdot i
Altura de dente total activa h h = 2 sdot mCabeccedila do dente hk hk = mPeacute do dente hf hf = 11 hellip 13 sdot mAltura total do dente hz hz = 21 hellip 23 sdot mFolga sk sk = 01 hellip 03 sdot mDiacircmetro de adendum dk1dk2 dk1 = d01 + 2 sdot m sdot cos δ1 = m sdot (Z1 + 2 sdot cos δ1)
dk2 = d02 + 2 sdot m sdot cos δ2 = m sdot (Z2 + 2 sdot cos δ2)Acircngulo de pressatildeo α α0 = 20ordm Acircngulo dos eixos δ δ = δ1 + δ2
Acircngulo primitivo do cone δ1(2) no caso geral tg δ2 = sin δ (cos δ + Z1 Z2)
δ1 =δ minus δ2
se δ = 90ordm tg δ2 = Z2 Z1 = i
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 11 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Helicoidal e Dentado Curvo
we1(2)m1
1tdine1(2) yd b
δcosFK
ϕ sdotsdotsdot
sdot=
ϕ sdotsdotsdot
sdot=
em b
qFσ
nm
tdinmax
ade K K le
f max σσ le
03
(12)
(12)en(12)
βcosδcos
zz
sdot=
mt d
M2000F
sdot=
)cosδtgβcosβ
sinδ(tgαFF
1200
12
n0ta12sdotplusmnsdotsdot=
)δsintgβcosβ
cosδ(tgαFF 120
0
12n0tr12 sdotplusmnsdotsdot=
a) - Dentado obliacutequo (inclinaccedilatildeo agrave direita) b) ndash Dentado espiral (inclinaccedilatildeo agrave direita)
c) ndash Dentado curvo de evolvente (inclinaccedilatildeo agrave esquerda) d) ndash Dentado em arco de ciircunferecircncia (inclinaccedilatildeo agrave esquerda)
Fig 8 - Tipos de dentado
As engrenagens coacutenicas de dentado curvo tecircm melhor rendimento e capacidade de carga do queas de dentado recto e sobretudo fazem muito menos ruiacutedo pelo que as engrenagens de dentadorecto se utilizam apenas nos casos onde os esforccedilos e as velocidades satildeo baixos
Na praacutetica e consoante o tipo de maacutequina de talhagem utilizada as engrenagens tomam o nomede Gleason Klingelnberg Oerlikon Hipoide etc sendo e geometria exacta e a metodologia de
caacutelculo fornecida por cada fabricanteTomando por base os tipos a) e b) da Fig 8 podemos dimensionar as engrenagens coacutenicasutilizando as expressotildees seguintes
Tensatildeo nominal de desgaste
Tensatildeo nominal de rotura
Ftdin calculado tal como para as engrenagens ciliacutendricas de dentado helicoidal utilizando εs emvez de εβye q e ϕ ϕw tal como para as engrenagens ciliacutendricas utilizando zen em vez de z
Forccedila tangencial ndash
Forccedila axial ndash
Forccedila radial ndash
Se o sentido de rotaccedilatildeo e ainclinaccedilatildeo da heacutelice forem domesmo nome o sinal +corresponde ao elemento motor eo ndash ao elemento movidoSe o sentido de rotaccedilatildeo e a
inclinaccedilatildeo da heacutelice forem denome diferente o sinal +corresponde ao elemento movidoe o ndash ao elemento motor
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 10 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Fig 7
Dimensionamento
Partindo da escolha preacutevia dos nordm de dentes Z1 e Z2 e do moacutedulo m vamos calcular b agrave flexatildeo( rotura ) e ao desgaste
1 ndash Calcular M2 ndash Das relaccedilotildees geomeacutetricas tirar d01 Ze1 mm dm1 3 ndash Calcular a velocidade tangencial v4 ndash Escolher o oacuteleo de lubrificaccedilatildeo e fixar jrdquo5 ndash Estabelecer o factor de serviccedilo f s 6 ndash Calcular Ft7 ndash Escolher uma qualidade e ler na norma DIN 3962 ( em anexo ) o valor de Et 8 ndash Calcular Cdin9 ndash Calcular Ftdin 10 ndash Escolher o material Ler K base e σf 11 ndash Fixar o tempo de funcionamento ( vida )
12 ndash Calcular K ad13 ndash Calcular a pressatildeo nominal de funcionamento ( desgaste )
K e1 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye1 )K e2 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye2 )
