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Montagem por Interferência de Rodas Dentadas

em Veios de Redutores Industriais

Departamento de

Engenharia Mecânica

e Industrial

Professora Doutora Helena V. G. Navas – UNIDEMI, DEMI-FCT/UNL

Mestre David F. N. Braga – SEW-EURODRIVE Portugal

Mestre Pedro Correia de Barros – ex-aluno da FCT/UNL

Transmissões e Acionamentos Mecânicos – Seminário 18 de Junho 2014

Departamento de Engenharia

Mecânica e Industrial

Sumário

• Objetivos

• Tipos de Montagem

• Montagem por Interferência

• Parâmetros da Montagem

• Procedimento da Montagem

• Análise das Montagens Realizadas

• Conclusões

Tipos de Montagem

Montagem por Interferência

Parâmetros da Montagem

Procedimento da Montagem

Análise das Montagens Realizadas

Conclusões

OBJETIVOS



ObjetivosObjetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Aprofundar conhecimentos relativos à montagem por

interferência em sistemas mecânicos e em redutores

industriais em particular.

Estudar a influência das características dos veios e das

rodas dentadas na escolha dos parâmetros do processo de

montagem dos mesmos por interferência.

Elaborar procedimentos técnicos para as operações de

montagem de veios e rodas dentadas por interferência.

Acompanhar o período de ensaios e a integração dos

procedimentos de montagem por interferência no processo

produtivo.



Objetivos





Conclusões

TIPOS DE MONTAGEM



Objetivos

Tipos de Tipos de MontagemMontagem





Conclusões



Objetivos






Conclusões

Fixação por forma

Definição:

Acoplamento da roda dentada no veio por semelhança de

geometrias

Utilização:

Processos que requerem montagens/desmontagens frequentes

Vantagens:

Facilidade de montagem/desmontagem

Baixo custo de montagem/desmontagem

Desvantagens:

Maiores custos de produção

Existência de desgaste devido ao micro movimento existente entre

componentes

Inadequada para grandes solicitações



Objetivos






Conclusões



Objetivos






Conclusões

Fixação por atrito

Definição:

Utilização do atrito entre componentes como forma de fixação

Utilização:

Processos que requerem a transmissão de binários elevados/muito

elevados

Montagens/desmontagens não frequentes

Vantagens:

Menores custos de produção

Sem desbalanceamento a altas velocidades

Melhor distribuição de tensões

Desvantagens:

Maiores custos de montagem/desmontagem

Limitações ao nível de materiais, projeto e superfícies

Montagem difícil



Objetivos






Conclusões



Objetivos

Tipos de Montagem




Conclusões

MONTAGEM POR INTERFERÊNCIA



Objetivos

Tipos de Montagem

Montagem Montagem por por

InterferênciaInterferência




Conclusões

Definição de Interferência:

Cota mínima do veio > Cota máxima do furo

Procedimento:

Aplicar uma diferença de temperaturas a cada um dos

componentes

Princípio base:

Dilatação/contração dos materiais quando sujeitos a diferenças de

temperatura

δ= u u

2roda dentada veio

+

δ

2m inicialT rα= ⋅∆ ⋅

Arrefecimento do veio

Aquecimento do cubo da rodaContracção

Dilatação



Objetivos

Tipos de Montagem

Montagem Montagem por por

InterferênciaInterferência




Conclusões

Vantagens:

Maior resistência da montagem

Inexistência de deformação do material

Possibilidade de transmissão de binários elevados/muito elevados

Desvantagens:

Maior dificuldade de montagem

Limitações ao nível dos materiais, projeto e superfícies

Equipamento existente na empresa:

Máquina de lavar peças industrial

Gelo seco



Objetivos

Tipos de Montagem




Conclusões

PARÂMETROS DA MONTAGEM



Objetivos

Tipos de Montagem


Parâmetros Parâmetros da Montagemda Montagem



Conclusões



Objetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Projeto

Materiais, características técnicas, geométricas e dimensionais:

Conhecimento das propriedades mecânicas e térmicas dos materiais

utilizados, velocidade de rotação e potência a transmitir, tipo de roda

dentada e suas dimensões.

Momento de rotação e força axial nos dentes:

Pressão de aperto:

Interferência mínima necessária:

Escolha do ajuste (normalizado)

PR sM n

ω= ⋅

A força axial exercida nos dentes da engrenagem

irá depender do tipo de roda dentada utilizada.

