De acordo com a localização dos eixos dos eixos, existem engrenagens. Transmissões de engrenagens. Informações gerais e classificação de engrenagens
As engrenagens são amplamente utilizadas tanto em unidades industriais quanto em eletrodomésticos. Eles atuam como um elo intermediário entre a fonte do movimento rotacional-translacional e o nó que atua como consumidor final dessa energia. Além disso, a potência transmitida pode ser calculada tanto por unidades insignificantes (relógios e instrumentos de medição) quanto por grandes esforços (turbinas de usinas).
Tipos de transmissão de movimento
O motor que gera energia e a unidade final que a consome geralmente diferem em características como velocidade de rotação, potência, ângulo de aplicação da força. Além disso, uma fonte de energia rotacional pode servir para acionar várias unidades ou conjuntos diferentes ao mesmo tempo. Para garantir a entrega de torque nessas condições, são necessários módulos intermediários que transmitam essa força com perdas mínimas.
Se, como resultado de tal distribuição ou conversão, a velocidade do eixo de transmissão for maior que a do eixo acionado, costuma-se falar em redução de marcha. Nesse caso, a perda de velocidade é compensada pelo aumento da carga no eixo acionado e pelo aumento da potência do nó consumidor. Caso eventualmente seja observado um aumento no número de rotações, tal transmissão será um overdrive. Consequentemente, isso será acompanhado por uma diminuição da força no eixo acionado.
Características do mecanismo de engrenagem
A transmissão por correia envolve a presença de um elo intermediário entre as polias nos eixos conectados - uma correia flexível. O mecanismo de engrenagem difere de tal conexão pela presença de dentes de engate na superfície das peças correspondentes. Eles são idênticos em perfil e tamanho.
A cabeça dentada da roda se encaixa em uma cavidade na engrenagem repetindo seu perfil. Quando o eixo de acionamento gira, o eixo acionado gira na direção oposta. Entre eles, o mínimo espaço possível é fornecido estruturalmente, o que proporciona deslizamento, expansão térmica e lubrificação para evitar bloqueios. Nesse caso, a parte principal do mecanismo emparelhado é chamada de roda e a parte acionada é chamada de engrenagem.
Em uma transmissão por correia, o plano de engate da correia com a polia é de pelo menos um terço da circunferência. No mecanismo de engrenagem entre a roda motriz e a engrenagem acionada sob carga, um par de dentes está em contato constante. Rodas e engrenagens em eixos geralmente são chavetadas.
Vantagens
Engrenagens são amplamente utilizadas. Eles são duráveis e confiáveis em operação, sujeitos a níveis de carga aceitáveis e ao nível adequado de manutenção. O mecanismo de tamanho pequeno oferece alta eficiência e pode ser usado para uma ampla gama de mudanças de velocidade.
A presença de dentes de engate permite alcançar a constância das relações de transmissão entre os eixos de acoplamento devido à falta de possibilidade de deslizamento. Nesse caso, as cargas nos eixos não excedem os limites permitidos.
Imperfeições
As engrenagens também possuem vários recursos que podem ser atribuídos às suas deficiências. Em termos de operação - esse mecanismo faz barulho em altas velocidades de rotação. Não pode responder de forma flexível a cargas variáveis, pois é uma estrutura rígida com ajuste fino.
Em termos tecnológicos, essa é a complexidade da fabricação de pares de rodas dentadas. Para esse tipo de engrenagem, é necessária maior precisão, pois os dentes são engatados sob uma tensão em constante mudança. Sob tais condições, a falha por fadiga do material é possível.
Isso acontece quando as cargas permitidas são excedidas. Os dentes podem estar lascados, parcial ou totalmente quebrados. Fragmentos quebrados entram no mecanismo, danificam as seções de acoplamento adjacentes, o que leva ao bloqueio e falha de todo o conjunto.
tipos
A engrenagem de dentes retos mais amplamente utilizada. É usado em unidades e mecanismos com arranjo paralelo de eixos. Por características de design, os dentes são diferenciados com um perfil reto, oblíquo e chevron.
Para eixos que se cruzam, é usada uma engrenagem cilíndrica helicoidal helicoidal e, para eixos que se cruzam, uma engrenagem cônica. A cremalheira e o pinhão são diferentes porque a engrenagem no mecanismo emparelhado comum é substituída por um plano de trabalho. Ao mesmo tempo, são cortados dentes, de perfil idêntico ao da roda. Como resultado, o movimento rotacional é convertido em translacional.
As engrenagens também são divididas por velocidade de rotação: baixa velocidade, média e alta velocidade. De acordo com sua finalidade, eles são divididos em potência e cinemática (não transmitem potência significativa). Além disso, as engrenagens podem ser classificadas de acordo com a relação de transmissão, mobilidade do eixo (ordinário e planetário), número de graus, precisão da engrenagem (12 classes), método de fabricação. A forma do perfil do dente pode ser envolvente, cicloidal, lanterna, circular.
Aplicativo
Todos os tipos de engrenagens são amplamente utilizados em várias indústrias. A produção anual de vários rodados está na casa dos milhões. O escopo de sua aplicação é tão extenso que um raro dispositivo, mecanismo ou unidade que usa movimento rotacional em seu trabalho não inclui um ou outro tipo de conexão móvel de engrenagem.
Uma engrenagem reta é usada para converter o movimento rotativo com uma redução ou aumento da relação. Exemplos: motores de combustão interna, caixas de engrenagens em material rodante, máquinas-ferramenta, perfuração, metalúrgica, mineração e todos os tipos de indústria.
As engrenagens cônicas são menos utilizadas devido à complexidade do processo de fabricação do rodado. É utilizado em mecanismos complexos e combinados, onde há um movimento rotacional com ângulos variáveis e cargas variáveis. Caixas de engrenagens especiais geralmente usam engrenagens cônicas. Exemplos: eixos motores de automóveis, máquinas agrícolas, locomotivas, rodados de esteiras transportadoras, acionamentos de diversos equipamentos industriais.
engrenagens cilíndricas
São os mais utilizados, pois a tecnologia de fabricação dos rodeiros é relativamente simples e bem estabelecida. Uma engrenagem reta é usada para transmitir torque entre eixos localizados em planos paralelos. Eles diferem na forma dos dentes: com arranjo direto, oblíquo e chevron. Em casos raros, quando os eixos são cruzados e cargas leves são usadas, um perfil de parafuso é usado.
Dentes retos são os mais usados. São utilizados para transmitir torque com carga leve ou média, bem como nos casos em que há necessidade de movimentar as rodas durante a operação ao longo do eixo do eixo. Os dentes oblíquos são usados para um funcionamento suave. Eles são usados para mecanismos críticos e em cargas aumentadas. O perfil chevron (duas fileiras de dentes helicoidais ao longo das bordas, dispostos em forma de espinha de peixe) se distingue por um alto equilíbrio das forças de deslocamento axial, que são uma desvantagem dos conjuntos de engrenagens helicoidais.
As engrenagens retas podem ser do tipo aberto e fechado. Neste último caso, os dentes de uma das rodas não estão localizados na parte externa, mas na superfície interna do círculo.
Engrenagem cônica
Nas condições em que o torque da fonte ao nó consumidor deve ser entregue com um deslocamento angular, são usados eixos que se cruzam. Seus eixos geralmente estão em um ângulo de 90 graus. Nesses casos, geralmente é usada uma engrenagem cônica.
É chamado assim por causa das características de design dos pares de engrenagens. Eles têm a forma de um cone cortado e são acoplados com seus planos laterais, nos quais os dentes são cortados. De perfil, são mais altos na base e diminuem em direção ao topo.
O aro dentado pode ter um corte reto, tangencial ou curvilíneo. Se ao longo do perfil for feito em forma de espiral helicoidal, e os eixos, além de se cruzarem, também tiverem deslocamento axial, então tal engrenagem cônica é chamada de hipóide. Tem uma condução suave e baixo nível de ruído, mas tem uma maior tendência para gripar, pelo que são utilizados lubrificantes especiais para o mesmo.
Em comparação com as engrenagens cilíndricas, as engrenagens cônicas podem fornecer apenas 85% de sua capacidade de carga. Em termos de tecnologia de fabricação e montagem, eles são os mais complexos. No entanto, a capacidade de transmitir torque com deslocamento angular os torna indispensáveis em montagens e mecanismos complexos.
Engrenagem de cremalheira e cinto
Quando é necessário converter movimento rotacional em translacional ou vice-versa, uma das rodas é substituída por uma plana com dentes recortados. A cremalheira e o pinhão se distinguem pela facilidade de fabricação e instalação, confiabilidade e boas características de carga. É usado na construção de máquinas-ferramenta e para acionamentos onde o movimento de translação é usado: máquinas de entalhamento, transportadores com alimentação alternada.
A transmissão por correia dentada é um modelo híbrido que incorpora as qualidades positivas de ambos os tipos. Possui uma relação de transmissão constante devido à ausência de derrapagem. A operação silenciosa em altas velocidades e cargas é obtida usando correias centrais flexíveis. Frequentemente usado em acionamentos de motores elétricos.
Nas polias emparelhadas do conjunto da unidade e na correia elástica que as conecta, existem dentes de perfil idêntico. A transmissão não funciona com base no princípio do atrito, mas é usado um mecanismo de engrenagem. Ao mesmo tempo, por um lado, não há necessidade de forte tensão entre as polias e ajuste fino, por outro lado, lubrificação entre as partes metálicas correspondentes.
Material
As engrenagens devem ser confiáveis \u200b\u200bno robô em diferentes velocidades e cargas, a força dos dentes, sua resistência ao desgaste e a capacidade de resistir a travamentos. O aço é o principal material para conjuntos de rodas. Pode ser submetido a tratamento térmico ou conter aditivos de liga e impurezas. O ferro fundido pode atuar como material para mecanismos de baixa velocidade com grandes dimensões e um tipo de construção aberto.
Para evitar emperramento, as rodas emparelhadas são feitas de material de várias resistências. Se o aço de alto teor de carbono for usado para a roda e a engrenagem, vários graus de tratamento térmico serão usados. Bronze, latão, caprolon, textolite, plásticos e formaldeídos também são usados.
Manufatura
Os espaços em branco para pares de rodas de engrenagens podem ser feitos por fundição ou estampagem. No futuro, eles são submetidos a processamento adicional e os dentes são cortados. Use para este disco e cortadores de dedo, rebolos em forma.
Um mecanismo de engrenagens cônicas não pode ser feito por corte fino com fresa ou retificação, pois o perfil das projeções e depressões não é constante. Isso pode ser feito apenas no estágio inicial de desbaste. O acabamento posterior é realizado em máquinas no processo de rodagem com engate. Para isso, é utilizada uma roda pareada feita de material de alta resistência, repetindo o perfil principal. Funciona como uma ferramenta de corte.
Os aços carbono são submetidos a endurecimento, cementação, nitretação ou cianetação. Para unidades não críticas, o tratamento térmico pode ser realizado após o corte dos dentes. Rodados de alta precisão requerem acabamento adicional ou amaciamento.
Serviço
Durante a operação normal, o mecanismo de engrenagem funciona suavemente e o processo é acompanhado por um ruído monótono e moderado. A presença de sons estranhos e rotação irregular indicam desgaste nas superfícies de encaixe ou desalinhamento.
Durante a manutenção, durante a inspeção, é verificada a ausência de trincas, quebra de dentes ou seus cavacos. É dada especial atenção ao encaixe correto dos pares de rodas e à ausência de folgas. Durante a operação, o batimento final é verificado e as superfícies de atrito são controladas.
