CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICACELSO SUCKOW DA FONSECA – CEFET/RJ

Sistemas de transmissão

Alexandre SoaresGilberto PimentaSalviano Evaristo

Professor: Silvio

Rio de JaneiroSetembro de 2015

Introdução

Entende-se por transmissão mecânica equipamentos

ou mecanismos encarregados de transmitir potência, torque ou rotação entre dois ou

mais elementos dentro de uma máquina. A maior parte das transmissões seguem normas

técnicas de padronização, mas variações são também comuns para aplicações

específicas.

Este trabalho tem por objetivo apresentar, classificar e demonstrar como

funcionam os diversos tipos de transmissões mecânicas utilizados na engenharia

mecânica.

Tipos de transmissão

Os mecanismos de transmissão que serão abordados são:

- Roscas de transmissão

- Correias

- Correntes

- Engrenagens

- Rodas de atrito

-Acoplamentos

-Cabos

Roscas de transmissão

O mecanismo de transmissão por roscas é um dos tipos mais comuns. É muito

utilizada em macacos mecânicos, morsas e máquinas operatrizes. Possui alto torque e

uma de suas propriedades é a suavidade nos movimentos, além de controle muito

preciso na velocidade de avanço e de recuo.

Existem roscas de transporte ou movimento que transformam o movimento

giratório num movimento longitudinal. Essas roscas são usadas, normalmente, em

tornos e prensas, principalmente quando são frequentes as montagens e desmontagens.

A imagem a seguir ilustra o funcionamento de um mecanismo de transmissão

por roscas.

Funcionamento de um macaco mecânico

Observa-se que ao girar a haste, as porcas deslocam-se pelo fuso fazendo o

mecanismo “abrir” ou “fechar”, levantando ou descendo sua base.

As roscas de transmissão podem ser classificadas de acordo com o perfil de suas

roscas, como demonstrado na tabela a seguir.

As roscas quadradas são utilizadas em conjuntos (fuso e porca) sempre que

houver necessidade de se obter mais impacto (balancim) ou grande esforço (prensa); as

de perfil trapezoidal resiste a grandes esforços e é empregada na construção de fusos e

porcas, os quais transmitem movimento a alguns componentes de máquinas-ferramenta

como, por exemplo, torno, plaina e fresadora; já as roscas do tipo misto são utilizadas

no acionamento do avanço do carro da fresadora ferramenteira por Comando Numérico

Computadorizado (CNC) é usado esse tipo de rosca, visando transferência de força com

o mínimo atrito.

Correias

Na mecânica as correias são definidas como sendo uma cinta de material

flexível, normalmente feitas de camadas de lonas e borracha vulcanizada. Servem para

transmitir a força e movimento de uma polia a outra. Sua aplicação é diversa sendo

encontrada em diversos equipamentos e máquinas, possuindo alta aplicabilidade,

maleabilidade, rendimento e durabilidade.

Uma característica das correias é a alta capacidade de resistência a carga

aplicada sobre elas. Trabalha com excelente rendimento em altas rotações.

A transmissão por correia é bem adequada para utilizações em que a distância

entre eixos rotativos é grande, e é usualmente mais simples e mais econômica que as

outras formas alternativas de transmissão de potência. Também frequentemente elimina

a necessidade de um arranjo mais complicado de engrenagens, mancais e eixos.

Exemplo de transmissão por correia

Na transmissão por polias e correias, a polia que transmite movimento e força é

chamada polia motora ou condutora. A polia que recebe movimento e força é a polia

movida ou conduzida. A maneira como a correia é colocada determina o sentido de

rotação das polias. Assim, temos:

sentido direto de rotação - a correia fica reta e as polias têm o

mesmo sentido de rotação;

sentido de rotação inverso - a correia fica cruzada e o sentido de

rotação das polias inverte-se;

Transmissão de rotação entre eixos não paralelos

Para que o funcionamento de uma transmissão seja perfeito há um estudo sobre a

relação de transmissão ideal para os diversos tipos de correia.

