Que tipo de engrenagens são normalmente utilizadas?

Com o desenvolvimento da produção, a operação das engrenagens é cada vez mais objeto de atenção por parte das pessoas, existindo muitos tipos de engrenagens. Ainda não consegue encontrar a engrenagem certa e o problema? Este artigo é para resolver os problemas.

O que são engrenagens?

Engrenagens são mecanismos dentados cilíndricos, circulares ou em forma de cone. Os dentes são esculpidos no material a distâncias iguais. Os dentes das engrenagens são também conhecidos como rodas dentadas e as engrenagens como rodas dentadas ou rodas dentadas. Existem muitas formas utilizadas para a produção de engrenagens, tais como a estampagem, o forjamento, a metalurgia do pó, a extrusão, a fundição e a maquinagem. São normalmente ligadas às máquinas por meio de um eixo. Um par de engrenagens é engrenado através de dentes para aumentar o movimento e a força no mecanismo.

Tipos mais comuns de engrenagens

Existem muitos tipos de engrenagens que diferem em termos de forma, tamanho (raio), número e disposição dos dentes. Os tipos de engrenagens mais utilizados incluem,

• Engrenagens de dentes rectos
• Engrenagens helicoidais (e engrenagens de parafuso)
• Engrenagens helicoidais duplas (e engrenagens em espinha)
• Cremalheira e pinhão
• Engrenagens cónicas
• (engrenagens cónicas rectas, Zerol, espirais, hipóides, coroa e mitra)
• Engrenagens de parafuso sem-fim
• Engrenagens internas

Engrenagens de dentes retos

As engrenagens de dentes rectos têm um corpo cilíndrico ou circular. São um dos tipos mais eficientes e são muito simples de construir. Os dentes rectos em relação ao eixo do veio são esculpidos no corpo da engrenagem e, por conseguinte, fazem parte do grupo de engrenagens de eixo paralelo. Podem gerir cargas significativas com uma velocidade elevada e uma taxa de precisão mais elevada em comparação com outros tipos de engrenagens.

As engrenagens de dentes rectos não geram carga axial no eixo e são ruidosas quando realizam operações aceleradas. Num par de engrenagens, a mais pequena é designada por pinhão e a maior por engrenagem. As máquinas têm engrenagens de dentes rectos ligadas em pares com engrenagens internas, cremalheiras e até engrenagens de dentes rectos.

A engrenagem mais utilizada entre todas é a engrenagem de dentes retos. Estas são amplamente utilizadas em indústrias como as indústrias de bebidas, alimentar e automóvel. São também importantes em pequenas máquinas (relógios, máquinas domésticas como máquinas de secar roupa, máquinas de lavar) e grandes máquinas (em centrais eléctricas, bombas, quintas, comboios, máquinas de manuseamento de produtos e conjuntos de engrenagens planetárias com engrenagens internas).

Engrenagens helicoidais

As engrenagens helicoidais são engrenagens cilíndricas e são utilizadas com veios rectos. São diferentes das engrenagens de dentes rectos porque os dentes são torcidos e inclinados. As engrenagens helicoidais são capazes de suportar mais carga do que as engrenagens de dentes rectos, uma vez que a disposição curva dos dentes provoca a ligação de dois dentes de cada engrenagem de cada vez durante a aplicação. Esta é também a razão pela qual o ruído é menor durante as operações a alta velocidade e com cargas pesadas.

É obrigatório utilizar rolamentos axiais com engrenagens helicoidais porque estas geram carga axial (direção axial). Os dentes das engrenagens helicoidais são de dois tipos: dentes torcidos à direita e dentes torcidos à esquerda. Assim, é necessário utilizar uma engrenagem helicoidal com os dentes torcidos à esquerda e a outra com os dentes torcidos à direita para formar um par de engrenagens.

As engrenagens helicoidais são utilizadas em indústrias pesadas, tais como centrais eléctricas, bebidas, minas, cimento, alimentos e florestas. Têm uma excelente tolerância a cargas mais pesadas e, por isso, são utilizadas em máquinas de manuseamento e transferência de materiais pesados, geradores e bombas. Devido à sua natureza super silenciosa do que as engrenagens de dentes retos, também são utilizadas em sistemas de transmissão em automóveis.

Engrenagens de parafuso

As engrenagens de parafuso são um tipo de engrenagens helicoidais simples. Ao contrário das engrenagens helicoidais, são utilizadas para configurações não intersectadas e não paralelas. As engrenagens de parafuso utilizam um par de engrenagens helicoidais dentadas da mesma mão e não engrenagens helicoidais dentadas da esquerda e da direita. Não podem, idealmente, realizar uma operação de alta energia e alta velocidade devido ao seu menor manuseamento de carga e menor eficiência. Necessitam de lubrificação durante o funcionamento e são também conhecidas como engrenagens helicoidais cruzadas.

As engrenagens helicoidais também são utilizadas para eixos paralelos e enviesados, dependendo da direção dos dentes das engrenagens correspondentes.