O engate correto é determinado pela aplicação de tinta nos dentes da engrenagem. Até secar, os eixos são girados várias vezes e os locais onde as superfícies de trabalho entram em contato são examinados. A forma da impressão (deve ser em forma de elipse) determina o estado geral da transmissão.
Preste atenção aos pontos de contato. Eles devem estar aproximadamente na parte intermediária da altura do dente. A mancha de tinta deve ocupar 70 - 80% do seu comprimento. O ajuste basicamente se resume a aumentar ou diminuir a espessura das juntas sob os rolamentos.
Dependendo do tipo de montagem, a lubrificação do mecanismo aberto pode ser realizada periodicamente manualmente com um material plástico. Para estruturas fechadas, é realizado por pulverização forçada ou imersão de parte da coroa do impulsor em um banho de lubrificante.
Parâmetros de engrenagem
Para caracterizar o mecanismo de engate, são determinados os diâmetros do passo e dos círculos principais, a distância entre centros e o possível deslocamento dos eixos. A relação entre o número de dentes das rodas motrizes e acionadas determina a relação de transmissão. Com base nos dados iniciais, permite calcular as rotações de um par de engrenagens.
A roda dentada é inicialmente caracterizada pelo número de dentes e módulo. Ele é padronizado e exibe o comprimento do círculo primitivo por dente. Determine os diâmetros das saliências e depressões. Calcule o comprimento total, altura e espessura do dente, bem como suas partes individuais - cabeças e pernas.
O diâmetro divisor é calculado. O fator de largura da engrenagem é usado. No caso dos dentes oblíquos, eles são determinados pelo seu ângulo de inclinação. Deve-se ter em mente que nas engrenagens cônicas e cilíndricas é diferente.
Além do acima, o ângulo do perfil, o coeficiente de sobreposição e deslocamento das extremidades e as linhas de engate também são usados. Para engrenagens sem-fim, são calculados o número de voltas, diâmetro e tipo de sem-fim.
Cálculo da engrenagem
Antes de projetar, é necessário estudar os dados iniciais e determinar as condições para a operação planejada do mecanismo. São levados em consideração o contorno original, tipo e tipo de transmissão, sua localização no nó, cargas admissíveis, material para rodeiros e seu tratamento térmico. Nesta fase, a frequência de rotação dos eixos e seus diâmetros, torque e relação de transmissão são levados em consideração.
Para calcular o trem de engrenagens, você precisa determinar o módulo total de engate, o número de dentes da engrenagem e da roda, seu perfil, ângulo de inclinação e localização. A distância central é determinada, a largura dos aros da engrenagem do par é selecionada.
Os parâmetros geométricos da engrenagem da máquina são calculados, para os quais a engrenagem foi projetada. O desenho deve apresentar pelo menos duas projeções: uma frontal e outra lateral à esquerda com as medidas aplicadas. Além disso, uma tabela dos principais parâmetros geométricos e de design é compilada, os gráficos são plotados.
Os valores são calculados de acordo com fórmulas, tabelas, coeficientes e razões são usados, enquanto os dados iniciais da roda e engrenagem são usados. Até cinquenta ou mais etapas e estágios lógicos podem estar presentes no algoritmo de cálculo para transmissões individuais. A solução ideal para a questão do projeto detalhado é o uso de um programa de computador especializado.
As dimensões das ranhuras para buchas ou estrias são selecionadas de acordo com os padrões. Em geral, um desenho para montagem de rodas em eixos é desenvolvido separadamente.
Padrões
As engrenagens são padronizadas? O GOST, atualmente em vigor, determina os desvios permitidos para rodados acabados. A precisão dos blanks é definida de acordo com as características tecnológicas e pode ser ajustada para cada indústria ou fabricante separadamente.
Para cada tipo de engrenagens existem padrões de intercambialidade. Alguns padrões perderam sua relevância em geral, alguns são válidos apenas em determinadas regiões. No entanto, as normas desenvolvidas anteriormente são usadas para terminologia geral, designações, procedimento para desenvolver documentação e construir desenhos.
Os GOSTs regulam os parâmetros para calcular a geometria dos conjuntos de rodas dentadas, seus módulos, contornos iniciais, graus de precisão e tipos de mates. Outros padrões estabelecem padrões para elementos individuais de peças, e ainda outros - para componentes e montagens prontas.
4. Os principais tipos de engrenagens mecânicas.
transmissão mecânica chamado um dispositivo para transmitir movimento mecânico do motor para os corpos executivos da máquina. Pode ser realizada com alteração do valor e direção da velocidade do movimento, com a transformação do tipo de movimento. A necessidade de usar tais dispositivos se deve à inconveniência e, às vezes, à impossibilidade de conexão direta do corpo de trabalho da máquina com o eixo do motor. Os mecanismos de movimento rotacional permitem um movimento contínuo e uniforme com a menor perda de energia para superar o atrito e as menores cargas inerciais.
As transmissões mecânicas do movimento rotacional são divididas em:
De acordo com o método de transferência de movimento do elo principal para o elo escravo para engrenagens atrito(atrito, correia) e noivado(corrente, engrenagem, sem-fim);
De acordo com a relação entre as velocidades dos links de condução e conduzidos em desacelerando(redutores) e acelerando(animadores);
De acordo com o arranjo mútuo dos eixos dos eixos acionador e acionado para engrenagens com paralelo, cruzando E cruzando eixos de eixo.
engrenagens
trem de engrenagem chama-se mecanismo de três elos, no qual dois elos móveis são engrenagens, ou uma roda e uma cremalheira com dentes que formam um par rotacional ou translacional com um elo fixo (corpo).
O trem de engrenagens consiste em duas rodas, através das quais elas se interligam. Uma engrenagem com menos dentes é chamada engrenagem, com um grande número de dentes - roda.
engrenagens planetárias
planetário são chamadas transmissões contendo engrenagens com eixos móveis. A transmissão consiste em uma engrenagem central com dentes externos, uma engrenagem central com dentes internos, um porta-planetas e satélites. Os satélites giram em torno de seus eixos e junto com o eixo em torno da roda central, ou seja, movem-se como planetas.
Engrenagens sem-fim
Engrenagem helicoidal usado para transferir a rotação de um eixo para outro quando os eixos dos eixos se cruzam. O ângulo de cruzamento na maioria dos casos é de 90º. A engrenagem helicoidal mais comum consiste na chamada verme arquimediano, ou seja parafuso com rosca trapezoidal com ângulo de perfil na seção axial igual ao ângulo de engate duplo (2 α = 40) e uma roda helicoidal.
Transmissões mecânicas de ondas
A transmissão de ondas é baseada no princípio da transformação dos parâmetros de movimento devido à deformação da onda do elo flexível do mecanismo.
As engrenagens onduladas são um tipo de engrenagens planetárias em que uma das rodas é flexível.
Engrenagens de fricção
As engrenagens, cuja operação é baseada no uso de forças de atrito que surgem entre as superfícies de trabalho de dois corpos de rotação pressionados um contra o outro, são chamadas de engrenagens engrenagens de fricção.
Acionamentos por correia
Correia consiste em duas polias montadas em eixos e uma correia que os cobre. A correia é colocada nas polias com uma certa tensão, proporcionando atrito entre a correia e as polias, suficiente para transferir força da polia motriz para a movida.
Dependendo da forma da seção transversal da correia, existem: correia plana, correia em V e correia redonda
correntes de transmissão
transmissão por corrente consiste em duas rodas com dentes (asteriscos) e uma corrente que as cobre. As engrenagens mais comuns são a corrente de rolos de bucha e a corrente dentada.As engrenagens de corrente são usadas para transferir potência média (não mais que 150 kW) entre eixos paralelos nos casos em que as distâncias entre centros são grandes para as engrenagens.
Porca de transmissão
Porca de transmissão serve para converter o movimento rotacional em translacional. O uso generalizado dessas engrenagens é determinado pelo fato de que, com um design simples e compacto, é possível realizar movimentos lentos e precisos.
Na indústria aeronáutica, a transmissão por parafuso é usada em mecanismos de controle de aeronaves: para mover os flaps de decolagem e pouso, para controlar trimmers, estabilizadores rotativos, etc.
As vantagens da transmissão incluem simplicidade e compacidade do design, grande ganho de força e precisão de movimentos.
A desvantagem da transmissão é uma grande perda de fricção e a baixa eficiência associada.
Mecanismos de came
Mecanismos de came(Fig. 2.26) em termos de amplitude de aplicação, eles perdem apenas para as engrenagens. Eles são usados em máquinas-ferramentas e prensas, motores de combustão interna, máquinas para as indústrias têxtil, alimentícia e gráfica. Nessas máquinas, eles desempenham as funções de aproximar e retrair ferramentas, alimentar e prender material em máquinas, empurrar, girar, movimentar produtos, etc.
Tipos de engrenagens mecânicas e mecanismos de transmissão
O movimento rotacional em máquinas é transmitido por fricção, engrenagens, correias, correntes e engrenagens helicoidais. Chamaremos condicionalmente um par que realiza o movimento rotacional de rodas. A roda da qual a rotação é transmitida é chamada de roda motriz, e a roda que recebe o movimento é chamada de roda movida.
Qualquer movimento rotacional pode ser medido em rotações por minuto. Conhecendo a RPM da roda motriz, podemos determinar a RPM da roda motriz. O número de rotações da roda acionada depende da proporção dos diâmetros das rodas conectadas. Se os diâmetros de ambas as rodas forem iguais, as rodas girarão na mesma velocidade. Se o diâmetro da roda acionada for maior que a roda motriz, a roda acionada girará mais lentamente e vice-versa, se seu diâmetro for menor, ela fará mais rotações. O número de rotações da roda motriz é tantas vezes menor que o número de rotações da roda motriz, quantas vezes seu diâmetro é maior que o diâmetro da roda motriz.
A dependência do número de revoluções nos diâmetros das rodas.
Na engenharia, ao projetar máquinas, muitas vezes é necessário determinar os diâmetros das rodas e seu número de revoluções. Esses cálculos podem ser feitos com base em proporções aritméticas simples. Por exemplo, se denotarmos convencionalmente o diâmetro da roda motriz como D 1, o diâmetro do acionado através D 2, o número de rotações da roda motriz através n 1, o número de rotações da roda movida através n 2, então todas essas quantidades são expressas por uma relação simples:
D 2 / D 1 \u003d n 1 / n 2
Se conhecemos três quantidades, então, substituindo-as na fórmula, podemos facilmente encontrar a quarta quantidade desconhecida.
Em tecnologia, muitas vezes é necessário usar as expressões: "relação de transmissão" e "relação de transmissão". A relação de transmissão é a relação entre o número de rotações da roda motriz (eixo) e o número de rotações da roda acionada, e a relação de transmissão é a relação entre o número de rotações das rodas, independentemente de qual delas esteja à frente . Matematicamente, a relação de transmissão é escrita assim:
n 1 / n 2 = i ou D 2 / D 1 = i
Onde eu- relação de transmissão. A relação de transmissão é um valor abstrato e não tem dimensão. A relação de transmissão pode ser qualquer coisa - inteira e fracionária.
engrenagem de fricção
Com transmissão por fricção, a rotação de uma roda para outra é transmitida usando força de fricção. Ambas as rodas são pressionadas uma contra a outra com alguma força e, devido ao atrito entre elas, giram uma na outra. Desvantagem da engrenagem de fricção: uma grande força pressionando as rodas, causando fricção adicional e, portanto, exigindo força adicional para girar. Além disso, as rodas durante a rotação, por mais que sejam pressionadas umas contra as outras, escorregam. Portanto, onde é necessária uma relação exata do número de rotações das rodas, a transmissão de fricção não se justifica.
