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Mini-curso de EngrenagensMdulo 1: IntroduoSergio ScabarZF do Brasil
ZF do Brasil 2 Mini-curso de Engrenagens
Prlogo
Com a introduo do Auto-Controle, a maioria das tarefas relativa a inspeo de peas, passa a ser de responsabilidade do operador. Uma parte destas tarefas ligada medio de denteados
O objetivo deste treinamento proporcionar ao participante conhecimentos bsicos relativos a histria, processos de fabricao e inspeo dos denteados, para desta maneira fornecer subsdios que o auxiliem a realizar as tarefas relativas ao auto-controle
Esse curso original aplicado na ZF e foi adaptado para o Mini-curso da Semana de Engenharia da FACENS
ZF do Brasil 3 Mini-curso de Engrenagens
Mdulo 1 - Programao
1 - Introduo2 - Principais etapas de desenvolvimento do denteados e transmisses 2.1 Desenvolvimento do denteado 2.2 Desenvolvimento na produo3 - O perfil evolvente4 - Tipos de engrenagens 4.1 Engrenagens 4.2 Engrenagens Cnicas e Hipoidais 4.3 Engrenagens com eixos cruzados5 - Tipos de Denteados6 - Principais caractersticas dos processos de fabricao 6.1 Processo de produo antes do tratamento trmico (fase verde) 6.2 Processo de produo aps o tratamento trmico (fase dura)
ZF do Brasil 4 Mini-curso de Engrenagens
Introduo
Engrenagens so elementos rgidos utilizados na transmisso de movimentos rotativos entre eixos. Consistem basicamente de dois cilindros nos quais so fabricados os dentes. A transmisso acontece atravs do contato entre os dentes. Como so elementos rgidos, a transmisso deve atender algumas caractersticas especiais
As principais formas das engrenagens, como engrenagens com dentes retos, helicoidais, engrenagens cnicas e caracol j eram conhecidos na Antigidade
ZF do Brasil 5 Mini-curso de Engrenagens
Introduo
Normalmente elas trabalham de maneira silenciosa e oculta, porm, sem as engrenagens, mesmo o motor mais potente, teria uma utilizao limitada, pois com o auxlio de transmisses possvel se transferir corretamente a potncia do motor para as rodas de um veculo
A evoluo tecnolgica e o desenvolvimento contnuo, tornou possvel a fabricao de denteados com elevada preciso
ZF do Brasil 6 Mini-curso de Engrenagens
Aprox. 2000 anos.
Engrenagens de Madeira utilizadas nos sistema de alimentao de gua no Egito
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
impossvel determinar-se com preciso a aplicao das primeiras engrenagens, uma vez que no se tem conhecimento de acionamentos motorizados nos primeiros sculos de nosso tempo.
Sabe-se que transmisses denteadas eram utilizadas para elevar seres humanos ou animais ou para aplicaes com gua ou vento.
A matria-prima madeira, que na Antigidade e na idade mdia era dominante na fabricao de denteados, foi quase totalmente substituda por matrias-primas de elevada resistncia como ao ou materiais sintticos
ZF do Brasil 7 Mini-curso de Engrenagens
Sculo XIII.
Os primeiros relgios de engrenagens so instalados nas torres das igrejas.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 8 Mini-curso de Engrenagens
1754 Euler
O suo Leonhard Euler descobre a evolvente com perfil do dente.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 9 Mini-curso de Engrenagens
1784 Watt
Primeiro patente conhecido onde as engrenagens transmitiam a fora de maneira constante, este possua uma embreagem tubular e as marchas podiam ser trocadas, quando a transmisso se encontrava em uma posio de descanso.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 10 Mini-curso de Engrenagens
1821 Griffith
Transmisso de 2 marchas onde as engrenagens eram deslocadas.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 11 Mini-curso de Engrenagens
1827 Pecqueur
Primeira aplicao de um diferencial em veculos motorizados.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 12 Mini-curso de Engrenagens
1834 Bodmer
Primeira transmisso de engrenagens planetrias, que podiam ser cambiadas em movimento.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 13 Mini-curso de Engrenagens
1835 Whitworth
Fresadora de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 14 Mini-curso de Engrenagens
1879 Selden
Patente de Transmisso com uma Marcha a R e um Sistema de Embreagem, para separar o motor da transmisso. Esta patente inclua uma proposta para o encapsulamento das engrenagens.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 15 Mini-curso de Engrenagens
1887 Benz
Patente para uma transmisso com transferncia de fora de um eixo primrio (principal) para um eixo secundrio (transmisso)
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 16 Mini-curso de Engrenagens
1890 Peugeot
Primeira aplicao de uma transmisso como elemento de ligao em um veculo.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
Embreagem deslizante 4 Marchas para frente Marcha R Acionamento por engrenagem cnica Diferencial Carcaa posicionada longitudinalmente
ZF do Brasil 17 Mini-curso de Engrenagens
1897 Pfauter
Fresa Caracol por Gerao
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
1 Eixo da ferramenta; 2 Hob 3 Sentido de rotao do hob4 Sentido axial do movimento5 Sentido radial do movimento6 Blanque7 eixo da pea8 Sentido de rotao da pea.