K e le K ad ( ye1 e ye2 tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
14 ndash Calcular a tensatildeo nominal de flexatildeo no peacute do dente ( rotura )σn = Ftdin sdot q ( b sdot mm sdot e )σn le σf
( q e e tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 9 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Acircngulo de cabeccedila do cone δk1(2) δk1 = δ1 + K tg K = hk R a = m R a
se δ = 90ordm)(Z
4tgK
22
21 Z +
=
Geratriz primitiva R a 1
01a sinδ2
dR
sdot=
se δ = 90ordm4
)i(1dR
2
01a
+sdot=
Largura da roda b b le 13 sdot R a le 1 25 sdot R
m ge 8 sdot m
m le 10 sdot m
m
Nordm de dentes virtual Ze1(2) Ze1 = Z1 cos δ1 Ze2 = Z2 cos δ2
Razatildeo de transmissatildeo i i = Z2 Z1 se δ = 90ordm i = tan δ2
Forccedilas em jogo
Ft = 2000 sdot M dm Fn = Ft cos α Fr = Ft sdot tan α sdot cos δ1 Fa = Ft sdot tan α sdot sin δ1
Fig 6
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 8 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
00 ss) r
=
00 ll) r
=
00 tt) r
=
00 tt) r
=
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 5
Relaccedilotildees geomeacutetricas
Nordm de dentes Z1 Z2 Z1 = d01 m Z2 = Z1i
Moacutedulo m m = t0 π Moacutedulo meacutedio mm mm = dm Z = (R a ndash b 2) R a m cong 08m
Passo t0 = π sdot m
Espessura primitiva s0 = t0 2
Intervalo primitivo l0 = t0 2
Diacircmetro primitivo d01(2) d01 = Z1 sdot m
Diacircmetro primitivo meacutedio dm1dm2 dm1 = d01 ndash b sdot sin δ1
dm2 = dm1 sdot i
Altura de dente total activa h h = 2 sdot mCabeccedila do dente hk hk = mPeacute do dente hf hf = 11 hellip 13 sdot mAltura total do dente hz hz = 21 hellip 23 sdot mFolga sk sk = 01 hellip 03 sdot mDiacircmetro de adendum dk1dk2 dk1 = d01 + 2 sdot m sdot cos δ1 = m sdot (Z1 + 2 sdot cos δ1)
dk2 = d02 + 2 sdot m sdot cos δ2 = m sdot (Z2 + 2 sdot cos δ2)Acircngulo de pressatildeo α α0 = 20ordm Acircngulo dos eixos δ δ = δ1 + δ2
Acircngulo primitivo do cone δ1(2) no caso geral tg δ2 = sin δ (cos δ + Z1 Z2)
δ1 =δ minus δ2
se δ = 90ordm tg δ2 = Z2 Z1 = i
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 10 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Fig 7
Dimensionamento
Partindo da escolha preacutevia dos nordm de dentes Z1 e Z2 e do moacutedulo m vamos calcular b agrave flexatildeo( rotura ) e ao desgaste
1 ndash Calcular M2 ndash Das relaccedilotildees geomeacutetricas tirar d01 Ze1 mm dm1 3 ndash Calcular a velocidade tangencial v4 ndash Escolher o oacuteleo de lubrificaccedilatildeo e fixar jrdquo5 ndash Estabelecer o factor de serviccedilo f s 6 ndash Calcular Ft7 ndash Escolher uma qualidade e ler na norma DIN 3962 ( em anexo ) o valor de Et 8 ndash Calcular Cdin9 ndash Calcular Ftdin 10 ndash Escolher o material Ler K base e σf 11 ndash Fixar o tempo de funcionamento ( vida )
12 ndash Calcular K ad13 ndash Calcular a pressatildeo nominal de funcionamento ( desgaste )
K e1 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye1 )K e2 = Ftdin sdot cos δ1 ( b sdot dm1 sdot ye2 )
K e le K ad ( ye1 e ye2 tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
14 ndash Calcular a tensatildeo nominal de flexatildeo no peacute do dente ( rotura )σn = Ftdin sdot q ( b sdot mm sdot e )σn le σf
( q e e tal como para as engrenagens ciliacutendricas tomando Ze em vez de Z )
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 9 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Acircngulo de cabeccedila do cone δk1(2) δk1 = δ1 + K tg K = hk R a = m R a
se δ = 90ordm)(Z
4tgK
22
21 Z +
=
Geratriz primitiva R a 1
01a sinδ2
dR
sdot=
se δ = 90ordm4
)i(1dR
2
01a
+sdot=
Largura da roda b b le 13 sdot R a le 1 25 sdot R