Vantagens da transmissão por fricção:
Elementos rolantes de fácil fabricação;
Rotação uniforme e operação silenciosa;
Possibilidade de controle de velocidade contínuo e transmissão liga/desliga em movimento;
Devido à possibilidade de escorregar, a transmissão possui propriedades de segurança.
Desvantagens da engrenagem de fricção:
Derrapagem levando a relação de transmissão inconsistente e perda de energia;
A necessidade de pinçamento.
Aplicação da engrenagem de fricção:
Na engenharia mecânica, as engrenagens de fricção contínua são usadas com mais frequência para controle de velocidade contínua.
Engrenagens de fricção:
a - engrenagem frontal, b - engrenagem angular, c - engrenagem cilíndrica.
Em dispositivos caseiros, a engrenagem de fricção pode ser amplamente utilizada. Engrenagens cilíndricas e frontais são especialmente aceitáveis. Rodas de engrenagem podem ser feitas de madeira. Para melhor aderência, as superfícies de trabalho das rodas devem ser "revestidas" com uma camada de borracha macia de 2 a 3 mm de espessura. A borracha pode ser pregada com pequenos cravos ou colada com cola.
Engrenagem
Nas engrenagens, a rotação de uma roda para outra é transmitida por meio de dentes. As rodas de engrenagem giram muito mais facilmente do que as rodas de fricção. Isso é explicado pelo fato de que aqui não é necessário pressionar a roda na roda. Para um bom engate e fácil operação das rodas, o perfil do dente é feito ao longo de uma determinada curva, chamada de evolvente.
v transmitir movimento rotacional;
v mudar o rpm;
v aumentar ou diminuir a força de rotação;
v mudar o sentido de rotação.
Dependendo da forma das rodas e sua posição relativa, distinguem-se: tipos de engrenagens : cilíndrico, cônico, helicoidal, cremalheira, planetário.
engrenagem cilíndrica consiste em duas ou mais rodas cilíndricas montadas em eixos paralelos.
Arroz. 215 Engrenagem cilíndrica
Engrenagem cônica consiste em duas rodas cônicas localizadas em dois eixos, cujos eixos se cruzam. O ângulo de interseção pode ser qualquer, mas geralmente é de 90º.
Arroz. 216 engrenagem cônica
Engrenagem sem-fim (engrenagem do parafuso da engrenagem) - transmissão mecânica, realizada por engate do sem-fim e da roda sem-fim a ela associada. A engrenagem helicoidal é usada para cruzar, mas não cruzar eixos. A engrenagem helicoidal consiste em um parafuso (sem-fim) e uma engrenagem.
Arroz. 217 Engrenagem Sem-fim
A engrenagem helicoidal tem várias propriedades únicas. Em primeiro lugar, ele só pode ser usado como uma engrenagem motriz e não pode ser usado como uma engrenagem movida. Isso é muito conveniente para mecanismos necessários para levantar e manter uma carga sem carregar o motor. Existem muitas aplicações possíveis para esta propriedade de uma engrenagem helicoidal, como muitos tipos de guindastes e carregadores, barreiras ferroviárias, pontes levadiças, guinchos. A engrenagem helicoidal da LEGO é muito utilizada no desenho da empunhadura do braço robótico.
Em segundo lugar, uma característica da engrenagem helicoidal é que ela possui uma grande relação de transmissão. Portanto, as engrenagens helicoidais são usadas como redutores sempre que houver um torque muito alto.
Conclusão: A engrenagem helicoidal tem várias vantagens:
v Ocupa pouco espaço.
v Possui a propriedade de autofrenagem.
v Reduz o rpm muitas vezes.
v Aumenta a força motriz.
v Altera o sentido de rotação em 90°.
cremalheira e pinhão - uma transmissão mecânica que converte o movimento de rotação da engrenagem em movimento de translação da cremalheira e vice-versa. A cremalheira pode ser considerada como um círculo de uma grande roda dentada alongada em linha reta.
Deve-se notar que existem engrenagens de anel e engrenagens internas nos conjuntos LEGO.
coroa dentada - este é um tipo especial de engrenagem, seus dentes estão na superfície lateral. Essa engrenagem funciona, via de regra, em conjunto com uma engrenagem reta.
Arroz. 220 Conexões coroa e engrenagens retas de 8 e 24 dentes
Engrenagens com engrenagem interna tem os dentes cortados por dentro. Quando são usados, ocorre a rotação unidirecional das engrenagens motriz e acionada. Este trem de engrenagens tem menos custos de fricção, o que significa maior eficiência*. Engrenagens com engrenamento interno são utilizadas em mecanismos de dimensões limitadas, em engrenagens planetárias, no acionamento de um robô manipulador.
Arroz. 221 engrenagem interna
A característica especial da engrenagem interna LEGO é que ela tem dentes do lado de fora para que possa ser usada em engrenagens como uma engrenagem reta de 56 dentes.
Arroz. 222 Formas de conectar uma roda com engrenagem interna a uma engrenagem cilíndrica, uma roda com uma coroa e um "sem-fim"
Arroz. 223 Método de conexão de uma roda com engrenagem interna a um motor
engrenagem planetária
engrenagem planetária (engrenagem diferencial) - um sistema mecânico que consiste em várias engrenagens planetárias (engrenagens) girando em torno de uma engrenagem central, solar. Normalmente, as engrenagens planetárias são fixadas em conjunto com um suporte planetário. A engrenagem planetária também pode incluir uma engrenagem anular externa adicional (coroa) tendo engate interno com as engrenagens planetárias.
Essa transmissão encontrou ampla aplicação, por exemplo, é usada em utensílios de cozinha ou na transmissão automática de um carro.
Os principais elementos da engrenagem planetária podem ser considerados da seguinte forma:
v Engrenagem solar: localizada no centro;
v Carrier: fixa rigidamente os eixos de várias engrenagens planetárias (satélites) de mesmo tamanho entre si, que estão engatadas na engrenagem solar;
v Engrenagem anelar: uma engrenagem externa que engrena internamente com as engrenagens planetárias.
Arroz. 224 Um exemplo de uma engrenagem planetária: o suporte está imóvel, o sol está à frente, a coroa é acionada
Em uma engrenagem planetária, o torque é transmitido usando qualquer (dependendo da engrenagem selecionada) de seus dois elementos, dos quais um é o mestre e o segundo é o escravo. O terceiro elemento é estacionário (tabela 8).
Tabela 8. Elementos da engrenagem planetária
|
Fixo |
Principal |
Escravo |
Transmissão |
|
Coroa |
abaixando |
||
|
Impulsionando |
|||
|
Sol |
abaixando |
||
|
Impulsionando |
|||
|
operadora |
Reverso, abaixando |
||
|
impulso reverso |
Reverso - altere o curso do mecanismo para reverso, oposto.
Arroz. 225 Um exemplo do projeto de uma engrenagem planetária: a coroa está estacionária, o transportador está à frente, o sol é acionado
Transmissões mecânicas com elementos flexíveis
Para transferir movimento entre eixos relativamente distantes, são usados mecanismos nos quais a força do elo de acionamento para o acionado é transmitida por meio de elos flexíveis. Cintos, cordões, correntes de vários modelos são usados como elos flexíveis.
Engrenagens com elos flexíveis podem fornecer uma relação de engrenagem constante e variável com uma mudança gradual ou suave em seu valor.
Correia
O acionamento por correia consiste em duas polias montadas em eixos e uma correia cobrindo essas polias. A carga é transmitida devido às forças de atrito que surgem entre as polias e a correia devido à tensão desta última. O acionamento por correia não é muito sensível à posição relativa dos eixos acionador e acionado. Eles podem até ser girados em ângulos retos entre si ou colocados em um cinto na forma de um laço cruzado, e então a direção de rotação do eixo acionado mudará.
Arroz. 226 Acionamento por correia
transmissão por corrente
Arroz. 227 Acionamento por corrente
engrenagem de fricção
Arroz. 228 engrenagem de fricção
Com transmissão por fricção, a rotação de uma roda para outra é transmitida usando força de fricção. Ambas as rodas são pressionadas uma contra a outra com alguma força e devido ao atrito que ocorre entre elas, uma gira a outra.
Engrenagens de fricção são amplamente utilizadas em carros. Desvantagem da engrenagem de fricção: uma grande força pressionando as rodas, causando atrito adicional no carro e, portanto, exigindo força adicional para girar.
Além disso, as rodas durante a rotação, por mais que sejam pressionadas umas contra as outras, escorregam. Portanto, onde é necessária uma relação exata do número de rotações das rodas, a transmissão de fricção não se justifica.
Projeto "Barreira automática":
1. Desenhar um modelo de barreira automática.
Especificações:
b) o projeto utiliza uma engrenagem helicoidal;
c) a elevação e abaixamento automático da barra de barreira deve ser realizada por meio de um sensor ultrassônico.
4. Como parte do círculo de robótica, faça uma barreira automática.
6. Escreva uma descrição da barreira automática em sua pasta de trabalho.
Projeto "Virarplataforma":
1. Projete um modelo de plataforma giratória.
Especificações:
b) o projeto utiliza uma engrenagem com engrenagem interna;
c) a rotação automática da plataforma ocorre com o auxílio de um sensor de toque (sensor de luz).
4. Como parte do círculo de robótica, faça uma plataforma giratória.
6. Escreva uma descrição do toca-discos em sua pasta de trabalho.
Projeto "Deslizamentoportas automáticas":
1. Desenhar um modelo de portas de correr automáticas.
Especificações:
a) o modelo inclui um servomotor, microcontrolador NXT;
b) cremalheira e pinhão são usados no projeto;
c) a abertura automática da porta ocorre com a ajuda de um sensor ultrassônico (sensor de luz).
2. Esboce o modelo na pasta de trabalho.
3. Discuta o projeto com o professor.
4. Como parte do círculo de robótica, faça um modelo de portas deslizantes automáticas.
5. Usando a linguagem de programação NXT-G, escreva um programa para controlar o modelo.
6. Escreva uma descrição do modelo de porta deslizante automática em sua pasta de trabalho.
ENGRENAGENS
P la n e l ç ã o
1. Informações gerais.
2. Classificação das engrenagens.
3. Parâmetros geométricos das engrenagens.
4. Precisão da conversão de parâmetros.
5. Relações dinâmicas em engrenagens.
6. Desenho da roda. Materiais e tensões admissíveis.
1. Informações gerais
Engrenagem- Este é um mecanismo que, com a ajuda de engrenagens, transmite ou converte o movimento com uma mudança nas velocidades e momentos angulares. O trem de engrenagens consiste em rodas com dentes que se encaixam entre si, formando uma série de mecanismos de came que funcionam sucessivamente.
As engrenagens são usadas para converter e transmitir movimento rotacional entre eixos com eixos paralelos, que se cruzam ou se cruzam, bem como para converter movimento rotacional em translacional e vice-versa.
Vantagens das engrenagens:
1. constância da proporção eu .
2. Confiabilidade e durabilidade do trabalho.
3. Compacidade.
4. Grande variedade de velocidades transmitidas.
5. Pouca pressão nos eixos.
6. Alta eficiência.
7. Facilidade de manutenção.
Desvantagens das engrenagens:
1. A necessidade de fabricação e instalação de alta precisão.
2. Ruído ao rodar em altas velocidades.
3. A impossibilidade de regulação contínua da relação de transmissão
soluções I.