ZF do Brasil 18 Mini-curso de Engrenagens
1915 Maag
Retificao de Engrenagens (dente a dente)
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 19 Mini-curso de Engrenagens
1915 Fundao da ZF
Fabricao de Transmisses
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 20 Mini-curso de Engrenagens
1920 Soden
Transmisso para automveis.Primeira Transmisso produzida em srie pela ZF
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 21 Mini-curso de Engrenagens
1927 Retificao em Engrenagens Helicoidais ZF
1929 AphonTransmisso com baixo nvel de rudo, utilizandoengrenagens helicoidais e mancalizao individual
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 22 Mini-curso de Engrenagens
T ra n sm iss o A L L S Y N C H R O N 1 93 4
T ra n sm iss o A L L S Y N C H R O N 1 93 4
1934 Allsynchron
Transmisso de 4 Marchas com sincronizao
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 23 Mini-curso de Engrenagens
Transmisso AK de cinco marchas 1935
Transmisso AK de cinco marchas 1935
1935 Allklauen (AK)
Transmisses de cinco e seis marchas com transmisso por pinas e acoplamentos dentados
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 24 Mini-curso de Engrenagens
Desde 1950
Pela primeira vez so utilizadas engrenagens com acabamento rasqueteado (shaving).
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 25 Mini-curso de Engrenagens
Transmisso Automtica 1961Transmisso Automtica 1961
1961 Automat (3HP 12)
A primeira Transmisso Automtica p/ automveis fabricada em srie pela ZF
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 26 Mini-curso de Engrenagens
1979 Ecosplit
Transmisso de 16 marchas para caminhes, sincronizada ou seca.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 27 Mini-curso de Engrenagens
1983 Retificao de Perfil KAPP
Retificao de perfil dente-a-dente, processo de elevada capacidade que caracterizado pelo elevado nvel de acabamento e resistncia do perfil do dente.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 28 Mini-curso de Engrenagens
1995 AS-Tronic
Transmisso Automtica, transmisso para caminhes com dois eixos primrios e troca de marchas eletrnica.
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
ZF do Brasil 29 Mini-curso de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
2007 8-HP
Transmisso Automtica para carros de 8 velocidades
ZF do Brasil 30 Mini-curso de Engrenagens
2- Principais Etapas no Desenvolvimento
2011 9-HP
Transmisso Automtica TRANSVERSAL para carros de 9 velocidades
ZF do Brasil 31 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Quando os dentes de duas engrenagens entram em contato, deseja-se que estes engrenem com o mnimo possvel de escorregamento, para se minimizar os efeitos do desgaste, aquecimento e rudo
O perfil evolvente circular aquele que representa o perfil dito ideal, preenchendo todos os requisitos dos denteados, as exigncias fsicas e matemticas. O perfil evolvente uma curva geomtrica, que se origina quando uma linha esticada desenrolada de um cilindro
ZF do Brasil 32 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Caneta
Evolvente
Crculo de BaseFio
ZF do Brasil 33 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Patente do dispositivo ZF para desenhar Evolventes
ZF do Brasil 34 Mini-curso de Engrenagens
3- O Perfil Evolvente
Na prtica, o perfil evolvente gerado com o auxlio de uma ferramenta que possui dentes com flancos retos trapezoidais (por exemplo: Fresadores, barras laminadoras)
O flanco do dente da pea obtido por gerao a partir do perfil de corte da ferramenta
ZF do Brasil 35 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens de dentes retos Fabricao simples Nvel de rudo relativamente elevado Encontra aplicao na industria de mquinas em geral Rendimento de 95% a 99% Eixos dispostos paralelamente
ZF do Brasil 36 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens de dentes helicoidais Baixo nvel de rudo Suportam carga de trabalho maiores que a de dentes retos Encontra aplicao em transmisses que tem que suportar grandes esforos Rendimento de 95% a 99% Eixos dispostos paralelamente
ZF do Brasil 37 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Conjunto de engrenagens internas Conjunto de engrenagens onde uma das peas possui dentes posicionados no
dimetro interno (Engrenagem oca) Encontram aplicao em transmisses planetrias Eixos dispostos paralelamente
ZF do Brasil 38 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes Retos Eixos se cruzam Alto nvel de rudo Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria, na automotiva utilizado em diferenciais
ZF do Brasil 39 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes helicoidais Eixos se cruzam Menor nvel de rudo comparado com a engrenagem cnica de dentes retos Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria
ZF do Brasil 40 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Cnica com Dentes espirais Eixos se cruzam Menor nvel de rudo comparado com a engrenagem cnica de dentes retos Atinge relaes de at 1:6 Aplicao geral na indstria
ZF do Brasil 41 Mini-curso de Engrenagens
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Hipoidal Eixos se cruzam, com deslocamento Menor nvel de rudo Atinge relaes de at 1:6 Melhor capacidade de carga Aplicao em eixos de veculos automotores
Pinho
Coroa
ZF do Brasil 42 Mini-curso de EngrenagensEngrenagem Com eixos cruzados Transmisso com caracol ou coroa sem fim
Sem-fim
Coroa
4- Tipos de engrenagens
Engrenagem Coroa / Sem fim Forma dos dentes similar a uma rosca Eixos se cruzam Baixos rendimentos Atinge relaes de 1:10 at 1:100 Aplicao em redutores, no possui utilizao na industria automotiva
Engrenagem 1
Engrenagem 2
ZF do Brasil 43 Mini-curso de Engrenagens
5- Tipos de dentados
Basicamente os denteados so diferenciados em engrenagens e estriados.