m ge 8 sdot m
m le 10 sdot m
m
Nordm de dentes virtual Ze1(2) Ze1 = Z1 cos δ1 Ze2 = Z2 cos δ2
Razatildeo de transmissatildeo i i = Z2 Z1 se δ = 90ordm i = tan δ2
Forccedilas em jogo
Ft = 2000 sdot M dm Fn = Ft cos α Fr = Ft sdot tan α sdot cos δ1 Fa = Ft sdot tan α sdot sin δ1
Fig 6
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 8 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
00 ss) r
=
00 ll) r
=
00 tt) r
=
00 tt) r
=
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 5
Relaccedilotildees geomeacutetricas
Nordm de dentes Z1 Z2 Z1 = d01 m Z2 = Z1i
Moacutedulo m m = t0 π Moacutedulo meacutedio mm mm = dm Z = (R a ndash b 2) R a m cong 08m
Passo t0 = π sdot m
Espessura primitiva s0 = t0 2
Intervalo primitivo l0 = t0 2
Diacircmetro primitivo d01(2) d01 = Z1 sdot m
Diacircmetro primitivo meacutedio dm1dm2 dm1 = d01 ndash b sdot sin δ1
dm2 = dm1 sdot i
Altura de dente total activa h h = 2 sdot mCabeccedila do dente hk hk = mPeacute do dente hf hf = 11 hellip 13 sdot mAltura total do dente hz hz = 21 hellip 23 sdot mFolga sk sk = 01 hellip 03 sdot mDiacircmetro de adendum dk1dk2 dk1 = d01 + 2 sdot m sdot cos δ1 = m sdot (Z1 + 2 sdot cos δ1)
dk2 = d02 + 2 sdot m sdot cos δ2 = m sdot (Z2 + 2 sdot cos δ2)Acircngulo de pressatildeo α α0 = 20ordm Acircngulo dos eixos δ δ = δ1 + δ2
Acircngulo primitivo do cone δ1(2) no caso geral tg δ2 = sin δ (cos δ + Z1 Z2)
δ1 =δ minus δ2
se δ = 90ordm tg δ2 = Z2 Z1 = i
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 9 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
Acircngulo de cabeccedila do cone δk1(2) δk1 = δ1 + K tg K = hk R a = m R a
se δ = 90ordm)(Z
4tgK
22
21 Z +
=
Geratriz primitiva R a 1
01a sinδ2
dR
sdot=
se δ = 90ordm4
)i(1dR
2
01a
+sdot=
Largura da roda b b le 13 sdot R a le 1 25 sdot R
m ge 8 sdot m
m le 10 sdot m
m
Nordm de dentes virtual Ze1(2) Ze1 = Z1 cos δ1 Ze2 = Z2 cos δ2
Razatildeo de transmissatildeo i i = Z2 Z1 se δ = 90ordm i = tan δ2
Forccedilas em jogo
Ft = 2000 sdot M dm Fn = Ft cos α Fr = Ft sdot tan α sdot cos δ1 Fa = Ft sdot tan α sdot sin δ1
Fig 6
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 8 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
00 ss) r
=
00 ll) r
=
00 tt) r
=
00 tt) r
=
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 5
Relaccedilotildees geomeacutetricas
Nordm de dentes Z1 Z2 Z1 = d01 m Z2 = Z1i
Moacutedulo m m = t0 π Moacutedulo meacutedio mm mm = dm Z = (R a ndash b 2) R a m cong 08m
Passo t0 = π sdot m
Espessura primitiva s0 = t0 2
Intervalo primitivo l0 = t0 2
Diacircmetro primitivo d01(2) d01 = Z1 sdot m
Diacircmetro primitivo meacutedio dm1dm2 dm1 = d01 ndash b sdot sin δ1
dm2 = dm1 sdot i
Altura de dente total activa h h = 2 sdot mCabeccedila do dente hk hk = mPeacute do dente hf hf = 11 hellip 13 sdot mAltura total do dente hz hz = 21 hellip 23 sdot mFolga sk sk = 01 hellip 03 sdot mDiacircmetro de adendum dk1dk2 dk1 = d01 + 2 sdot m sdot cos δ1 = m sdot (Z1 + 2 sdot cos δ1)
dk2 = d02 + 2 sdot m sdot cos δ2 = m sdot (Z2 + 2 sdot cos δ2)Acircngulo de pressatildeo α α0 = 20ordm Acircngulo dos eixos δ δ = δ1 + δ2
Acircngulo primitivo do cone δ1(2) no caso geral tg δ2 = sin δ (cos δ + Z1 Z2)
δ1 =δ minus δ2
se δ = 90ordm tg δ2 = Z2 Z1 = i
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 8 12
Rodas Coacutenicas de Dentado Recto
00 ss) r
=
00 ll) r
=
00 tt) r
=
00 tt) r
=
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 5
Relaccedilotildees geomeacutetricas
Nordm de dentes Z1 Z2 Z1 = d01 m Z2 = Z1i
Moacutedulo m m = t0 π Moacutedulo meacutedio mm mm = dm Z = (R a ndash b 2) R a m cong 08m