Engrenagens helicoidais duplas

Para além de uma hélice simples, as engrenagens helicoidais também se apresentam como engrenagens helicoidais duplas. Na engrenagem helicoidal dupla, existem duas filas de dentes angulares semelhantes entre si, mas de direção oposta. Por outras palavras, numa única engrenagem são cortadas duas filas de dentes enrolados (torcidos) que parecem uma imagem espelhada uma da outra. As duas filas estão separadas uma da outra com um espaço entre elas. A utilização de um par de engrenagens helicoidais duplas pode eliminar rapidamente a carga de impulso.

As engrenagens helicoidais duplas são mais duráveis, mais fortes e funcionam mais suavemente do que as simples. A utilização de engrenagens helicoidais duplas em máquinas como geradores, bombas, minas, construção, marinha, sistemas de transmissão em turbinas a gás e ventiladores é muito comum.

Engrenagens em espinha de peixe

A engrenagem em espinha é uma variação das engrenagens helicoidais duplas. A ligeira diferença entre a engrenagem em espinha e a engrenagem helicoidal dupla é o espaço entre as duas filas de dentes espelhados. Não há espaço entre as duas fileiras de dentes, e elas são unidas, formando uma forma de "V" como um padrão de espinha de peixe.

São mais pequenas do que as engrenagens helicoidais duplas e não são utilizadas frequentemente devido ao seu custo mais elevado e à sua produção complicada em comparação com outras engrenagens. A utilização de engrenagens em espinha é comum em indústrias pesadas como a mineira, marítima, naval e de turbinas a vapor.

Cremalheira e pinhão

A cremalheira é um par de cremalheiras com uma engrenagem helicoidal ou uma engrenagem de dentes rectos, designada por pinhão. Uma cremalheira é uma barra plana com uma linha reta de dentes, e os dentes esculpidos na barra têm a mesma forma e tamanho em espaços iguais. Pode suportar cargas pesadas, e a conceção e o fabrico da cremalheira são bastante simples e fáceis.

Quando a cremalheira tem um par de acoplamento com a engrenagem de dentes rectos e paralelos, o movimento de rotação converte-se em movimento linear. E quando o par de acoplamento é entre a cremalheira e a engrenagem helicoidal, os dentes também são helicoidais, ou seja, angulares, e então o movimento linear converter-se-á em movimento de rotação.

A cremalheira e o pinhão são utilizados em muitos tipos de máquinas, tais como equipamento de transferência de materiais, comboios e caminhos-de-ferro, balanças e sistemas de direção de cremalheira e pinhão de automóveis.

Engrenagens cónicas

Nas engrenagens cónicas, os dentes encontram-se na superfície de passo cónico. As engrenagens cónicas são normalmente utilizadas para transferir força e movimento entre dois veios que se intersectam (num ângulo de 90o). Idealmente, a engrenagem cónica gere uma configuração de eixo de 90o, mas também pode lidar com arranjos maiores ou menores. As engrenagens cónicas não são utilizadas com tanta frequência devido ao seu elevado custo de fabrico e à complexidade da sua produção.

As engrenagens cónicas são utilizadas em automóveis, bombas, comboios e caminhos-de-ferro, centrais eléctricas, equipamento de manuseamento de produtos e aeronaves. Com base na forma e disposição dos dentes, as engrenagens cónicas são principalmente de três tipos.

Engrenagens cónicas rectas

As engrenagens cónicas mais utilizadas são as engrenagens cónicas rectas de todos os tipos. Neste tipo de engrenagem, os dentes são colocados num padrão paralelo na engrenagem cónica. São simples e fáceis de fabricar, mas devido aos seus dentes rectos, produzem uma grande quantidade de ruído e são menos eficientes do que as engrenagens em espiral. Tal como as engrenagens de dentes rectos, não produzem carga de impulso na direção axial.

Engrenagens cónicas Zerol

É o segundo tipo de engrenagem cónica, e são as que têm um ângulo de torção zero. Este tipo de engrenagem cónica é semelhante a uma engrenagem espiral e a uma engrenagem cónica reta. Nas engrenagens cónicas Zerol, os dentes não são angulares, mas curvos como as engrenagens em espiral, o que significa que os dentes curvos são rectos no posicionamento. Podem executar as mesmas aplicações que as engrenagens cónicas rectas, mas são mais duráveis e menos ruidosas do que elas. As engrenagens Zerol são fornecidas com dentes torcidos à direita e à esquerda, mas podem girar em ambas as direcções.

Engrenagens cónicas em espiral

As caraterísticas das engrenagens cónicas em espiral são muito semelhantes às das engrenagens helicoidais. Nestas engrenagens, os dentes da superfície de passo cónico são curvos, produzindo assim uma carga de impulso na direção axial. O contacto entre os dentes das engrenagens cónicas em espiral é mais suave, o que ajuda a reduzir o ruído, a vibração e a tensão nos dentes. Podem efetuar operações que requerem maior precisão e alta velocidade. Tal como as engrenagens helicoidais, existem com dentes em espiral à direita e à esquerda e são dispendiosas e difíceis de fabricar, mas são mais duradouras do que as engrenagens cónicas rectas.