Relação de transmissão:

Em que:

D1 = Diâmetro da polia menor

D2 = Diâmetro da polia maior

n1 = Número de rotações por minuto (rpm) da polia menor

n2 = Número de rotações por minuto (rpm) da polia maior

A transmissão por correntes pode ser divida em:

- Correias lisas

- Correias dentadas

- Correias em V

As correias lisas, também conhecidas como correias planas, chatas ou de seção

retangular, são utilizada geralmente para transmitir força em máquinas grandes, sendo o

modelo mais simples de correias. Trabalham com grandes unidades de força e rotações

(até 500 hp com 10.000 rpm). Necessitam de alinhamento preciso das polias para que o

sistema não se desencaixe, pois não possui bordas que a mantenha em seu local em

casos de desalinhamento, além de polias especiais com centralizadores.

Correias sincronizadoras ou correias dentadas, são correias em que o torque e a

potência transmitidos para a polia não dependem do atrito para tal tarefa. Isso ocorre

porque a correia dentada se encaixa nos canais da roda dentada. Esse encaixe promove

uma velocidade angular constante sem deslizamento ou fluência. A transmissão por

correias dentadas é feita de modo que os dentes da correia não saltem dos canais da roda

dentada, por isso existe uma necessidade de uma pré-carga mínima evitando o salto dos

dentes quando se dá a partida ou quando se para a transmissão.

As correias em V são utilizadas por motores que necessitam girar mais de duas

polias (às vezes quatro). São construídas com material mais resistente devido o maior

esforço e trabalham com rotações entre 1000 e 7000 rpm. As correias em V são

utilizadas somente em transmissões em árvores paralelas; são correias em que a cada

volta de operação, os cordonéis estão sujeitos a diferentes cargas trativas como flexão

cíclica que é função do diâmetro da polia e uma constante componente da força

centrifuga.

Transmissão por correntes

A Transmissão por correntes é composta basicamente por uma engrenagem

motriz, uma ou mais engrenagens movidas e por um lance de corrente. Este sistema

assegura um rendimento de até 98 % em condições corretas de trabalho, obtendo-se uma

relação de velocidade constante entre a engrenagem motriz e a movida.

Esse sistema é muito utilizado onde há dificuldade de acesso, longas distancias e

péssimas condições de atuação de transmissões e apesar de sua robustez, apresenta

resultados extremamente satisfatórios.

Componentes do sistema de transmissão por correntes

- Correntes de passo longo

Empregada em transmissões com cargas de velocidades mais baixas e se

diferencia apenas por possuir passo duplo.

- Corrente BL

Composta por placas intercaladas e unidas por pinos altamente resistentes, é

usada principalmente em empilhadeiras. Apresenta-se em várias medidas conforme

especificações do equipamento a ser utilizada.

Engrenagens

Engrenagens são rodas com dentes padronizados que servem para transmitir

movimento e força entre dois eixos. Muitas vezes, as engrenagens são usadas para

variar o número de rotações e o sentido da rotação de um eixo para o outro.

Sistema de engrenagens

Partes de uma engrenagem:

Os dentes são um dos elementos mais importantes das engrenagens, na figura

abaixo pode-se observar os componentes dos dentes de engrenagem.

Para produzir o movimento de rotação as rodas devem estar engrenadas. Asrodas

se engrenam quando os dentes de uma engrenagem se encaixam nos vãosdos dentes da

outra engrenagem.

As engrenagens trabalham em conjunto. As engrenagens de um mesmo conjunto

podem ter tamanhos diferentes. Quando um par de engrenagens tem rodas de tamanhos

diferentes, a engrenagem maior chama-se coroa e a menor chama-se pinhão.

Os principais tipos de engrenagem são:

-Engrenagem cilindrica

-Engrenagem cônica

-Engrenagem helicoidal

- Cremalheira

Engrenagens cilindricas

Engrenagens cilíndricas têm a forma de cilindro e podem ter dentes retos ou

helicoidais (inclinados).

Os dentes helicoidais são paralelos entre si mas oblíquos em relação ao eixo da

engrenagem, já os dentes retos são paralelos entre si e paralelos ao eixo da engrenagem.

As engrenagens cilíndricas servem para transmitir rotação entre eixos paralelos

Obs: Engrenagens cilíndricas com dentes helicoidais funcionam mais suavemente

que as engrenagens cilíndricas com dentes retos e, por isso, o ruído é menor.