Passo t0 = π sdot m
Espessura primitiva s0 = t0 2
Intervalo primitivo l0 = t0 2
Diacircmetro primitivo d01(2) d01 = Z1 sdot m
Diacircmetro primitivo meacutedio dm1dm2 dm1 = d01 ndash b sdot sin δ1
dm2 = dm1 sdot i
Altura de dente total activa h h = 2 sdot mCabeccedila do dente hk hk = mPeacute do dente hf hf = 11 hellip 13 sdot mAltura total do dente hz hz = 21 hellip 23 sdot mFolga sk sk = 01 hellip 03 sdot mDiacircmetro de adendum dk1dk2 dk1 = d01 + 2 sdot m sdot cos δ1 = m sdot (Z1 + 2 sdot cos δ1)
dk2 = d02 + 2 sdot m sdot cos δ2 = m sdot (Z2 + 2 sdot cos δ2)Acircngulo de pressatildeo α α0 = 20ordm Acircngulo dos eixos δ δ = δ1 + δ2
Acircngulo primitivo do cone δ1(2) no caso geral tg δ2 = sin δ (cos δ + Z1 Z2)
δ1 =δ minus δ2
se δ = 90ordm tg δ2 = Z2 Z1 = i
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 7 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Helicoidal
a0 mZd sdot=
0
na cos
mm
β =
0
td
M2000F
sdot=
0
tn cos
FF
β =
0
ntr cos
tgFF
β
α sdot= 0ta tgFF β sdot=
0n
t
coscos
FF
β α sdot=
we01ad
tdin
ydK F b
ϕ sdotsdotsdot=
em
qF b
nf
tdin
sdotsdotsdot
sdot=
ϕ σ
03n cos
ZZ
β =
00 ss) r
=
00 ll) r
=
Fig 4
Forccedilas
Ft ndash Forccedila tangencial Fr ndash Forccedila radial Fn ndash Forccedila composiccedilatildeo de Fa e Fr Fa ndash Forccedila axial F ndash Forccedila normal
Foacutermulas
ma ndash moacutedulo aparente
mn ndash moacutedulo normal ou real ( moacutedulo da ferramenta )
O dimensionamento das engrenagens ciliacutendricas helicoidais faz-se do mesmo modo que as
engrenagens de dentado recto sendo as foacutermulas correspondentes agraves larguras de desgaste e
rotura substituiacutedas por
Largura de desgaste
Largura de rotura
Os valores de q e e tiram-se das tabelas do dentadorecto utilizando Zn em vez de Z
β0(ordm) 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45ϕw 100 111 122 131 140 147 154 160 166 171ϕ 100 120 128 133 135 136 136 136 135 134
Tabela 6 - Valores de ϕ e ϕw em funccedilatildeo do acircngulo de heacutelice
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 6 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
ye1 ye2 Z1 i = 1 i = 2 I = 5 i = infin I = 1 i = 2 i = 5 i = infin 10
121417203050
150
-
0098014201500155015901600162
0122
0148016501800189020102070213
0135
0167019002120225024602560265
0148
0187021602430260028903040318
-
0098014201500155015901600162
0240
0236023302290226022102170215
0311
0301029402870282027502720265
0329
0327032703260325032403230322
Tabela 7 - Valores de ye1 e ye2
Roda a calcular 12 14 18 28 50 100
121850
100infin
125130130130130
125130135135135
125130135140145
135145150155160
145150160165170
150155165170175
Tabela 8 - Valores de e
Dentado exterior Nordm dentes 12 13 14 15 16 17
Q 45 43 41 39 375 36 Nordm dentes 18 21 24 28 34 40
Q 35 33 32 31 30 29 Nordm dentes 50 65 80 100 infin
Q 28 27 26 26 245
Dentado interior Nordm dentes 20 24 30 38 50 70
Q 17 18 19 20 21 22 Nordm dentes 100 200 infin
Q 23 24 245
Tabela 9 ndash Valores de q para dentado normal (x=0) a 20ordm
Fig 3 - Valores de q para dentado exterior em funccedilatildeodo nordm de dentes e do factor de correcccedilatildeo x
O u t r a r o d a
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
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Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
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t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 5 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
e201ad
tdin2 ydK
F b
sdotsdot=
( )1εf u
u1c
βsst
dindin
+sdotsdot+=
b
Fu t
st =
nβ mπ
sinβ bε
sdot
sdot=