2. Classificação das engrenagens
Engrenagens usadas em sistemas mecânicos são diversas. Eles são usados para diminuir e aumentar a velocidade angular.
A classificação dos projetos de conversores de engrenagens agrupa as engrenagens de acordo com três critérios:
1. Tipo de encaixe dos dentes. Em dispositivos técnicos, as engrenagens são usadas com engate externo (Fig. 5.1, mas), com interno (Fig. 5.1, b) e com cremalheira e pinhão (Fig. 5.1, c).
As engrenagens com engrenagem externa são usadas para converter o movimento rotativo com uma mudança na direção do movimento. A relação de transmissão varia de -0,1 i -10. A engrenagem interna é usada se for necessário converter o movimento rotacional enquanto mantém a direção. Em comparação com a engrenagem externa, a engrenagem tem dimensões gerais menores, uma taxa de sobreposição maior e maior resistência, mas é mais difícil de fabricar. O engate do rack é usado ao converter o movimento rotacional em translacional e vice-versa.
2. De acordo com o arranjo mútuo dos eixos dos eixos distinguir engrenagens com rodas cilíndricas com eixos paralelos dos eixos (Fig. 5.1, A ), rodas cónicas com eixos cruzados (Fig. 5.2), rodas com eixos cruzados (Fig. 5.3). Engrenagens com rodas cônicas têm uma relação de marcha mais baixa (1/6 eu 6), são mais difíceis de fabricar e operar, possuem cargas axiais adicionais. As rodas de parafuso funcionam com maior deslizamento, desgastam-se mais rapidamente e têm baixa capacidade de carga. Essas engrenagens podem fornecer diferentes relações de transmissão para os mesmos diâmetros de roda.
3 . De acordo com a localização dos dentes em relação à geratriz do aro da roda
existem engrenagens retas (Fig. 5.4, a), helicoidais (Fig. 5.4, b), chevron (Fig. 5.5) e com dentes circulares.
Engrenagens helicoidais têm dor |
||||
engrenagens mais suaves, menos |
||||
tecnologicamente |
são equivalentes |
|||
esporão, mas na transmissão há |
||||
adicional |
cargas. |
|||
dupla hélice |
contador |
|||
inclinação dos dentes (chevron) transmissão |
||||
cha tem todos os benefícios da helicoidal |
||||
e forças axiais equilibradas. Mas |
||||
transmissão é um pouco mais difícil de fabricar |
||||
leniya e instalação. Curvilíneo |
||||
dentes são mais usados em cavalos |
||||
transmissões |
elevação |
|||
Capacidade de carga, |
Suavidade |
|||
trabalhar em altas velocidades. |
||||
3. Parâmetros geométricos de engrenagens
PARA os principais parâmetros geométricos das engrenagens (Fig. 5.6) incluem: passo do dente P t, módulo m (m = P t /), número de dentes Z, diâmetro d do círculo primitivo, altura h a da cabeça divisória do dente, altura h f da perna divisória do dente, diâmetros d a e d f de os círculos de topos e depressões, largura do aro da engrenagem b.
df 1 |
banco de dados 1 |
|||
dw 1 (d1 ) |
||||
dia 1 |
||||
df 2 |
dw 2 (d2) |
dia 2 |
||
db2 |
||||
Diâmetro do círculo primitivo d = mZ. Com um círculo divisor, o dente da roda é dividido em uma cabeça divisora e uma perna divisora, cuja proporção dos tamanhos é determinada pela posição relativa da peça bruta da roda e da ferramenta no processo de corte dos dentes.
Com um deslocamento zero do contorno original, a altura da cabeça divisória e a perna do dente da roda correspondem às do contorno original, ou seja,
ha = h a * m; hf = (h a * + c* ) m,
onde h a * é o coeficiente da altura da cabeça do dente; c * - coeficiente de radial
Para rodas com dentes externos, o diâmetro do círculo dos vértices
da = d + 2 ha = (Z + 2 h a * ) m.
Diâmetro do círculo da cavidade
df \u003d d - 2 hf \u003d (Z - 2 h a * - 2 c * ) m.
Em m ≥ 1 mm h a * = 1, c * = 0,25, d a = (Z - 2,5)m.
Para rodas com dentes internos, os diâmetros dos círculos dos topos e fundos são os seguintes:
da \u003d d - 2 ha \u003d (Z - 2 h a * ) m;
df = d + 2 hf = (Z + 2 h a * + 2 c * ) m.
Para rodas cortadas com deslocamento, os diâmetros dos topos e das calhas são determinados levando em consideração o valor do coeficiente de deslocamento de acordo com dependências mais complexas.
Se duas rodas, cortadas sem deslocamento, forem engatadas, seus círculos primitivos se tocarão, ou seja, coincidirão com os círculos iniciais. O ângulo de engate neste caso será igual ao ângulo do perfil do contorno original, ou seja, as pernas e cabeças iniciais coincidirão com as pernas e cabeças divisórias. A distância do centro será igual à distância do centro do pitch, determinada através dos diâmetros dos círculos do pitch:
aw = a = (d1 + d2)/2 = m(Z1 + Z2)/2.
Para rebolos cortados com offset, há uma diferença para os diâmetros inicial e primitivo, ou seja,
d w 1 ≠ d 1 ; d w 2 ≠ d 2 ; a w ≠ a ; αw = α.
4. Precisão de Conversão de Parâmetros
EM Durante a operação do trem de engrenagens, a relação de transmissão teoricamente constante sofre mudanças contínuas. Essas alterações são causadas pelos inevitáveis erros de fabricação no tamanho e forma dos dentes. O problema de fabricar engrenagens com baixa sensibilidade a erros é resolvido em duas direções:
a) o uso de tipos especiais de perfis (por exemplo, engrenagem de relógio);
b) limitação de erros de fabricação.
EM ao contrário de peças simples como eixos e buchas, as engrenagens são peças complexas e os erros na execução de seus elementos individuais não afetam apenas o acoplamento de dois dentes individuais, mas também afetam as características dinâmicas e de resistência da engrenagem como um todo, como bem como a precisão da transmissão e transformação do movimento rotacional.
Os erros de engrenagens e marchas, dependendo de seu impacto no desempenho da transmissão, podem ser divididos em quatro grupos:
1) erros que afetam a precisão cinemática, ou seja, a precisão da transmissão e transformação do movimento rotacional;
2) erros que afetam o bom funcionamento da engrenagem;
3) erros no ponto de contato do dente;
4) erros que levam a uma alteração na folga lateral e afetam a folga da transmissão.
Em cada um desses grupos, podem ser distinguidos erros complexos, que caracterizam mais completamente esse grupo, e elemento por elemento, caracterizando parcialmente o desempenho da transmissão.
Essa divisão de erros em grupos é a base para os padrões de tolerâncias e desvios de engrenagens: GOST 1643–81 e GOST 9178–81.
Para avaliar a precisão cinemática da transmissão, suavidade de rotação, características de contato dos dentes e folga nos padrões em consideração, são estabelecidos 12 graus de precisão na fabricação de engrenagens.
E engrenagens. Graus de precisão em ordem decrescente são indicados por números 1–12. Graus de precisão 1 e 2 de acordo com GOST 1643–81 para m > 1 mm e de acordo com GOST 9178–81 para 0,1< m < 1 являются перспективными, и для них в стандартах численные значения допусков нормируемых параметров не приводятся. Стандартом устанавливаются нормы кинематической точности, плавности, пятна контакта и бокового зазора, выраженные в допустимых погрешностях.
É permitido o uso de engrenagens e engrenagens, cujos grupos de erros podem pertencer a diferentes graus de precisão. No entanto, vários erros pertencentes a diferentes grupos em termos de sua influência na precisão da transmissão estão inter-relacionados; portanto, são definidas restrições na combinação de padrões de precisão. Assim, as normas de suavidade não podem ser mais do que dois graus mais precisas ou um grau mais ásperas do que as normas de precisão cinemática, e as normas de contato do dente podem ser atribuídas em qualquer grau mais precisas do que as normas de suavidade. A combinação de padrões de precisão permite ao projetista criar as transmissões mais econômicas, enquanto escolhe tais graus de precisão para indicações individuais.
tels que atendem aos requisitos de desempenho para uma determinada transmissão sem superestimar o custo de fabricação da transmissão. A escolha dos graus de precisão depende da finalidade, do campo de aplicação das rodas e da velocidade circunferencial de rotação dos dentes.
Vamos considerar com mais detalhes os erros de engrenagens e engrenagens que afetam sua qualidade.
5. Relacionamentos dinâmicos em engrenagens
As engrenagens transformam não apenas os parâmetros de movimento, mas também os parâmetros de carga. No processo de conversão de energia mecânica, parte da potência P tr fornecida à entrada do conversor é gasta na superação do atrito de rolamento e deslizamento nos pares cinemáticos de engrenagens. Como resultado, a potência de saída é reduzida. Para estimar a perda
potência, utiliza-se o conceito de eficiência, definido como a relação entre a potência na saída do conversor e a potência fornecida à sua entrada, ou seja,
η = P saída / P entrada. |
Se o trem de engrenagens converte o movimento rotacional, então, respectivamente, as potências de entrada e saída podem ser definidas como
Vamos denotar ωout / ωin através de i, e o valor T out /T in through i m, que chamamos de relação de transmissão dos momentos. Então a expressão (5.3) assume a forma
η \u003d i m.
O valor de η varia de 0,94 a 0,96 e depende do tipo de transmissão e da carga transmitida.
Para uma transmissão de engrenagem cilíndrica, a eficiência pode ser determinada a partir da dependência
η = 1 – cf π(1/Z 1 + 1/Z 2 ), |
onde c é um fator de correção que leva em conta a diminuição da eficiência com a diminuição da potência transmitida;
20T saída 292mZ 2 |
|||
20T saída 17,4mZ 2 |
|||
onde Тout – torque de saída, H mm; f é o coeficiente de atrito entre os dentes. Para determinar as forças reais nos dentes da engrenagem,
Vamos dar uma olhada no processo de transformação de carga (Fig. 5.7). Deixe o torque de entrada T 1 ser aplicado à roda motriz 1 com diâmetro do círculo primitivo d w l , e o momento de resistência T 2 da roda acionada 2 ser direcionado na direção oposta à rotação da roda. Na engrenagem evolvente, o ponto de contato está sempre em uma linha que é uma normal comum aos perfis de contato. Portanto, a força de pressão do dente F da roda motriz sobre o dente da movida será direcionada ao longo da normal. Transferimos a força ao longo da linha de ação para o pólo do elo P e a decompomos em dois componentes.
Ft' |
|||||||||||||||||
Ft' |
|||||||||||||||||
A componente tangente F t é chamada |
força distrital. Ela |
||||||||||||||||
realiza um trabalho útil, superando o momento de resistência T e colocando as rodas em movimento. Seu valor pode ser calculado pela fórmula
F t = 2T /d w .
A componente vertical é chamada força radial e denotado F r . Essa força não realiza trabalho, apenas cria uma carga adicional nos eixos e nos suportes da transmissão.
Ao determinar a magnitude de ambas as forças, as forças de atrito entre os dentes podem ser desprezadas. Neste caso, existem as seguintes dependências entre a força de pressão total dos dentes e seus componentes:
F n = F t /(cos α cos); |
F r = F t tg α/ cos , |
onde α é o ângulo de engate.