Dentes retos Dentes helicoidais

Engrenagens cônicas

Engrenagens cônicas são aquelas que têm forma de tronco de cone. As

engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou helicoidais.

As engrenagens cônicas transmitem rotação entre eixos concorrentes. Eixos

concorrentes são aqueles que vão se encontrar em um mesmo ponto, quando

prolongados.

Engrenagem helicoidais

Nas engrenagens helicoidais, os dentes são oblíquos em relação ao eixo.

Entre as engrenagens helicoidais, a engrenagem para rosca sem-fim merece

atenção especial. Essa engrenagem é usada quando se deseja uma redução de velocidade

na transmissão do movimento.

Os dentes da engrenagem helicoidal para rosca sem-fim são côncavos e no

engrenamento da rosca sem-fim com a engrenagem helicoidal, o parafuso sem-fim é o

pinhão e a engrenagem é a coroa.

Cremalheira

Cremalheira é uma barra provida de dentes, destinada a engrenar uma roda dentada. Com esse sistema, pode-se transformar movimento de rotação em movimento retilíneo e vice-versa.

Rodas de Atrito

A transmissão entre dois eixos paralelos, situados a pequenas distâncias um em relação

ao outro, pode ser conseguida com a utilização de cilindros de contato, denominados de

rodas de fricção.

Este tipo de transmissão necessita de elevados coeficientes de atrito, grande superfície

de contato, entre as rodas, para poder transmitir grandes potências. Como o atrito tem

que ser elevado, também o será o desgaste das rodas, principalmente na de menor

diâmetro. Estas desvantagens fizeram com que as rodas de fricção passassem a ser

aplicadas apenas em situações especiais.

Geralmente, elas são utilizadas onde o deslizamento não interfere no funcionamento da

máquina, ou na qualidade final do produto. Deste modo, uma de suas aplicações é na

área de diversão, como por exemplo, o acionamento de rodas gigantes, onde elas servem

também como freios do sistema.

Acoplamento

Acoplamento é um conjunto mecânico, constituído de elementos de máquina,

empregado na transmissão de movimento de rotação entre duas árvores ou eixo-árvores.

Os acoplamentos podem ser fixos, elásticos e móveis e nesses grupos ocorrem

subdivisões como mostrado abaixo:

-Acoplamentos Fixos:

Os acoplamentos fixos servem para unir árvores de tal maneira que funcionem como se

fossem uma única peça, alinhando as árvores de forma precisa. Esse grupo subdivide-se

em:

- Acoplamento rígido com flanges parafusadas

Esse tipo de acoplamento é utilizado quando se pretende conectar árvores, e é próprio

para a transmissão de grande potência em baixa velocidade.

- Acoplamento com luva de compressão ou de aperto

Esse tipo de luva facilita a manutenção de máquinas e equipamentos, com a vantagem

de não interferir no posicionamento das árvores, podendo ser montado e removido sem

problemas de alinhamento.

- Acoplamento de discos ou pratos

Empregado na transmissão de grandes potências em casos especiais, como, por

exemplo, nas árvores de turbinas. As superfícies de contato nesse tipo de acoplamento

podem ser lisas ou dentadas.

- Acoplamentos Elásticos:

Esses elementos tornam mais suave a transmissão do movimento em árvores que

tenham movimentos bruscos, e permitem o funcionamento do conjunto com

desalinhamento paralelo, angular e axial entre as árvores. Os acoplamentos elásticos são

construídos em forma articulada, elástica ou articulada e elástica. Permitem a

compensação de até 6 graus de ângulo de torção e deslocamento angular axial. Esse

grupo subdivide-se em:

- Acoplamento elástico de pinos

Os elementos transmissores são pinos de aço com mangas de borracha.

- Acoplamento perflex

Os discos de acoplamento são unidos perifericamente por uma ligação de borracha

apertada por anéis de pressão. Esse acoplamento permite o jogo longitudinal de eixos.

- Acoplamento elástico de garras

As garras, constituídas por tocos de borracha, encaixam-se nas aberturas do contradisco

e transmitem o movimento de rotação.