111tsstdin )E26f (uv002u sdot+sdotsdotsdot=
Mpa
hvn
Fig 2 - Valores de Kbase para o material escolhido na Tabela 2 em funccedilatildeo de hv e de n
Largura de desgaste
Ftdin - forccedila tangencial dinacircmica
b1 ndash largura do pinhatildeo b2 ndash largura da roda d01 ndash diacircmetro primitivo do pinhatildeo
ye1 e ye2 ndash coeficientes funccedilatildeo das razotildees de transmissatildeo e do nordm de dentes ndash ver Tabela 7
Ftdin = Ft sdot f s sdot Cdin
f s - ver Tabela 3Et ndash erro maacutex de talhagem ( miacutecron ) - ver DIN 3962 em anexo
Largura de rotura (pinhatildeo ou roda)
q ndash factor de forma dos dentes ndash ver Tabela 9 e Fig 3
e ndash factor que depende da razatildeo de conduccedilatildeo ndash ver Tabela 8
e101ad
tdin1 ydK
F b
sdotsdot=
emσ
qF bf
tdin
sdotsdot
sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 4 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
Partindo da fixaccedilatildeo de um valor para o diacircmetro primitivo da engrenagem ( limitado pelodiacircmetro do veio e pelo carreto menor ) dois casos haacute a considerar1 ndash os nordm de dentes jaacute satildeo conhecidos Neste caso calculam-se os moacutedulos teoacutericos ( m = d0 Z )
que seratildeo substituiacutedos por valores normalizados constantes da tabela 52 ndash os nordm de dentes natildeo satildeo conhecidos Neste caso escolhe-se um moacutedulo normalizado e procuram-se os nordm de dentes por forma a obter as razotildees de transmissatildeo necesaacuterias e recalculam-se os diacircmetros primitivos
03 (035) 04 (045) 05 055 06 07 08 091 125 15 175 2 225 25 275 3 325 35 375 4 45 5
55 6 65 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 18 20
22 24 27 30 33 36 39 42 45 50 55 60 65 70 75
Tabela 5 ndash moacutedulos normalizados segundo DIN 780
Valores para os materiais Valores p engrenagem
Nordm
Tipode
Material Designaccedilatildeo
Tensatildeo deRotura (1)
(MPa )
Tensatildeo deCedecircncia
( MPa )
Dureza HB Nuacutecleo Flanco
Tensatildeo admissiacutevelσ d σ f
( MPa ) (MPa )1 GG 18 180 16 402
FerrosFundidos GG 26 260 28 55
3 GS 52 520 250 18 904
AccedilosVazados GS 60 600 300 25 100
5 St 50 500hellip600 270 25 1106 St 60 600hellip700 300 32 1257
Accedilosao
Carbono St 70 700hellip850 350 43 140
8 C 45 650hellip850 390 34 1359
Accedilos constrao Carbono C 60 750hellip900 450 48 150
10 34 Cr 4 750hellip900 500 70 18011 37 Mn Si 5 800hellip950 600 70 19012 42 Cr Mo 4 950hellip1100 710 11 20013
Accedilosde
ConstruccedilatildeoLigados 35 Ni Cr 18 1000hellip1600 920
170210150175150180208
185210260260340400
17 200
14Accedilo cementao Carbono C 15 500hellip650 270 190 637 42 125
15 16 Mn Cr 5 800hellip1100 650 270 650 45 20016 20 Mn Cr 5 1000hellip1300 800 360 650 45 22017 13 Ni 6 600hellip800 400 200 600 39 15018
Accedilosde
CementaccedilatildeoLigados 13 Ni Cr 18 1200hellip1400 900 400 615 40 220
19 C 60 750hellip900 450 220 520 25 16020 37 Mn Si 5 900hellip1050 600 270 560 34 20021
Accedilos tempagrave chama
ou Induccedilatildeo 41 Cr 4 900hellip1100 700 275 587 37 20022 37 Mn Si 5 1500hellip1900 600 470 550 327 20023
Accedilos cementBanho sais 35 ni Cr 18 160hellip210 920 500 590 375 220
24 Bronze Bz S 70 - - - - - 150
Tabela 6 ndash Valores admissiacuteveis da tensatildeo de desgaste ndash σd ndash e de fadiga por flexatildeo - σf
(1) ndash Todos os valores se referem a tracccedilatildeo excepto no caso dos ferros fundidos cujo valor eacute de flexatildeo
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 2 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
2
Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 3 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
t b
Fc t
sdot=
Grau de carga
v (mseg) Leve
c lt 400
Meacutedio
c = 400 hellip 1000
Pesado
c gt 1000
lt 05 20ordm E50 34ordm E50 60ordm E50
05 hellip 2 12ordm E50 20ordm E50 30ordm E50
2 hellip 6 8ordm E50 12ordm E50 20ordm E50
6 hellip 12 6ordm E50 8ordm E50 12ordm E50
Tabela 2 ndash Viscosidades de oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por chapinhagem
c ndash factor de carga (Mpa) b ndash largura da roda (mm)t ndash passo (mm)ordmE50 ndash viscosidade do oacuteleo em graus Engler a 50ordm C
v (mseg) Viscosidade do oacuteleo em ordmE50 12 hellip 20 ~ 6 hellip 7
gt 20 ~ 4 hellip 6 Tabela 2a ndash Viscosidades do oacuteleo para lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeo
Escolher na tabela 6 um material para a engrenagem fixar um nordm de horas de funcionamento em plena carga hv calcular o produto hvsdotn e ler na Fig 2 a capacidade base ndash K base ndash a partir dovalor hvn e do material escolhido na tabela 6
Calcular a capacidade admissiacutevel dada porf s ndash factor de serviccedilo (ver Tabela 3)
jrsquo ndash factor dependente do emparelhamento de materiais jrsquo = 1 para accedilo accedilo de dureza semelhante jrsquo = 15 para accedilo ferro fundido jrdquo ndash factor dependente da viscosidade do oacuteleo de lubrificaccedilatildeo ( ver Tabela 4)
Tipo de oacutergatildeo motor
Tipo de oacutergatildeo receptorMotor eleacutectrico
Turbina motorde ecircmbolo
multiciliacutendrico
Motor deecircmbolo
monociliacutendrico
Geradores mecanismos de avanccedilo transportadores de cintamontacargas ligeiros dispositivos elevadores turboventiladorescompressores batedoras e misturadoras para densidade uniforme
10 125 15
Accionamento principal de maacutequinas ferramentas montacargas pesadosmecanismos de rotaccedilatildeo de gruasventiladores de minasagitadores e misturadoras para densidade natildeo uniforme bombas deecircmbolos com vaacuterios cilindros bombas ditribuidoras
125 15 175
Puncionadoras tesouras amassadoras de borracha trens de laminageme maacutequinas metaluacutergicas dragas centrifugadoras pesadas e bombasdistribuidoras pesadas
175 20 225
Tabela3 ndash Valores dos factores de serviccedilo f s
ν (ordmE) 15 5 9 135 19 26 35 40 j 07 08 09 1 11 12 13 135
Tabela 4 - Valores de jrdquo em funccedilatildeo da viscosidade do oacuteleo
ν eacute a viscosidade cinemaacutetica do oacuteleo em graus Engler ( Para outras unidades de viscosidade ver tabela de conversatildeo em anexo)
j j
f
K K
s
basead sdotsdot=
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Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
44
v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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Z
Zi =
0
t
d
M2000F
sdot=
cosα
FF t
n = tgαFF tr sdot=
60
nπ2ω
sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
19100
ndv 00 sdot
=sdot
=
Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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v (rpm)n
(kW)P6291(Nm)M131(mm)d sdotcongsdot=
As engrenagens devem ter um diacircmetro suficiente para permitir a montagem dos veios Estesde momento soacute podem ser calculados em termos de torccedilatildeo pois natildeo se conhece entre outros
pracircmetros a distacircncia entre apoios
Para o dimensionamento dos veios agrave torccedilatildeo podemos utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencialmaacutexima funccedilatildeo do material utilizado ou o criteacuterio de rigidez Nos veios longos eacute preferiacutevel escolher o criteacuterio de rigidez enquanto que nos veios curtos eacutemais vantajoso utilizar o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacuteximaQuando se escolhe o criteacuterio de rigidez eacute habitual fixaacute-la em 025 ordmm de que resulta paradiacircmetro dv ( mm ) do veio