Mais tipos de engrenagens cónicas

Para além dos três tipos principais acima mencionados, as engrenagens cónicas têm muitas variações. Algumas delas são as engrenagens hipóides, de coroa e de mitra.

Engrenagens hipóides

As engrenagens hipóides são uma variedade de engrenagens cónicas em espiral, mas, ao contrário destas, funcionam em eixos não intersectados e não paralelos. Os dentes são torcidos e inclinados, tal como as engrenagens cónicas em espiral. A utilização de rolamentos é obrigatória no par de engrenagens hipóides, uma vez que a colocação da engrenagem e do pinhão não está ao mesmo nível. A produção de engrenagens hipóides é mais cara e mais complicada em comparação com as engrenagens cónicas em espiral. Estas engrenagens não são utilizadas com muita frequência devido ao seu preço elevado.

São utilizadas nas indústrias do cimento, alimentar, mineira e de bebidas, mas a principal aplicação das engrenagens hipóides é na indústria automóvel. Também são utilizadas em centrais eléctricas, transportadores, sistemas de transferência de materiais e misturadores.

Engrenagens Crown

As engrenagens de coroa são outra variação das engrenagens cónicas em que a superfície de passo é plana e o corpo é cilíndrico em vez de cónico. O nome coroa deve-se à sua estrutura semelhante a uma coroa. Os dentes da engrenagem são colocados a 90o em relação à face da engrenagem, fazendo com que esta se pareça com uma coroa. São também conhecidas como "engrenagens de face". O par de engrenagens de coroa depende do desenho dos seus dentes, e podem ser emparelhadas com engrenagens de dentes retos e outros tipos de engrenagens cónicas. A utilização de engrenagens de coroa em máquinas para reduzir o ruído e as vibrações é muito comum.

Engrenagens de esquadria

As engrenagens de esquadria têm um ângulo de eixo de 90o , enquanto as engrenagens de esquadria angulares podem ter qualquer ângulo de eixo, exceto o ângulo reto. As engrenagens de esquadria são utilizadas principalmente em máquinas para mudar a direção de transmissão da força, mantendo a velocidade constante. Com a utilização de um par de duas engrenagens de esquadria com o mesmo número e forma de dentes, a relação de velocidade torna-se 1:1. As engrenagens de esquadria produzem carga axial (carga axial), razão pela qual os rolamentos axiais são sempre utilizados com um par de engrenagens de esquadria para reduzir a carga axial.

Engrenagens de parafuso sem-fim

A engrenagem sem-fim transfere força e movimento em ângulos rectos entre veios não intersectados e não paralelos. Trata-se de um par de engrenagem sem-fim e roda sem-fim, em que o sem-fim é um veio em forma de parafuso e a roda sem-fim é uma engrenagem cilíndrica. São superiores em termos de funcionamento suave e silencioso, mas não são tão excelentes em termos de eficiência como outros tipos de engrenagens.

O fabrico do parafuso sem-fim em forma de ampulheta é mais complicado. O deslizamento das superfícies do sem-fim e da engrenagem sem-fim causa fricção, o que torna necessária a lubrificação durante a aplicação. Se o sem-fim tiver um pequeno ângulo de avanço, é impossível que a roda do sem-fim gire o sem-fim, o que é chamado de caraterística de travamento automático.

A utilização mais comum das engrenagens sem-fim é em sistemas que necessitam da caraterística de auto-bloqueio. São também utilizadas em sistemas de direção de automóveis, equipamento de transferência de materiais, elevadores e ascensores.

Engrenagens internas

As engrenagens internas são engrenagens cilíndricas ou cónicas em que os dentes estão presentes no interior do corpo da engrenagem. Fazem um par com as engrenagens externas, e o número de dentes é diferente em ambas as engrenagens devido à diferença de tamanhos. A diferença no número de dentes é finita devido a problemas de corte, interferência trocoide e interferência involuta.

Na maioria das vezes, as engrenagens de dentes rectos são utilizadas como engrenagens externas para emparelhar com engrenagens internas. Ao contrário da malha das engrenagens externas, o par de engrenagens externas e internas gira na mesma direção. As fresas de pinhão são utilizadas para moldar e fabricar engrenagens internas.

A principal razão para o fabrico de engrenagens internas é a sua utilização em acoplamentos de veios e em operações de caixas de velocidades planetárias.

Conclusão

As engrenagens são uma parte essencial da maquinaria e são fabricadas com o máximo cuidado e precisão. As engrenagens corretas devem ser escolhidas para garantir o funcionamento eficiente da máquina e os resultados ideais. Escolha a que lhe parecer mais adequada, ou contacte-nos para saber mais sobre as engrenagens e a escolha certa para si!