No caso de engrenagens, os dentes so utilizados para transmitir ou multiplicar potncias, sendo que o sentido de rotao o contrrio.
No caso de estriados, o dentado tem a funo nica de transmsitir potncia.
possvel com o auxlio dos estriados, criar-se conjuntos que podem ser deslocados axialmente (estriados deslizantes) ou um conjunto fixo.
ZF do Brasil 44 Mini-curso de Engrenagens
Engrenagens (V) e Estriados (P) em um Eixo Intermedirio
Estriados (P) em um Eixo Principal
Estriados (P) em um Corpo Sincronizado.
P
V
P
P
P
P
5- Tipos de dentados
ZF do Brasil 45 Mini-curso de Engrenagens
Anel Sincronizado Luva de Engate Corpo de Acoplamento
5- Tipos de dentados
Os estriados dos elementos de sincronizao apresentam caractersticas especiais e dependendo da sua funo recebem denominaes especiais
O estriado externo do anel sincronizado, cujos dentes possuem reas na forma de um telhado, igrejinhas, so denominados anel de trava.
O estriado interno da luva de engate e estriado externo do corpo de acoplamento, tambm possuem dentes similares aos dos anis sincronizados.
ZF do Brasil 46 Mini-curso de Engrenagens
Estriado com ou sem Evolvente
5- Tipos de dentados
O estriado de dentes retos (Perfil SAE) recebe este nome, porm no pode efetivamente ser considerado um, uma vez que os dentes so ranhuras com planos retos e paralelos entre si.
Os eixos de transmisso possuem este tipo de dentado, para que, em conjunto com a embreagem, formem uma conexo perfeita com o motor.
ZF do Brasil 47 Mini-curso de Engrenagens
ENGRENAGEM DE DENTES RETOS FRESADA ENGRENAGEM HELICOIDAL FRESADA
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Fresa por gerao Processo Pr-tratamento trmico
ZF do Brasil 48 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Entalhamento por gerao Processo Pr-tratamento trmico Flancos dos dentes apresentam pequenas ranhuras no sentido longitudinal do
perfil do flanco do dente
ZF do Brasil 49 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Rasqueteamento (Shaving) Processo Pr-tratamento trmico Ranhuras finais em forma de arco que se apresentam radialmente ao longo
do flanco do dente
ZF do Brasil 50 Mini-curso de Engrenagens
Retifica Maag 0Gerao dente a dente
Retificao Cruzada Maag
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Maag Processo ps-tratamento trmico
ZF do Brasil 51 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Reishauer por gerao Processo ps-tratamento trmico
ZF do Brasil 52 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Retificao Kapp dente a dente Processo ps-tratamento trmico
ZF do Brasil 53 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Fresado
Entalhado
Rasqueteado
Brunido (Honen)
Retificado (Perfil)
Retificado (Gerao)
ZF do Brasil 54 Mini-curso de Engrenagens
6- Principais caractersticas dos processos de fabricao
Alm dos processos por usinagem, existem ainda outros processos de produo, como por exemplo a rolagem, o forjamento de preciso e a sinterizao.
As superfcies geradas a partir desses processos so, via de regra, lisas.
Marcas profundas como as que podem ser vistas em superfcies usinadas no esto presentes nesses processos
ZF do Brasil 55 Mini-curso de Engrenagens
Obrigado pela sua Ateno!