Como escolher uma engrenagem

Uma engrenagem é um sistema mecânico constituído por, pelo menos, duas rodas dentadas. As engrenagens são utilizadas para transmitir um movimento rotativo com torque e velocidade diferentes dos do equipamento motor. As rodas dentadas engrenam uma na outra e é a rotação da roda acionada pelo motor que vai imprimir movimento à segunda roda, através do encaixe sucessivo dos dentes, que funcionam assim como alavancas. 

Uma engrenagem composta por mais de duas rodas dentadas é denominada trem de engrenagens. A principal função de uma engrenagem é reduzir ou aumentar a velocidade de rotação e o torque. A velocidade é inversamente proporcional ao torque.

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  • Como escolher a engrenagem certa?

    Estes são os principais critérios a ter em conta para escolher uma engrenagem adequada ao uso previsto:

    • Relação de transmissão: determina se uma dada engrenagem pode atender às suas necessidades;
    • Disposição dos eixos: refere‑se à posição relativa dos eixos de entrada e de saída e determina se deverá optar ou não por uma solução com engrenagens ortogonais;
    • Potência transmitida pela engrenagem: determina a escolha do tipo de dentes. Por exemplo, uma engrenagem com dentes em espiral consegue transmitir um torque mais elevado do que uma de dentes retos do mesmo tamanho.
    • Tamanho do conjunto: certas configurações de engrenagens são mais compactas do que outras, ocupando menos espaço, como o trem de engrenagens planetárias (ou trem epicicloidal);
    • Custo: as engrenagens variam bastante em termos de preço e de complexidade/custos de instalação, por isso é importante optar pela solução mais adequada em função das suas necessidades e orçamento disponível.
  • Quais os diferentes tipos de engrenagens?

    Existem diferentes tipos de engrenagens: engrenagens retas, engrenagens cônicas e engrenagens sem-fim.

    Engrenagens retas

    As engrenagens retas são as mais simples e, por isso, também as mais comuns. A linha de contato entre os dentes situa‑se no mesmo plano que a rotação das engrenagens.

    Engrenagens cônicas

    Nestas engrenagens, a face externa da roda forma um ângulo em relação ao eixo de rotação da engrenagem. Recorre‑se frequentemente a este tipo de engrenagem para alterar o ângulo do eixo de rotação entre a roda motora e a roda movida.

    Engrenagens sem‑fim

    Nas engrenagens do tipo coroa e rosca sem‑fim, o órgão motor não é uma roda, mas sim um parafuso de rosca sem‑fim. Estas engrenagens apresentam uma relação de transmissão elevada. O eixo de rotação do parafuso sem‑fim é perpendicular ao eixo de rotação da coroa (roda movida).

    A particularidade deste tipo de engrenagem é que a rotação não é reversível, ou seja, a coroa não pode fazer girar o parafuso sem‑fim, o que garante o travamento do mecanismo quando parado. Como tal, este é o tipo de engrenagens que oferece maior segurança. É utilizado, por exemplo, em elevadores automotivos, para evitar que a carga se mova acidentalmente.

    Engrenagem reta NORELEM

    Engrenagem reta NORELEM

    Engrenagem cónica Cross & Morse

    Engrenagem cônica Cross & Morse

    Engrenagem de coroa e parafuso sem‑fim Framo Morat

    Engrenagem sem‑fim Framo Morat

  • Quais os diferentes tipos de dentes de engrenagens?

    Os dentes das engrenagens podem ser de vários tipos, a saber retos, helicoidais ou bi-helicoidais.

    Engrenagens de dentes retos

    São as mais comuns. Possuem dentes paralelos ao eixo de rotação. São bastante fáceis de fabricar, o que explica a sua presença na maioria das aplicações mecânicas. Têm como principal inconveniente serem muito ruidosas.

    Engrenagens de dentes helicoidais

    Os dentes helicoidais são oblíquos em relação ao eixo de rotação. Nestas engrenagens, o número de dentes em contato é constante.

    Engrenagens cónicas helicoidais

    Engrenagem cônica helicoidal

    Este sistema tem a vantagem de gerar menos vibrações e, por conseguinte, menos ruído. Além disso, como os dentes estão dispostos na diagonal, apresentam uma largura de face maior do que a largura da roda, podendo assim transmitir forças mais elevadas. No entanto, a fabricação destas engrenagens é muito mais complexa, o que faz com que sejam mais caras.

    Engrenagens com dentes bi-helicoidais

    Também chamadas engrenagens helicoidais duplas ou do tipo espinha de peixe, são fáceis de reconhecer pois são elas que estão representadas no logotipo da marca de automóveis Citroën. Isto porque foi André Citroën quem patenteou este tipo de engrenagem. As engrenagens bi-helicoidais são compostas por duas filas de dentes helicoidais de dimensões idênticas em forma de V, ou seja, com hélices opostas. A hélice dupla tem a vantagem de anular a carga axial gerada pelos dentes inclinados. No entanto, tal como as engrenagens helicoidais simples, têm uma concepção e fabricação complexas e, portanto, um custo mais elevado do que outros tipos de engrenagens. São maioritariamente utilizadas em indústrias de base, como as do setor aeroespacial, por exemplo.

  • Quais as diferentes configurações de engrenagens?

    Engrenagens de pinhão e cremalheira

    O sistema de pinhão e cremalheira permite transformar um movimento de rotação em movimento linear e vice-versa. Consiste em uma roda dentada (o pinhão) e uma barra dentada (a cremalheira). Ao girar, a roda dentada empurra os dentes da barra, que efetua assim um movimento de translação retilínea. Este tipo de engrenagem é usado em veículos automóveis para converter a rotação do volante no movimento linear da barra de direção para a esquerda e para a direita.

    Engrenagens paralelas ou cilíndricas

    Os eixos do par de engrenagens são paralelos.

    Engrenagens concorrentes ou cônicas

    As engrenagens cônicas transmitem rotação entre eixos concorrentes, sendo portanto usadas quando é necessário um ângulo entre os eixos de entrada e de saída da engrenagem. Esta solução é utilizada nos diferenciais automotivos para obter um ângulo de 90º entre os eixos de entrada e de saída da transmissão.

    Como o próprio nome indica, as engrenagens cônicas têm forma de tronco de cone (cone truncado). Quando engrenadas, os seus vértices imaginários encontram‑se em um mesmo ponto. Os seus eixos cruzam‑se nesse ponto, formando um ângulo, geralmente de 90º, mas que pode ter qualquer outra amplitude, à exceção de 0º e de 180º.

    Engrenagens reversas

    Também denominadas “engrenagens torsas”, distinguem‑se das restantes porque os eixos do par de engrenagens não são complanares. É o caso das engrenagens helicoidais reversas e das engrenagens sem-fim, por exemplo.

  • Onde são utilizadas as engrenagens?

    As engrenagens são utilizadas na maioria dos sistemas de transmissão de potência, como caixas de câmbio, diferenciais ou na saída de motores quer de combustão interna quer elétricos. Tanto as encontramos em eletrodomésticos como em máquinas e equipamentos industriais. Estão ainda presentes no redutor dos conjuntos motorredutores. Trata‑se de um componente essencial da maioria dos sistemas mecânicos.

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