O engate de engrenagens cilíndricas apresenta várias desvantagens dinâmicas significativas: valores limitados do coeficiente de sobreposição, ruído significativo e impactos em altas velocidades. Para reduzir as dimensões da transmissão e reduzir a suavidade da operação, a engrenagem reta é frequentemente substituída por engrenagens helicoidais, cujos perfis laterais dos dentes são superfícies helicoidais involutas.
Nas engrenagens helicoidais, a força total F é direcionada perpendicularmente ao dente. Vamos decompor esta força em duas componentes: F t é a força circunferencial da roda e F a é a força axial dirigida ao longo do eixo geométrico da roda;
F a = F t tg β, |
onde é o ângulo de inclinação do dente.
Assim, em um engate helicoidal, em contraste com um engate de espora, existem três forças mutuamente perpendiculares Fa , F r , F t , das quais apenas F t realiza trabalho útil.
6. Desenho da roda. Materiais e tensões admissíveis
Projeto de roda. Ao estudar os princípios do projeto de engrenagens, o objetivo principal é dominar a metodologia para determinar a forma e os parâmetros básicos das rodas de acordo com as condições de desempenho e operação. Atingir esse objetivo é possível resolvendo as seguintes tarefas:
a) seleção de materiais de roda ideais e determinação de características mecânicas permitidas;
b) cálculo dos tamanhos das rodas de acordo com as condições de contato e resistência à flexão;
c) desenvolvimento do projeto de engrenagens.
As engrenagens são conversores típicos para os quais muitas opções otimizadas de design justificadas foram desenvolvidas. Um diagrama de projeto geral de uma roda dentada pode ser representado como uma combinação de três elementos estruturais principais: uma coroa, um cubo e um disco central (Fig. 5.9). A forma e as dimensões da roda dentada são determinadas dependendo do número de dentes, do módulo, do diâmetro do eixo, bem como do material e da tecnologia de fabricação das rodas.
Na fig. 5.8 mostra exemplos de projetos de engrenagens de mecanismos. Recomenda-se que as dimensões da roda sejam tomadas de acordo com as instruções do GOST 13733-77.
Tipos de engrenagens
Tipos de engrenagens: a, b, c - engrenagens cilíndricas com engrenagem externa; g - transmissão parafuso-porca; d - engrenagem cilíndrica com engrenagem interna; e - transmissão por parafuso de engrenagem; g, h e - engrenagens cônicas; para - engrenagem hipóide
Engrenagens e rodas são classificadas de acordo com os seguintes critérios
- 1. De acordo com o arranjo mútuo dos eixos geométricos dos eixos, as engrenagens são diferenciadas:
- - com eixos paralelos - cilíndricos (Fig. 1 a-d);
- - com eixos que se cruzam - cônico (Fig. 1 e, f);
- - com eixos cruzados - parafuso cilíndrico (Fig. 1 g);
- - hipóide cônico e sem-fim (Fig. 1 h);
- - cremalheira e pinhão (Fig. 1 i).
Imagem 1
- 2. Dependendo da posição relativa das engrenagens:
- - com engrenagem externa (rodas dentadas giram em sentidos opostos) (Fig. 2 a);
- - com engrenagem interna (o sentido de rotação das rodas é o mesmo) (Fig. 2 b). Rodas dentadas internas giram na mesma direção e geralmente são usadas em engrenagens planetárias.
- - engate da cremalheira (Fig. 2 c);
Figura 2
- 3. De acordo com a localização dos dentes na superfície das rodas, as engrenagens são diferenciadas:
- - esporão; helicoidal; divisa; com um dente circular (Fig. 3).
- 4. De acordo com a forma do perfil do dente, as engrenagens são diferenciadas:
- - involuir;
- - com o noivado de M. L. Novikov;
- - com perfil elíptico
- -cicloidal
Formas de dentes envolventes
Formas de dentes elípticas (o novo trem de engrenagens de G.P. Grebenyuk).
Formas de dentes em engrenagens com engrenagens M.L. Novikov
- 5. Por projeto: as transferências podem ser abertas (não protegidas da influência do ambiente externo) e fechadas (isoladas do ambiente externo).
- 6. Dependendo do número de passos:único e multiestágio.
Multiestágio.
7. Dependendo da natureza relativa do movimento das hastes distinguir ordinário e planetário.
engrenagem planetária.
- 8. Por velocidade circunferencial:
- - baixa velocidade (até 3 m/s);
- - para velocidades médias (3--15 m/s);
- - alta velocidade (mais de 15 m / s);
- 9. Pela precisão do engajamento.
O padrão fornece 12 graus de precisão. Na prática, engrenagens de engenharia geral são fabricadas do sexto ao décimo grau de precisão. Engrenagens feitas de acordo com o sexto grau de precisão são usadas para os casos mais críticos.
Das engrenagens listadas acima, as engrenagens retas e helicoidais são as mais amplamente utilizadas, pois são as mais fáceis de fabricar e operar. As engrenagens com dentes de perfil envolvente são predominantemente usadas. A vantagem da engrenagem envolvente é que ela é insensível a flutuações na distância centro a centro.
Outros tipos de engajamento ainda são usados de forma limitada. Assim, a engrenagem cicloidal, na qual a operação de engrenagens com um número muito pequeno de dentes (2-3), não pode, infelizmente, ser feita por um método moderno de amaciamento de alto desempenho, pois as engrenagens dessa engrenagem são trabalhosas para fabricação e caro; O novo engajamento espacial de Novikov ainda não recebeu distribuição em massa, devido à sua alta sensibilidade a flutuações na distância centro a centro.
Rodas retas (cerca de 70%) são utilizadas em baixas e médias rotações, quando as cargas dinâmicas decorrentes de imprecisões de fabricação são pequenas, em engrenagens planetárias abertas e também quando é necessário movimento axial das rodas.
Rodas helicoidais (mais de 30%) têm maior lisura e são utilizadas para mecanismos críticos em velocidades médias e altas.
As engrenagens Chevron têm as vantagens das engrenagens helicoidais mais forças axiais balanceadas e são usadas em engrenagens com cargas pesadas.
Engrenagens cônicas são utilizadas apenas nos casos em que é necessário de acordo com o layout da máquina; parafuso - apenas em casos especiais.
3. Considere com mais detalhes alguns tipos de transmissões
Transmissão de parafuso.
Uma engrenagem helicoidal (um tipo de engrenagem helicoidal) consiste em duas engrenagens helicoidais. No entanto, ao contrário das engrenagens helicoidais com eixos paralelos, o contato entre os dentes aqui ocorre em um ponto e em velocidades de deslizamento significativas. Portanto, sob cargas significativas, as engrenagens helicoidais não podem funcionar satisfatoriamente.
Engrenagens helicoidais
Engrenagem cônica
Uma engrenagem cônica consiste em duas engrenagens cônicas e é usada para transmitir torque entre eixos com eixos que se cruzam em um ângulo. As engrenagens cônicas são feitas com dentes retos, oblíquos e circulares.
- a) - uma roda com dentes retos;
- B) - uma roda com dentes oblíquos;
- B) - uma roda com dentes circulares
transmissão hipóide.
Uma engrenagem com rodas cônicas para transmissão de torque entre eixos com eixos cruzados é chamada de hipóide. Esta transmissão encontra aplicação em automóveis.
transmissão hipóide.
Engrenagens sem-fim
Uma engrenagem helicoidal é uma engrenagem que consiste em um parafuso chamado helicoidal e uma roda helicoidal. Uma engrenagem helicoidal é usada para transferir a rotação de um eixo para outro quando os eixos do eixo se cruzam. O ângulo de interseção na maioria dos casos é de 90°. A engrenagem helicoidal pertence ao parafuso da engrenagem, ao contrário da engrenagem helicoidal, o aro da engrenagem helicoidal tem formato côncavo, o que contribui para o ajuste da rosca sem-fim e, consequentemente, o comprimento da linha de contato, a rosca sem-fim pode ser simples ou multi-thread, bem como direita ou esquerda.
Engrenagem helicoidal
Os vermes distinguem-se pelas seguintes características: de acordo com a forma da superfície em que se forma o fio, são cilíndricos e globosos; de acordo com a forma do perfil da rosca - sem-fins cilíndricos arquimedianos e involutos. O sem-fim arquimediano tem um perfil de rosca trapezoidal na seção axial; na seção final, as roscas são contornadas por uma espiral arquimediana.
Tipos cilíndricos e globoides.
Um sem-fim involuto é uma engrenagem helicoidal com um pequeno número de dentes e um grande ângulo de inclinação. O perfil da bobina na seção final é delineado pela envolvente.
Os vermes arquimedianos são os mais utilizados na engenharia mecânica, pois a tecnologia para sua produção é simples e mais desenvolvida.
O perfil dos dentes das rodas sem-fim nas engrenagens é involuto. Portanto, o engate na engrenagem helicoidal é um engate involuto da roda dentada com a cremalheira.
engrenagem planetária
A engrenagem planetária de linha única de engrenagem mais comum. É composto por uma roda central 1 com dentes externos, uma roda fixa (central) 2 com dentes internos e um transportador no qual são fixados os eixos das rodas planetárias (ou satélites).
engrenagem planetária
Engrenagens de onda.
As transmissões de ondas são baseadas no princípio de transferência de movimento rotacional devido à deformação da onda progressiva de uma das rodas dentadas.
Essa transmissão foi patenteada pelo engenheiro americano Musser em 1959.
engrenagem de onda
Cinematicamente, essas engrenagens são uma espécie de engrenagem planetária com uma engrenagem flexível. A figura mostra os principais elementos de uma transmissão de ondas: uma roda fixa com dentes internos, uma roda elástica rotativa com dentes externos e portador h. A roda estacionária é fixada no alojamento e é feita na forma de uma roda dentada convencional com engrenagem interna. A engrenagem flexível tem a forma de um vidro com uma parede fina facilmente deformável: os dentes são cortados na parte espessa (esquerda), a parte direita tem a forma de um eixo. O transportador consiste em um came oval e um rolamento especial.
Quando o transportador oval gira, duas ondas são formadas. Essa transmissão é chamada de transmissão de duas ondas. Existem transmissões de três ondas, um diagrama dessa transmissão é mostrado abaixo.
engrenagem involuta helicoidal
As transmissões de ondas têm uma grande capacidade de carga (um grande número de pares de dentes estão engatados) e uma alta relação de transmissão (< 300 для одной ступени) при сравнительно малых габаритах. Это основные достоинства этих передач. Передача может работать, находясь в герметизированном корпусе, что очень важно для использования волновых передач в химической, авиационной и других отраслях техники.
Desvantagens da transmissão de ondas: produção quase individual, cara e muito trabalhosa de uma roda flexível e de um gerador de ondas; a possibilidade de usar essas engrenagens apenas em uma velocidade angular relativamente baixa do eixo do gerador; rotações limitadas do eixo de acionamento (para evitar grandes forças de inércia centrífuga de um gerador de ondas não circulares; módulos de dente fino 1,5-2 mm)
Transmissões de engrenagens com engrenagem Novikov.
Engrenagens com engrenagens Novikov consistem em duas engrenagens helicoidais cilíndricas ou engrenagens cônicas com dentes helicoidais e servem para transferir torque entre eixos com eixos paralelos ou que se cruzam. Uma característica do engate Novikov é que nesse engate o contato linear inicial é substituído por um contato pontual, que se transforma em um contato com um bom ajuste sob carga. Os perfis de dentes mais simples que fornecem esse contato são os perfis contornados ao longo de um arco de círculo ou uma curva próxima a ele.
