Projeto de Eixo

Projeto de Eixo

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Rolamentos Expostos a Altas Temperaturas Nos rolamentos expostos a altas temperaturas torna-se necessário considerar um fator de temperatura (ft). Nesse caso para determinar a capacidade de carga dinâmica é dada por:

P f f C

Sendo:

C Capadidade de carga dinâmica (kN) P Carga dinâmica equivalente (kN) fn Fator de rotação fl Fator de esforços dinâmicos ft Fator de temperatura

4.4.5 Vida do rolamento

As funções requeridas para os rolamentos diferem de acordo com a aplicação, e devem ser mantidas necessariamente por um período além do determinado. O rolamento mesmo que utilizado corretamente, ao passar do tempo deixa de desempenhar de forma satisfatória, devido entre outros casos como o aumento de ruído e vibração, a redução da precisão pelo desgaste, a deterioração da graxa lubrificante ou o escamamento por fadiga na superfície de rolamento. A vida do rolamento no amplo sentido do termo são estes períodos até a impossibilidade do uso, denominados respectivamente como, vida de ruído, vida de desgaste, vida de graxa ou vida de fadiga.

Entre a capacidade de carga básica, a carga no rolamento e a vida nominal há a seguinte relação:

Onde:

L Vida Nominal (.106rev)

P Carga no rolamento equivalente C Capacidade de carga

A vida nominal de um rolamento Lh é determinada por meio da norma DIN-622. As recomendações da ISSO permitem considerar no cálculo a melhorias na qualidade dos aços e a influência da lubrificação na fadiga do material. Tem-se então que:

Lna Duração até a fadiga (h) a1 Fator de probabilidade a2 Fator de matéria-prima a3 Fator das condições de serviço Lh Vida nominal do rolamento

9 Fator a1 (coeficiente de confiabilidade)

O fator a1 que prevê a probabilidade de falhas no material devido à fadiga é regido por leis estatísticas, sendo obtido na tabela seguinte:

Confiabilidade (%) 90 95 96 97 98 9 Duração L10 L5 L4 L3 L2 L1 a1 1 0,62 0,53 0,4 0,3 0,21 Tabela .4.1 – coeficiente de confiabilidade

9 Fator a2 (matéria-prima)

O fator a2 considera as características da matéria-prima e respectivo tratamento térmico. Para aços de alta qualidade recomenda-se a2 = 1, e ele se altera para altas temperaturas.

9 Fator a3 (condições de serviço) As condições de serviço influem na vida do rolamento. A duração prolonga-se quando o ambiente de trabalho é limpo, a lubrificação é adequada e a carga atuante não é excessiva. O término da vida do rolamento ocorre há quando há formação de “pittings” (erosão produzida por cavitação), originada na superfície das pistas.

4.5 Engrenagens

Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmitir movimento e força entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usadas pra variar o número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para o outro.

figura 4.37 Engrenagens Ilustrativas 4.5.1 Elementos básicos das engrenagens

figura 4.38 - Elementos básicos das engrenagens

Diâmetro externo (De): É o diâmetro máximo da engrenagem De = m (z + 2). Diâmetro interno (Di): É o diâmetro menor da engrenagem.

Diâmetro primitivo (Dp): É o diâmetro intermediário entre De e Di. Seu cálculo exato é Dp = De - 2m.

Cabeça do dente (C): É a parte do dente que fica entre Dp e De.

Pé do dente (f): É a parte do dente que fica entre Dp e Di.

Altura do dente (h): É a altura total do dente 2 DiDe− ou h = 2,166 . m

Espessura de dente (e): É a distância entre os dois pontos extremos de um dente, medida à altura do Dp.

Vão do dente (V): É o espaço entre dois dentes consecutivos. Não é a mesma medida de e.

Passo (P): Medida que corresponde à distância entre dois dentes consecutivos, medida à altura do Dp. Módulo (M): Dividindo-se o Dp pelo número de dentes (z), ou o passo (P) por π, teremos um número que se chama módulo (M). Esse número é que caracteriza a engrenagem e se constitui em sua unidade de medida. O módulo é o número que serve de base para calcular a dimensão dos dentes.

Ângulo de pressão (α): Os pontos de contato entre os dentes da engrenagem motora e movida estão ao longo do flanco do dente e, com o movimento das engrenagens, deslocam-se em uma linha reta, a qual forma, com a tangente comum às duas engrenagens, um ângulo. Esse ângulo é chamado ângulo de pressão (α), e no sistema modular é utilizado normalmente com 20 ou 15º.

4.5.2 Tipos de engrenagem

Possuem dentes paralelos ao eixo de rotação da engrenagem. Transmitem rotação entre eixos paralelos.

figura 4.39 – Engrenagens cilíndricas retas 9 Engrenagens cilíndricas retas

Possuem dentes inclinados em relação ao eixo de rotação da engrenagem. Podem transmitir rotação entre eixos paralelos e eixos concorrentes. Podem ser utilizadas nas mesmas aplicações das E.C.R. Neste caso são mais silenciosas.

(a)(b)

figura 4.40 - Engrenagens Cilíndricas Helicioidais – a: Eixos paralelos; b: Eixos concorrentes

Possuem a forma de tronco de cones. São utilizadas principalmente em aplicações que exigem eixos que se cruzam (concorrentes). Os dentes podem ser retos ou inclinados em relação ao eixo de rotação da engrenagem. Exemplos deste tipo de engrenagens estão mostrados na figura 28.

Figura 4.41 – Engrenagens Cilíndricas Cônicas

9 Engrenagens Coroa (Parafuso sem fim)

O sem fim é um parafuso acoplado com uma engrenagem coroa, geralmente do tipo helicoidal. Este tipo de engrenagem é bastante usado quando a relação de transmissão de velocidades é bastante elevada Figura 29.

Figura 4.42 - Parafuso Sem Fim (Coroa)

9 Pinhão-Cremalheira

Neste sistema, a coroa tem um diâmetro infinito, tornando-se reta. Os dentes podem ser retos ou inclinados. O dimensionamento é semelhante às engrenagens cilíndricas retas ou helicoidais. Na Figura 30 está mostrado um exemplo destas engrenagens.

Consegue-se através deste sistema transformar movimento de rotação em translação.

Figura 4.43 - Engrenagens Pinhão-cremalheira

4.5.3 Lei do Engrenamento

As rodas dentadas 1 e 2 giram em torno de O1 e O2, de tal forma que se seus flancos, transfere à roda 2 uma velocidade angular instantânea ω2. Onde, n1 e n2 são respectivamente as rotações dos eixos da roda 1 e 2. E ainda, r1 e r2 são raios primitivos das engrenagens.

Figura 4.4 - Lei do engrenamento

A relação das velocidades angulares ω1 e ω2 das rodas 1 e 2 é denominada relação de multiplicação, e expressa por:

Sendo assim, a lei do engrenamento pode ser enunciada como: “Duas curvas quaisquer podem ser admitidas como flancos de dentes, sempre que a normal comum a N às curvas em um ponto de contato qualquer (B), passe continuamente por C, chamado de pólo e que divide o segmento O1 e O2 na relação inversa das velocidades angulares.”

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