- Acoplamento elástico de fita de aço

Consiste de dois cubos providos de flanges ranhuradas, nos quais está montada uma

grade elástica que liga os cubos. O conjunto está alojado em duas tampas providas de

junta de encosto e de retentor elástico junto ao cubo. Todo o espaço entre os cabos e as

tampas é preenchido com graxa. Apesar de esse acoplamento ser flexível, as árvores

devem estar bem alinhadas no ato de sua instalação para que não provoquem vibrações

excessivas em serviço.

- Acoplamento de dentes arqueados

Os dentes possuem a forma ligeiramente curvada no sentido axial, o que permite até 3

graus de desalinhamento angular. O anel dentado (peça transmissora do movimento)

possui duas carreiras de dentes que são separadas por uma saliência central.

- Acoplamentos móveis

São empregados para permitir o jogo longitudinal das árvores. Esses acoplamentos

transmitem força e movimento somente quando acionados, isto é, obedecem a um

comando. Os acoplamentos móveis podem ser: de garras ou dentes, e a rotação é

transmitida por meio do encaixe das garras ou de dentes. Geralmente, esses

acoplamentos são usados em aventais e caixas de engrenagens de máquinas-ferramenta

convencionais.

Cabos

Cabos são elementos de transmissão que suportam cargas (força de tração), deslocando-

as nas posições horizontal, vertical ou inclinada. Os cabos são muito empregados em

equipamentos de transporte e na elevação de cargas, como em elevadores, guindastes e

pontes rolantes.

O cabo de aço é constituído de alma e perna. Essa perna se compõe de vários arames

em torno de um arame central. Sua disposição é representada pela figura a seguir.

As almas dos cabos são desenvolvidas de diversos materiais, isso geralmente é definido

de acordo com a aplicação que este devera executar embora em sua maioria é composta

de polímeros ou fibras naturais alem das de aço.

Existem diversos tipos de alma, como:

- Alma de fibra:

É o tipo mais utilizado para cargas não muito pesadas. As fibras podem ser naturais ou

artificiais.

As fibras naturais utilizadas normalmente são o sisal ou o rami. Já a fibra artificial

mais usada é o polipropileno (plástico).

As fibras artificiais possuem algumas vantagens, são elas: não se deterioram em

contato com agentes agressivos; são obtidas em maior quantidade; não absorvem

Regular à Direita Regular à Esquerda

umidade, em contrapartida sao mais caras e por isso utilizadas apenas em cabos

especiais.

- Alma de algodão:

Utilizada em cabos de pequenas dimensões

- Alma de asbesto

Tipo de alma utilizado em cabos especiais, sujeitos a altas temperaturas

- Alma de aço

A alma de aço pode ser formada por uma perna de cabo ou por um cabo de aço

independente, sendo que este último oferece maior flexibilidade somada à alta

resistência à tração.

Os cabos de aço, quando tracionados, apresentam torção das pernas ao redor da alma.

Nas pernas também há torção dos fios ao redor do fio central. O sentido dessas torções

pode variar, obtendo-se as situações: Torção regular ou em cruz. Os fios de cada perna

são torcidos no sentido oposto ao das pernas ao redor da alma. As torções podem ser à

esquerda ou direita. Esse tipo de torção da mais estabilidade ao cabo.

Conclusão

Ficou claro que onde houver trabalho mecânico vai se necessitar de uma transmissão

da energia adquirida por esse trabalho pra algum lugar, as transmissões mecânicas são

os agentes responsáveis por transferir toda essa energia aos componentes acoplados ou

unidos pelos diversos modelos de união que temos.

Temos uma transmissão especifica para cada aplicação ou local que necessitamos

instalar uma, e em sua maioria respondem com alto rendimento e aproveitamento,

porem isso só é alcançado se todo o sistema de projeção, implantação e manutenção for

bem dimensionado e estudado, com isso se tem todos os dados necessários para um

desenvolvimento e atuação correta de todo o sistema de transmissão.

Referências

SHIGLEY, Joseph E., Mischke, C. R. e Budynas, R. G., Projeto de Engenharia

Mecânica, Bookman, Porto Alegre, 2005.

SHIGLEY, J. E., Elementos de Máquinas, Vol. 2, 3ed., LTC, Rio de Janeiro, 1984.

NORTON, R., Projeto de máquinas, Bookman, Porto Alegre, 2004.