Perfis de dentes em engrenagens com malha M. L. Novikova
No engate Novikov, o contato dos dentes é teoricamente realizado em um ponto; no engate involuto, o contato dos dentes ocorre ao longo da linha. No entanto, com as mesmas dimensões totais da engrenagem, o contato dos dentes no engate Novikov é muito melhor do que no engate involuto.
Infelizmente, neste caso, deve-se sacrificar a principal vantagem da engrenagem evolvente - o rolamento dos perfis dos dentes uns contra os outros e, consequentemente, obter alto atrito nos dentes. No entanto, para máquinas de baixa velocidade, isso não é tão importante.
As vantagens da engrenagem de Novikov incluem a possibilidade de usá-la em todos os tipos de engrenagens: com eixos paralelos, cruzados e cruzados das rodas, com engrenagem externa e interna, relação de transmissão constante e variável. As perdas por atrito neste sistema de engrenagens são aproximadamente 2 vezes menores do que as perdas na engrenagem involuta, o que aumenta a eficiência da transmissão.
As principais desvantagens das engrenagens com engrenagens Novikov incluem: a complexidade tecnológica da fabricação de rodas, a largura das rodas deve ser de pelo menos 6 módulos, etc. Atualmente, as engrenagens com engrenagens Novikov são usadas em grandes caixas de engrenagens.
1 Conceitos Básicos sobre engrenagens
1.1 informações gerais
Na transmissão por engrenagens, o movimento é transmitido por meio do engate de um par de rodas dentadas (Fig. 1, a - V). A engrenagem menor é chamada engrenagem, mais - rodam. O termo "engrenagem" refere-se tanto à engrenagem quanto à roda. Os parâmetros da engrenagem são atribuídos ao índice 1, aos parâmetros da roda o índice 2. As engrenagens são o tipo mais comum de transmissão mecânica, pois podem transmitir potência de forma confiável de frações a dezenas de milhares de quilowatts em velocidades periféricas de até 275 m / s.
Arroz. 1. Engrenagens retas com engrenagem externa
Engrenagens são amplamente utilizadasem todos os ramos da engenharia mecânica e fabricação de instrumentos.
Vantagens. 1. Alta confiabilidade de trabalho em uma ampla gama de cargas e velocidades. 2. Pequenas dimensões. 3. Grande durabilidade. 4. Alta eficiência 5. Cargas relativamente baixas nos eixos e rolamentos. 6. A constância da relação de transmissão. 7. Fácil manutenção.
Imperfeições. 1. Requisitos relativamente altos para precisão de fabricação e instalação. 2. Ruído em altas velocidades.
Classificação.Dependendo da posição relativaeixos geométricos do eixo as engrenagens são: c e l e n dricheskie- com eixos paralelos (Fig. 1); final - com eixos que se cruzam (Fig. 2, A, b); em e n t sobre vye - com eixos cruzados (Fig. 3). As engrenagens helicoidais são caracterizadas por maior deslizamento no engate e baixa capacidade de carga, portanto, são de uso limitado.
Arroz. 2. Engrenagens cônicas:a - dente reto;Arroz. 3. Parafusodenteado
b- com dente circular;transmissão
Para converter o movimento rotacional em translacional e vice-versa, é utilizada uma cremalheira e pinhão (Fig. 4), que é um caso especial de uma engrenagem cilíndricaaquela transmissão. O rack é considerado como uma roda, cujo diâmetro é aumentado ao infinito.
Arroz. 4. Cremalheira e pinhãoArroz. 5. CilíndricoCaneta de dente reto Skyedacha domesticaY.atrásagarrado
Dependendo da localização dos dentes no aro da roda existem (ver Fig. 1) engrenagens: retas (a), oblíquas (b), chevron (c) e com dentes circulares (ver Fig. 2 , b).
Dependendo da forma do perfil do dente as engrenagens são: envolvente, com engrenagem Novikov, cicloidal. Na engenharia mecânica moderna, a engrenagem envolvente é amplamente utilizada..
Em 1954, M. L. Novikov propôs um engajamento fundamentalmente novo, no qual o perfil do dente é delineado por arcos de círculos. Este engate só é possível com dentes oblíquos.
Atualmente, a engrenagem cicloidal é preservada em instrumentos e relógios.
Dependendo da posição relativa das rodas as engrenagens estão na engrenagem externa (veja a Fig. 1) e na interna (Fig. 5). Abaixo, as engrenagens externas são consideradas as mais comuns.
Dependendo do desenho Distinguir entre engrenagens abertas e fechadas. Em aberto engrenagens, dentes da roda secam ou lubrificado periodicamente com graxa e não protegido da influência do ambiente externo. transferências fechadas são colocados em caixas à prova de poeira e umidade (cárteres) e trabalhar em banho de óleo (a roda dentada é imersa em óleo até uma profundidade de ⅓ do raio).
Dependendo do número de passos engrenagens são um e muitos
Dependendo da natureza relativa do movimento dos eixos distinguir entre engrenagens de linha (Fig. 1) e engrenagens planetárias.
1.2 Fundamentos da teoria da engrenagem
Os perfis de dentes de um par de rodas devem ser conjugados, ou seja, um determinado perfil de dente de uma roda deve corresponder a um perfil de dente bem definido da outra roda. Para garantir que a relação de transmissão seja constante, os perfis dos dentes devem ser contornados com curvas que satisfaçam os requisitos do teorema básico da engrenagem.
Arroz. 6. Esquema para a prova do teorema principalnoivado
Teorema básico de ligação. Para provar o teorema, considere um par de dentes acoplados em engate (Fig. 6). Os perfis dos dentes da engrenagem e da roda se tocam no ponto S, chamado de ponto de engate. Os centros de rotação O 1 e O 2 estão localizados a uma distância constante a w um do outro. O dente da engrenagem, girando com velocidade angular w 1, exerce uma força sobre o dente da roda, conferindo a este uma velocidade angular w 2 . Tracemos pelo ponto S a tangente TT comum aos dois perfis e à normal NN. Velocidades circunferenciais do ponto S em relação aos centros de rotação O 1 e O 2:
v 1 = O 1 S w 1 e v 2 = O 2 S w 2
Vamos decompor v 1 e v 2 em componentes v" 1 e v" 2 na direção da normal NN e componentes v"" 1 e v"" 2 na direção da tangente TT. Para garantir um contato constante dos perfis, é necessário cumprir a condição v "1 = v" 2, caso contrário, em v "1 v" 2, os dentes cortarão. Soltemos as perpendiculares O 1 B e O 2 C dos centros O 1 e O 2 para a normal NN.
Da semelhança dos triângulos aeS e BSO 1 v "1 / v 2 = O 1 B / O 1 S,
Da semelhança dos triângulos afS e CS0 2 v "2 / v 2 = O 2 C / O 2 S, de onde v" 2 = (v 2 /0 2 S) O 2 C = w 2 *O 2 C. Ho v " 1 = v" 2, portanto, w 1 * O 1 B = w 2 * O 2 C.
relação de transmissão
u = w 1 / w 2 = O 2 C / O 1 B. (1)
A normal NN intercepta a linha de centros O 1 O 2 no ponto P, chamado de pólo do link. Da semelhança dos triângulos O 2 PS e O 1 PV
O 2 C / O 1 B \u003d O 2 P / O 1 P \u003d r w1 / r w2 (2)
Comparando as relações (1) e (2), obtemos
Assim, o principal teorema de ligação é formulado: para garantir uma relação de transmissão constante das engrenagens, seus perfis de dentes devem ser delineados ao longo de curvas nas quais a normal comumNN, traçado pelo ponto de contato dos perfis, divide a distância entre os centrosO 1 O 2 em partes inversamente proporcionais às velocidades angulares.
O pólo de engate P mantém uma posição constante na linha de centros O 1 O 2, portanto, os raios r w 1 e r w 2 também permanecem inalterados.
Círculos de raios r w 1 e r w 2 são chamados iniciais. Quando as engrenagens giram, os círculos iniciais rolam uns sobre os outros sem escorregar, como evidenciado pela igualdade de suas velocidades circunferenciais w 1 r w 1 = w 2 r w 2, obtida pela fórmula (3).
Do conjunto de curvas que satisfazem os requisitos do teorema principal do engate, a evolvente de um círculo recebeu aplicação prática na engenharia mecânica moderna, que:
a) permite obter de forma relativamente simples e precisa um perfil de dente no processo de corte;
b) sem violar o engate correto, permite alguma alteração na distância entre centros a w (esta alteração pode ocorrer por imprecisões na fabricação e montagem).
Involuta de um círculo (Fig. 8.7). A evolvente de um círculo é a curva descrita pelo ponto S da reta NN, rolando sem escorregar ao longo de um círculo de raio r b. Este círculo é chamado de evolução ou círculo de base, e a linha NN sendo rolada é a linha geradora.
A natureza da engrenagem envolvente é determinada pelas propriedades da engrenagem envolvente.
A linha geradora NN é tangente ao círculo base e normal a todos os evolutivos que ele produz.
Duas envolventes do mesmo círculo básico são equidistantes *.
À medida que o raio r b do círculo base aumenta, a envolvente se torna mais plana e se torna uma linha reta quando r b → ∞.
O raio de curvatura da envolvente no ponto S 2 é igual ao comprimento do arco S 0 B do círculo de base. O centro da curvatura envolvente em um determinado ponto está no círculo de base.
1.3 Fazendo engrenagens
Os blocos de engrenagens são obtidos por fundição, forjamento sob matriz ou forjamento livre, dependendo do material, forma e dimensões. Os dentes das rodas são feitos rolando, cortando, menos frequentemente por fundição.
Dente rolando. Usado na produção em massa. A modelagem preliminar dos dentes das engrenagens cilíndricas e cônicas é realizada por laminação a quente. Nesse caso, os dentes são espremidos na coroa. Para obter rodas de maior precisão, é realizada a usinagem subsequente dos dentes ou laminação a frio - calibração.
A laminação a frio dos dentes é usada com um módulo de até 1 mm. O rolamento de engrenagens é um método de alto desempenho para a fabricação de rodas, reduzindo drasticamente o desperdício de metal em cavacos.
corte de engrenagem. Existem dois métodos de cortar dentes: copiar e executar. O método de cópia consiste em cortar cavidades entre os dentes cortadores modulares(Fig. 8): disco (a) ou dedo (b). Depois de cortar cada cavidade, a peça de trabalho é girada por uma etapa de engate. O perfil da cavidade é uma cópia do perfil das arestas de corte do cortador, daí o nome - o método de cópia. O método de cópia é ineficiente e impreciso, é usado principalmente no ramo de reparos.
Arroz. 7. Padrão de corte
método dos dentes
correndo em
O corte de dentes pelo método de enrolamento baseia-se na reprodução do engate de um par de engrenagens, um dos elementos do qual é uma ferramenta de corte - fogão(Fig. 9, a), dolbyak(Fig. 9, b) ou cortador de ripas - pentear(Ver Fig. 7). O cortador de sem-fim tem na seção axial
forma de barra de ferramentas. Ao cortar dentes, a peça de trabalho e a fresa giram em torno de seus eixos, garantindo a continuidade do processo.
Cortar dentes com placas largo aplicarpara a fabricação de
rodas cilíndricas com arranjo externocomer dentes. Para cortar rodas com arranjo interno de dentes, são utilizados cortadores. Os pentes cortam engrenagens retas e helicoidais com um grande módulo de engate.
O corte dos dentes das engrenagens cônicas pelo método de amaciamento é realizado por aplainamento (Fig. 10, a), fresamento (Fig. 10, b), ferramenta com perfil reto ou cabeças de corte.