admitindo como primeira aproximaccedilatildeo queos veios seratildeo maciccedilos de secccedilatildeo circular
Se utilizarmos o criteacuterio de tensatildeo tangencial maacutex o diacircmetro dv do veio seraacute dado por
τad 10 12 15 21 30 40 50 (MPa)σr 400 500 600 800 1200 1600 1800 (MPa)
τad ndash tensatildeo tangencial maacutex admissiacutevel para o accedilo do veioσr ndash tensatildeo de rotura agrave tracccedilatildeo
Considerar como orientaccedilatildeo para diacircmetro primitivo miacutenimo do pinhatildeo mais pequeno amontar em cada veio
se o pinhatildeo e o veio forem peccedilas separadas
se o pinhatildeo e o veio formarem uma soacute peccedila
Calcular a velocidade linear maacuteximaDe acordo com a tabela 1 escolher o tipo de lubrificaccedilatildeo a utilizar e a qualidade dasengrenagens
v (mseg) Tipo de lubrificaccedilatildeoAcabamento dos
flancos
Qualidade
DIN 3962
Rugosidade
Rt ( m)
0 hellip 08Aplicaccedilatildeo de massa directamente sobre as
superfiacutecies
Fundidos
Desbastados
12
11
10
08 hellip 4Chapinhagem de oacuteleo nas velocidades mais altas
massa nas mais baixasFresado liso
9
86 hellip 9
4 hellip 12 Chapinhagem de oacuteleo Alisado fino7
6
3 hellip 5
2 hellip 3
12 hellip 60 Lubrificaccedilatildeo por injecccedilatildeoRectificado fino
Rodas padratildeo
5
415 hellip 2
Tabela 1 ndash Tipos de Lubrificaccedilatildeo e Qualidades das Engrenagens
De acordo com as tabelas 2 e 2a escolher a viscosidade do oacuteleo nos casos de lubrificaccedilatildeo por chapinhagem ou por injecccedilatildeo
v0 d15d sdot=
v0 d12d sdot=
3
ad
tv
τ
(Nm)M172(mm)d sdot=
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DIMENSIONAMENTO DE ENGRENAGENS Paacuteg 1 12
Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
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Z
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0
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Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento
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Rodas Ciliacutendricas de Dentado Recto
1
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Z
Zi =
0
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M2000F
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cosα
FF t
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60
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sdotsdot= ωMP sdot= 2000
ωd
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ndv 00 sdot
=sdot
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Fig 1
Z1 ndash Nordm de dentes do pinhatildeo (roda dentada com menor nordm de dentes)Z2 ndash Nordm de dentes da roda (roda dentada com maior nordm de dentes)i ndash Razatildeo de transmissatildeod01 ndash Diacircmetro primitivo do pinhatildeo (mm)d02 ndash Diacircmetro primitivo da roda (mm)m ndash Moacutedulo (mm)a0 ndash Entre-eixo normal (mm)
b ndash Largura da engrenagem (mm)α0 ndash Acircngulo de pressatildeo da ferramentat0 ndash Passo primitivo (mm)El ndash Linha de engrenamentoForccedilas (N)
Ft ndash Forccedila tangencialFr ndash Forccedila radial
Fn ndash Forccedila normalP ndash Potecircncia (W ou kW)M ndash Momento torsor (Nm)n ndash Velocidade angular (Rotmin)ω ndash Velocidade angular (radseg)v ndash Velocidade tangencial (m seg)
α ndash acircngulo de pressatildeo de funcionamento