2 2

2

2 aRa

a a

FMp

d L L dπ µ µ π

⋅= +

⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

2 2 2 2

min 2 2 2 2

δ

2

a a a e a a a iroda dentada veio

roda dentada e a veio a i

p r r r p r r r

E r r E r rν ν

⋅ + ⋅ += + + + − −

− −



Objetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Avaliação

Pressão de aperto para a interferência média:

Tensões de corte máximas:

Velocidade crítica de rotação:

Binário transmissível sem escorregamento:

média

2 2 2 2

2 2 2 2

δ

2

1 1

veio roda

a

a e a ia roda dentada veio

roda dentada e a veio a i

R Rp

r r r rr

E r r E r rν ν

− −=

+ ++ + −

− −

( )2

1 3 2 2máx

2 para e a

a

e a

r pr r

r rσ σ

⋅ ⋅− = =

−( )1 3 apσ σ− =

( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

2 2 322 2 2 2min 2

2 2 2

2 2 311 1 1 1 1

1 1 1

11 1δ 1

2 8

11 1 1

8

c aa

a

c aa

a

A B rWr

E E r E g

A B rWr

E E r E g

νν ν ω

νν ν ω

−− + ⋅= ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅ −

−− + ⋅ − ⋅ + ⋅ − ⋅ ⋅

22T a aM p L rµ π= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅



ProcedimentoObjetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Temperatura de arrefecimento:

Temperatura de arrefecimento necessária para que o veio atinja uma

determinada contração, δ:

Temperatura de aquecimento (se necessário):

Temperatura de aquecimento necessária para que o cubo da roda atinja

uma determinada dilatação, δ:

δ

2arrefecimento inicial

a

T Trα

= − −

⋅ ⋅

δ

2aquecimento inicial

a

T Trα

= +⋅ ⋅



ProcedimentoObjetivos

Tipos de Montagem





Conclusões



Diagrama de fases do aço:

Objetivos

Tipos de Montagem




Conclusões

PROCEDIMENTO DA MONTAGEM



Objetivos

Tipos de Montagem



Procedimento Procedimento da Montagemda Montagem


Conclusões



Objetivos

Tipos de Montagem




Conclusões

ANÁLISE DAS MONTAGENS REALIZADAS



Objetivos

Tipos de Montagem




AnAnáálise das lise das Montagens Montagens RealizadasRealizadas

Conclusões

Parâmetros Montagem 1 Montagem 2

Interferência mínima (μm) 150 162

Interferência média (μm) 182.5 194.5

Material da roda dentada 42CrMo5-04 17CrNiMo6

Material do veio 34CrNiMo6 42CrNiMo6

Comprimento da montagem (mm) 140 120

Diâmetro interno (roda dentada) (mm) 142H7 140H7

Diâmetro externo (veio) 142u6 140v6

Pressão de aperto (MPa) 119.7 127.8

Tensão de corte máx. (roda dentada) (MPa) 260.4 279.9

Tensão admissível (roda dentada) (MPa) 485 815

Tensão de corte máx. (veio) (MPa) 119.7 127.8

Tensão admissível (veio) (MPa) 700 731

Binário transmissível (KN.m) 79.6 70.8

Velocidade crítica (rpm) 7080 7791



Objetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de:

Interferência mínima Interferência média Interferência máxima

-55°C -55°C -55°C

Montagem 1

Temperatura atingida -55°C

Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de:


40.2°C 60.8°C 81.4°C

Temperatura atingida 70°C

Observações:

Veio inserido livremente no cubo da roda dentada.



Objetivos

Tipos de Montagem





Conclusões

Temperatura de arrefecimento aconselhada para situação de:


-55°C -55°C -55°C

Montagem 2

Temperatura atingida -55°C

Temperatura de aquecimento aconselhada para situação de:


40.8°C 61.5°C 82.2°C

Temperatura atingida 50°C

Observações:

Veio inserido livremente na fase inicial da montagem sendo utilizada

uma prensa hidráulica na fase final, para conclusão da montagem.



Objetivos

Tipos de Montagem





CONCLUSÕES



Objetivos

Tipos de Montagem





ConclusõesConclusões

Comprovou-se a possibilidade de utilização deste tipo de montagem

para situações em que a velocidade de rotação e/ou o binário

transmitido sejam elevados.

Aprofundou-se o conhecimento sobre a montagem por

interferência, definindo os parâmetros sobre os quais a mesma

depende.

Elaborou-se um procedimento eficaz para a realização de uma

operação de montagem por interferência utilizando os meios

existentes na empresa.

Desenvolveu-se uma aplicação informática (folha de cálculo) eficaz

para ser utilizada pelos engenheiros e operários da SEW-EURODRIVE

Portugal.

Aconselhou-se o arrefecimento/aquecimento dos componentes a

temperaturas compreendidas no intervalo de valores definidos para

uma situação de interferência máxima e média dados pela aplicação

informática.





Desenvolvimentos futuros:

• Definição da gama de diâmetros aplicável a este tipo de

montagem

• Construção de um histograma real de interferências

•Estudo da influência do desgaste nas rodas dentadas

sobre este tipo de montagem


OBRIGADA




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