Acabamento de dente. Os dentes das engrenagens de precisão após o corte são submetidos a acabamento por raspagem, retificação, lapidação ou deslizamento.
S h v i n g o v a n i e aplicar para processamento finorodas endurecidas. Eles são executados com uma ferramenta - um barbeador, que tem a forma de uma roda dentada com sulcos estreitos na superfície dos dentes. Girando em contato com a roda que está sendo usinada, o barbeador remove lascas semelhantes a pelos dos dentes da roda com as bordas cortantes das ranhuras.
Sh l e f sobre in e n e e se aplicam para processamento endurecidodentes. Execute rebolos copiando ou executando.
P p e t e p para usar para acabamento de dentes de roda endurecidos. Eles são executados por lapidação - uma roda de ferro fundido feita com precisão usando pastas abrasivas de lapidação.
Aplica-se a para suavizar a rugosidade em superfícies de trabalho dentes de rodas não endurecidas. Dentro de 1 ... 2 min, a roda dentada é rolada sob carga com uma roda de referência de alta dureza.
1.4 Materiais da engrenagem
A escolha do material da engrenagem depende da finalidade da transmissão e das condições de operação. Aço, ferro fundido e plásticos são usados como materiais de roda.
Tornar-se. Os principais materiais para engrenagens são aços tratados termicamente. Dependendo da dureza, as engrenagens de aço são divididas em dois grupos.
O primeiro grupo - rodas com dureza superficial do dente H ≤ 350 HB. Eles são usados em engrenagens de carga leve e média. Os materiais para as rodas deste grupo são aços carbono 35, 40, 45, 50, 50G, aços liga 40X, 45X, 40XH, etc. tratamento térmico- melhoria produzido antes de cortar os dentes.Rodas com dureza superficial dos dentes N ≤ 350 HB bom são executados e não estão sujeitos a fratura frágil.
Para um desgaste uniforme dos dentes e seu melhor amaciamento, a dureza da engrenagem reta deve estar em(25...50) HB mais dureza da roda.
Para engrenagens helicoidaisdureza HB as superfícies de trabalho dos dentes da engrenagem são desejáveis tão grandes quanto possível.
O segundo grupo são as rodas com dureza superficial H>350 HB. A alta dureza das superfícies de trabalho dos dentes é alcançada por endurecimento volumétrico e superficial, cementação, nitretação, cianetação. Esses tipos de tratamento térmico permitem aumentar várias vezes a capacidade de carga da transmissão em comparação com os aços aprimorados.
Dentes da roda com dureza superficial H>350 HB não são processados. Para engrenagens não girantes, não é necessário fornecer uma diferença na dureza dos dentes da engrenagem e da roda.
O endurecimento superficial dos dentes com aquecimento por correntes de alta frequência (r.f.) é aconselhável para engrenagens com módulo m ≥ 2 mm, trabalhando com rodas melhoradas, devido ao bom desgaste dos dentes. Com módulos pequenos, um pequeno dente é calcinado, o que o torna quebradiço e é acompanhado de empenamento. Para endurecer t.v.h. use aço 45, 40X, 40XH, 35XM.
O cimento é usado para rodas, cujas dimensões devem ser mínimas (aviação, transporte, etc.). Para a cementação são utilizados os aços 20X, 12XH3A, etc.
A nitretação fornece uma dureza particularmente alta das camadas superficiais dos dentes. Para engrenagens em que não haja desgaste abrasivo dos dentes, pode-se aplicar a nitretação. É acompanhado por um pequeno empenamento e permite obter dentes de 7º grau de precisão sem operações de acabamento. Para aumentar a resistência do núcleo do dente, a peça bruta da roda é aprimorada. Para nitretação, são utilizados os aços 40KhNMA, 40Kh2NMA, 38KhMYuA, 38Kh2Yu.
Rodas com dureza H > 350 HB corte antes do tratamento térmico. Os dentes são finalizados após o tratamento térmico.
Seleção de classes de aço para engrenagens. Sem tratamento térmico, as características mecânicas de todos os aços são próximas, portanto o uso de ligas de aço sem tratamento térmico é inaceitável.
A temperabilidade dos aços é diferente: de alta liga - o maior, carbono - o menor. Aços com baixa temperabilidade em grandes seções de peças de trabalho não podem ser tratados termicamente para alta dureza. É por isso o tipo de aço para engrenagens é escolhido levando em consideração as dimensões de suas peças de trabalho.
As características dos aços dependem não apenas da composição química e do tipo de tratamento térmico, mas também das dimensões limitantes das peças de trabalho: o diâmetro da peça de engrenagem ou sem-fim D npe d e a maior espessura seccional da peça de trabalho da roda S anterior.
Aço fundido. Utilizado na fabricação de grandes engrenagens (d a ≥ 500 mm). Use aço 35L...55L. Rodas fundidas são submetidas à normalização.
Ferro fundido. Utilizado na fabricação de engrenagens de engrenagens abertas de baixa velocidade. Ferros fundidos SCh18...SCh35 são recomendados. Os dentes das rodas de ferro fundido funcionam bem, mas têm resistência à flexão reduzida.
Plásticos. Eles são usados em engrenagens de alta velocidade levemente carregadas para engrenagens que trabalham em conjunto com rodas de metal. Engrenagens de plástico são silenciosas e de funcionamento suave. O textolite mais comum, lignofol, caprolon, poliformaldeído.
1.5. Tipos de destruição dentária e critérios de desempenho de engrenagens
No processo de trabalho, as forças da carga transmitida e as forças de atrito atuam nos dentes. Para cada dente, as tensões mudam com o tempo em um ciclo zero descontínuo. Tensões repetidamente alternadas são a causa da falha por fadiga dos dentes: sua quebra e lascamento das superfícies de trabalho. Atrito na engrenagem causa desgaste dos dentes.
Quebra de dente. Este é o tipo de destruição mais perigoso. A fratura dos dentes é consequência da flexão variável repetida e tensões de sobrecarga que ocorrem nos dentes. Fissuras de fadiga se formam na base do dente no lado onde a maior
tensão de tração. Os dentes curtos e retos se rompem completamente e os longos, especialmente os oblíquos, se partem ao longo de uma seção oblíqua (Fig. 12, a). A falha por fadiga é evitada calculando a força das tensões de flexãoσ f, aplicando correção, além de aumentar a precisão de fabricação e montagem da transmissão.
Lascamento por fadiga das superfícies de trabalho dos dentes.O principal tipo de cárie dentária para a maioria das engrenagens fechadas. Ocorre como resultado da ação de tensões de contato re-alternadas σ n. A destruição começa na raiz do dente na zona circumpolar, onde se desenvolve a maior força de fricção, o que contribui para o escoamento plástico do metal e a formação de microfissuras na superfície dos dentes. O desenvolvimento de rachaduras é facilitado pelo efeito de cunha do lubrificante, que é pressionado e racha nos dentes durante o encaixe. O desenvolvimento de trincas leva ao lascamento das partículas superficiais, formando-se inicialmente pequenas cavidades (Fig. 12, b), que posteriormente se transformam em cascas. Ao lascar, as condições para a formação de uma película contínua de óleo são violadas (o óleo é espremido nas cavidades), o que leva a um desgaste rápido e arranhões dos dentes. Cargas dinâmicas, ruído, aumento de temperatura.
Com a dureza das superfícies dos dentes H, observa-se lascamento limitado, que ocorre apenas em áreas com concentração de tensões. Depois que os dentes forem inseridos, esse lascamento irá parar.
O lascamento progressivo ocorre quando a dureza superficial dos dentes H > 350 HB afeta gradativamente toda a superfície de trabalho das raízes dos dentes.
O lascamento por fadiga dos dentes é evitado calculando a força das tensões de contato, aumentando a dureza da superfície dos dentes, aplicando correções, aumentando o grau de precisão e escolhendo o tipo certo de óleo.
Nas engrenagens abertas não se observam lascas, porque o desgaste da superfície do dente supera o desenvolvimento de trincas de fadiga.
Desgaste do dente.O principal tipo de destruição dos dentes das engrenagens abertas.À medida que o dente se desgasta, ele se torna mais fino (Fig. 12, V), sua perna está enfraquecida, as lacunas no engate aumentam, o que acaba levando à quebra dos dentes. A destruição dos dentes é precedida pela ocorrência de aumento do ruído durante a operação da transmissão. O desgaste pode ser reduzido pela proteção contra a entrada de partículas abrasivas, aumentando a dureza e reduzindo a rugosidade das superfícies de trabalho dos dentes, reduzindo o deslizamento dos dentes por meio de correção.
Encravamento de dentes. Consiste na soldagem de partículas de um dente ao outro devido a um aumento local de temperatura na zona de engate. As protuberâncias formadas nos dentes levantam as superfícies de trabalho de outros dentes, sulcando-os na direção do deslizamento (Fig. 12, G). O encravamento dos dentes é evitado aumentando a dureza e reduzindo a rugosidade das superfícies de trabalho dos dentes, aplicando correções e a seleção correta de óleos de extrema pressão.
2 ENGRENAGENS CILÍNDRICAS DE AJUDA
1.1 Informações gerais
Rodas cilíndricas, nas quais os dentes estão localizados ao longo de linhas helicoidais no cilindro divisor, são chamadas de rodas dentadas e (ver Fig. 1, b). Em contraste com uma engrenagem reta, em uma engrenagem helicoidal, os dentes não engatam imediatamente ao longo de todo o comprimento, mas gradualmente. O tempo de contato de um par de dentes aumenta, durante o qual novos pares de dentes entram, a carga é transferida por um grande número de linhas de contato, o que reduz significativamente o ruído e as cargas dinâmicas.
Quanto maior o ângulo de inclinação da linha do dente β, maior a suavidade de engate. Para um par de engrenagens helicoidais acopladas com engrenagem externa, os ângulos β são iguais, mas opostos na direção. 
Se não houver requisitos especiais para transferências, então as rodas são cortadas à direita, e as engrenagens- esquerdistas.
Em uma engrenagem helicoidal (Fig. 13), a distância entre os dentes pode ser medida no final ou circunferencial (t – t) , e normais (P-n) instruções. No primeiro caso, obtemos o passo circunferencial p t , no segundo - um passo normal R. Os módulos de engajamento também serão diferentes nestas direções:
Arroz. 13. Dimensões geométricas
engrenagens helicoidais
onde m t e m são os módulos de dente circunferencial e normal.
De acordo com a fig. 13
por isso,
onde β é o ângulo de inclinação do dente no cilindro divisor.
módulo normalm deve obedecer a norma ser o valor inicial em cálculos geométricos.
Diâmetros de passo e início
A engrenagem helicoidal é cortada com a mesma ferramenta que a engrenagem reta. A inclinação do dente é obtida girando a ferramenta em um ângulo β. Perfil de dente oblíquo V seção normal corresponde ao contorno original do trilho da ferramenta e, portanto, coincide com o perfil do dente reto do módulo t.
Altura da cabeça de um dente oblíquo h a e pernas h f são respectivamente iguais a:
Diâmetro do vértice
Distância do centro
Em uma engrenagem helicoidal, alterando o valor do ângulo β, pode-se alterar ligeiramente A c .
Uma engrenagem reta pode ser considerada como um caso especial de uma engrenagem helicoidal, em que β = 0
1.2 Roda equivalente
Como mencionado acima, o perfil de um dente oblíquo em seção normal A - A(Fig. 14) corresponde ao contorno original do porta-ferramentas e, portanto, coincide com o perfil da roda dentada. O cálculo das engrenagens helicoidais é realizado usando os parâmetros da engrenagem de dentes retos equivalente.
Círculo primitivo da engrenagem helicoidal na seção normal A- A(ver Fig. 14) forma uma elipse, cujo raio de curvatura no pólo de engate
O perfil do dente nesta seção quase coincide com o perfil de uma roda de dentes retos condicional, chamada equivalente cujo diâmetro divisor
d v = 2 p v = d / porque 2 β = m t z / porque 2 β = mz / porque 3 β = mz v ,
de onde o número equivalente de dentes
onde z é o número real de dentes da engrenagem helicoidal.
Segue-se desta fórmula que, à medida que β aumenta, z v .
1.3. Forças em engajamento
Em uma engrenagem helicoidal, a força normal F n faz um ângulo β com a ponta da roda (Fig. 15). tendo decomposto F n em componentes, obtemos:
força radial
Onde F t = 2T 2 / d 2 - força distrital;
força axial
Ao determinar a direção das forças, a direção de rotação das rodas e a direção da inclinação do dente (direita ou esquerda) são levadas em consideração.
Força axialF a adicionalmente carrega os rolamentos, aumentando com o aumentoβ. Por esta razão para engrenagens helicoidais aceitarβ = 8...18°. A presença de forças axiais no engate é uma desvantagem das engrenagens helicoidais.
1.4. Cálculo da força de contato
Devido ao arranjo inclinado dos dentes, vários pares de dentes estão simultaneamente em engrenagens helicoidais, o que reduz a carga em um dente, aumentando sua resistência. A disposição inclinada dos dentes reduz as cargas dinâmicas. Todos esses recursos são difíceis de levar em consideração ao derivar fórmulas de cálculo; portanto, o cálculo da resistência das engrenagens helicoidais é realizado de acordo com as fórmulas de engrenagens de dentes retos equivalentes com a introdução de fatores de correção nelas. De acordo com as condições de resistência, as dimensões das engrenagens helicoidais são menores que as das engrenagens retas.
Cálculo de projeto. Semelhante ao cálculo de uma engrenagem reta, a distância entre centros de um par helicoidal de aço
Onde T 2 - em N*mm; [ σ ] n - em N / mm 2 .
Confira cálculo. Semelhante ao cálculo de uma engrenagem reta, as tensões de contato na camada superficial dos dentes helicoidais
onde adicionalmente de acordo com o padrão:
Z H ≈ 1,76 cos β - coeficiente levando em consideração a forma das superfícies de contato dos dentes. Valor médio Z H ≈ 1,71;
Fator que leva em consideração a sobreposição dos dentes. Valor médio Z ε ≈ 0,8;
Z M = 275 N 1/2 / mm - para rodas de aço.
Por isso,
Onde F t - Pousada; d 2 , b 2 - em mm; k H α - coeficiente tendo em conta a distribuição de carga entre os dentes. Para engrenagens helicoidais do 7º ... 8º grau de precisão:
PARA H α = 1,04...1,09 a υ ≤5 m/s,
PARA H α = 1,07...1,13 a υ = 5...10 m/s;
PARA H β - coeficiente de carga desigual em toda a largura da coroa;
PARA H υ - fator de carga dinâmico. Para engrenagens helicoidais recomenda-se:
PARA H υ = 1,02...1,06 para qualquer dureza de dente e υ ≤ 10 m/s,
PARA H υ = 1.1 com dureza do dente H ≤ 350 HB e υ = 10...20 m/s,
PARA H υ = 1,05 com dureza do dente H > 350 HB e υ = 10...20 m/s.
1.5. Análise de dobra
Semelhante ao cálculo de uma engrenagem reta, as condições de resistência à flexão para os dentes da engrenagem e a roda dentada helicoidal
Onde Y F - fator de forma do dente, selecionado pelo número equivalente de dentes z v ;
Yβ = 1 - β /140° - coeficiente levando em consideração a inclinação do dente;
PARA fa- coeficiente tendo em conta a distribuição de carga entre os dentes. Para engrenagens helicoidais com υ ≤ 10 m/s e 7...8 graus de precisão PARA fa = 0,81...0,91;
PARA Fβ - coeficiente levando em consideração a distribuição da carga ao longo da largura da coroa;
PARA F υ - coeficiente tendo em conta a carga dinâmica no engate. Para engrenagens helicoidais com υ ≤ 10 m/s:
PARA Fυ = 1,2 com dureza do dente da roda H ≤ 350 HB,
PARA Fυ = 1,l com dureza dos dentes da roda H > 350 HB.
1.7 Engrenagens retas Chevron
A roda chevron é uma engrenagem helicoidal dupla, feita como uma peça(ver Fig. 1, c). Devido às diferentes direções dos dentes nas meias divisas, as forças axiais F a /2 são mutuamente equilibradas na roda e não são transferidas para os rolamentos (Fig. 16). Esta circunstância permite que você pegue as rodas chevron ângulo do denteβ = 25...40°, o que aumenta a força dos dentes e a suavidade da transmissão.
As engrenagens chevron são feitas com uma trilha no meio da roda para a saída da ferramenta de corte (cortador sem-fim na Fig. 16) ou sem trilha (corte com uma fresa ou pente com afiação especial, ver Fig. 1, c) . 
As rodas Chevron sem esteira são cortadas em máquinas especiais ineficientes e caras, portanto, são usadas com menos frequência do que as rodas com esteira. Largura da pista A= (10...15) m.
O dente chevron requer uma posição axial estritamente definida da engrenagem em relação à roda, de modo que os pares são montados em rolamentos que permitem a "folga" axial do eixo.
desvantagem rodas chevron é um grande custo de sua fabricação. Aplicar em poderosas engrenagens fechadas de alta velocidade.
O cálculo geométrico e de resistência de uma engrenagem espinha de peixe é semelhante ao de uma engrenagem helicoidal. Para transmissão espinha de peixe, o coeficiente de largura do aro da roda ψ a = 0,4 ... 0,8.
Com estrito paralelismo de dentes e eixos SOBRE 2 SOBRE 2 E O 1 O 1 dentes retos se encaixam ao longo de todo o seu comprimento EM(Fig. 17, a)
Se a largura da roda EM, com dentes retos, cortados em várias rodas finas 1,
2, 3, 4, 5
(Fig. 17, b) e gire cada um deles no eixo em relação ao anterior em um determinado ângulo para que o dente se mova para o arco s, então você obtém uma roda com dente escalonado. Quando as rodas giram, as malhas são sequencialmente "\u003e as seções entrarão 1
- 1,
2-2, 3
- 3
etc. Na mesma sequência, eles se desengatarão. 
Tomando um número infinitamente grande de rodas infinitamente finas, obtemos um dente oblíquo (helicoidal) inclinado ao eixo de rotação em um ângulo β (Fig. 17, c). Os dentes helicoidais funcionam mais suavemente do que os dentes retos porque mais dentes são engatados ao mesmo tempo para a mesma largura de roda. EM. Uma desvantagem significativa das engrenagens helicoidais é a presença de força axial R os , aspirante
mova as rodas ao longo do eixo do eixo. Da fig. 17, V pode-se ver que quanto maior o ângulo β, maior será e
força axial R os
com a mesma força circunferencial R 0cr. Na fig. 17, V mostra a direção da pressão do dente da engrenagem no dente da roda. 
Para eliminar a carga axial nos rolamentos do eixo, duas engrenagens helicoidais são instaladas com os dentes inclinados em direções opostas. Nesse caso, deve-se ter em mente que, com uma instalação longitudinal imprecisa das rodas no eixo, pode acontecer que apenas um par de dentes de dois pares de rodas acoplados entre em contato, por exemplo, o esquerdo , como mostrado na Fig. 18 (em regra, um dos eixos é auto-alinhado em relação ao outro).
Força axial R os tende a mover o eixo para a esquerda junto com a roda presa a ele. Para distribuir a força circunferencial R ambiente igualmente em ambas as rodas deve ser fornecido
longitudinal chamada folga de montagem e entre o rolamento e a lateral do eixo.
Após deslocar a engrenagem (e o eixo) para a esquerda sob a ação da força R os a pressão nas duas metades da roda e da engrenagem é distribuída igualmente.
1.8 Engrenagens com engrenagem M. L. Novikova
engajamento envolvente, comum na engenharia mecânica moderna, é linear, pois o contato dos dentes ocorre ao longo de uma linha (quase ao longo de uma área estreita) localizada ao longo do dente (Fig. 19). Devido ao pequeno raio de curvatura reduzido, a força de contato da engrenagem envolvente é relativamente baixa, portanto, para engrenagens modernas e potentes, a questão de aumentar a capacidade de carga das engrenagens é importante. 
ML Novikov propôs um novo ponto de engajamento, em que os perfis dos dentes das rodas na seção final são delineados ao longo dos arcos de um círculo(Fig. 20). O dente da engrenagem é convexo e o dente da roda é côncavo, o que aumenta seu raio de curvatura reduzido, aumentando significativamente a força de contato da transmissão. 
No engajamento Novikov, o contato dos dentes ocorre no ponto e os dentes se tocam apenas quando os perfis passam por este ponto (Fig. 20), sendo a continuidade da transmissão do movimento assegurada pela forma helicoidal dos dentes. É por isso o engajamento de Novikov só pode ser helicoidal
com ângulo dos dentes ß=15...20°. A posição do ponto de contato dos dentes é caracterizada por seu deslocamento do pólo, e a linha de engate é paralela ao eixo da roda. Como resultado da deformação elástica e amaciamento sob carga, o ponto de contato passa a tocar em uma pequena área (Fig. 20). Com o rolamento mútuo dos dentes, a almofada de contato se move ao longo do dente em alta velocidade, aproximadamente três vezes a velocidade circunferencial das rodas, o que cria condições favoráveis para a formação de uma camada de óleo estável entre os dentes. Por esta razão as perdas por atrito na engrenagem Novikov são muito menores.
As engrenagens Novikov são usadas com uma linha de engate - polar (com menos frequência - pré-polar) e com duas linhas de engate - polar. Em engrenagens com uma linha de engate, o perfil do dente de uma roda (geralmente uma engrenagem) é convexo (veja a Fig. 20) e o outro é côncavo. Se o elo motriz for uma engrenagem com perfil de dente convexo, o ponto de contato está localizado atrás do pólo e a transmissão é chamada de pólo. Se o acionamento for uma roda com perfil côncavo, a transmissão torna-se 
do pol u s no y.
A transmissão pré-polar (Fig. 21) pode ser representada como uma combinação de transmissões pré-polares e polares. As cabeças dentadas e as rodas têm um perfil convexo e as pernas são côncavas. Esta transmissão tem maior força de contato e flexão.
Para cortar os dentes convexos e côncavos de uma engrenagem polar (pré-pólo), são necessárias diferentes ferramentas. Os dentes da transmissão pré-polar são cortados com uma ferramenta.
essencial insuficiência A engrenagem de Novikov é maior sensibilidade a mudanças na distância do centro e flutuações nas cargas.
O cálculo das engrenagens com engrenagens Novikov é realizado de forma semelhante ao cálculo das engrenagens com engrenagens involutas, mas levando em consideração suas características.
3. REFERÊNCIAS:
N. G. Kuklin, G. S. Kuklina, "Detalhes das máquinas". Moscou, Escola Superior, 1987
Ya. M. Pavlov, "Detalhes de máquinas". Leningrado, Editora Mashinostroenie, 1969