ESPECIFICAÇÃO DE ENGRENAGENS CILINDRICAS DE DENTES RETOS

As normas ISO 1328 partes 1 e 2 tratam das tolerâncias dimensionais e geométricas para engrenagens cilíndricas de dentes retos, as fórmulas de cálculo dos limites admissíveis para os principais parâmetros característicos das geometrias e delimita os erros máximos admissíveis conforme o grau de qualidade da engrenagem. A norma é aplicável apenas para engrenagem isolada e cobre a geometria de engrenagens de módulo normal (0,2 a 70) mm e diâmetro de referência de (5 a 10 000) mm.

Com respeito aos métodos de inspeção, a norma faz referência à norma ISO/TR 10064-1 de 1992 que trata de boas práticas para inspeção de flancos de engrenagens. Outra característica importante da norma é que o controle dos desvios com relação aos parâmetros característicos das engrenagens é tratado isoladamente e de forma conjunta, ou seja, considerando todos os desvios isolados.

Esses parâmetros característicos são elementos de controle da geometria da engrenagem que na norma ISO 1328 são classificados em dois grupos segundo a forma de avaliação dos desvios, são eles: desvios isolados (avaliação analítica) e desvios de conjunto (avaliação funcional).

Na seqüência são descritos os parâmetros característicos da geometria da engrenagem, com terminologia, símbolos e conceitos conforme a norma ISO 1328- 1(1995).

a) Desvios de passo individual (fpt), acumulado (fpk) e total (Fp)

O desvio de passo individual (fpt) corresponde a diferença algébrica entre o passo medido e o correspondente passo teórico medidos usualmente na circunferência primitiva. No controle desse desvio, utiliza-se, pela facilidade, o flanco dos dentes como referência para a medição.

O desvio de passo acumulado (Fpk) corresponde a diferença algébrica, em qualquer setor, entre o comprimento medido e o comprimento teórico. O setor selecionado deve conter uma quantidade inteira de passos (k) e não deve ser maior que 1/8 da circunferência de referência, ou seja, 2 ≤ k ≤ Z/8, onde Z é o número de dentes. Na teoria, o desvio de passo acumulado pode ser entendido como a soma algébrica dos passos individuais no setor avaliado.

O desvio de passo acumulado total (Fp) corresponde ao máximo valor do desvio de passo acumulado de qualquer setor (k=1 até k=Z) de circunferência em relação a um determinado flanco de dente. Na figura 2.15 consta o passo teórico (Pt), o desvio do passo individual (fpt) e o desvio do passo acumulado (fpk) para dois dentes.

Figura 2.15 – Passo teórico e seus desvios (GEMAQUE, 2004) b) Desvios de perfil (Fα, ffα e fHα)

O desvio de perfil corresponde ao afastamento do perfil evolvente real obtido do processo de fabricação do perfil ideal gerado a partir da respectiva circunferência de base. Na figura 2.16 consta a medição do desvio de perfil que deverá ocorrer no ponto médio da largura do dente.

Figura 2.16 – Desvio de perfil (GEMAQUE, 2004)

Segundo a norma 1328-1, o desvio de perfil é caracterizado por três parâmetros: desvio total de perfil (Fα); desvio de forma de perfil (ffα) e desvio angular de perfil (fHα).

Na figura 2.17 constam graficamente os três tipos de desvios para um perfil corrigido onde a linha sinuosa representa a linha real do perfil medido pelo sistema de medição sobre o flanco do dente.

O desvio total de perfil (a) é a distância entre duas linhas de perfis projetados que envolvem o perfil real medido dentro de um comprimento de avaliação denominado de Lα. Na figura 2.17 (a), o gráfico corresponde a soma dos desvios de perfil (b) e (c).

O desvio de forma do perfil (ffα) é a distância entre dois perfis médios que devem conter o perfil real medido. Na figura 2.17 (b) o gráfico representa o quanto à forma do perfil real se desviou da forma do perfil teórico.

O desvio angular de perfil é a distância entre dois perfis projetados que interceptam o perfil médio nos pontos entremos de avaliação do dente. Na figura 3.17 (c) consta o gráfico de desvio angular de perfil (fHα) que representa o quanto o perfil real se desviou angularmente do perfil teórico.

Figura 2.17 – Tipos de desvio de perfil segundo a ISO 1328-1 c) Desvio da linha de flanco (Fβ, ffβ e fHβ)

Segundo a ISO 1328-1 o desvio da linha de flanco corresponde ao afastamento do flanco do dente com relação ao perfil evolvente ideal no sentido axial da engrenagem. As medições, segundo a ISO 1328-1, deverão ocorrer na altura da circunferência de referência e no sentido axial.

Na figura 2.18 consta a medição do desvio da linha de flanco que deverá ocorrer, segundo a ISO 1328-1, na altura da circunferência de referência.

Figura 2.18 - Desvio da linha de flanco

Da mesma forma que o desvio de perfil, o desvio da linha de flanco é caracterizado por três parâmetros: desvio total da linha de flanco (Fβ), desvio de forma da linha de flanco (ffβ ) e desvio angular da linha de flanco (fHβ). A interpretação do desvio da linha de flanco é análoga ao desvio de perfil.

d) Batimento radial (Fr)

Segundo a norma 1328-2 (1997), o batimento circular radial corresponde a amplitude máxima dos desvios individuais em relação ao eixo de giro da engrenagem. Na figura 2.19 consta um gráfico onde os erros estão distribuídos em torno de uma senóide, cuja amplitude corresponde a duas vezes o erro de concentricidade.

e) Desvios de conjunto

Os desvios de conjunto são abordados na ISO 1328-2(1997) e correspondem a variações de funcionalidade das engrenagens dentro de uma determinada faixa de tolerância requerida. Segundo GEMAQUE (2004), essas variações são provenientes dos diversos desvios isolados próprios da engrenagem e que à priori não são conhecidos.

Esses desvios são avaliados no processo de produção através da comparação do engrenamento entre a engrenagem selecionada e uma engrenagem padrão. Outros dispositivos de controle também são utilizados como calibres passa-não-passa, por exemplo. Existem dois tipos de desvios de conjunto: desvio composto tangencial e desvio composto radial. Entretanto, as informações oriundas desses parâmetros (tipicamente qualitativas) não são eficazes uma vez que não informam as causas dos desvios sendo, nestes casos, aplicável a avaliação dos desvios individuais (avaliação analítica).

Numa visita realizada em uma grande empresa fabricante de engrenagens na região nordeste constatou-se que nas diversas etapas do processo de fabricação, o controle é feito com engrenômetros e calibres de boca e tampão do tipo passa-não-passa.

Tanto os desvios isolados quanto os desvios de conjunto são avaliados para se garantir um funcionamento adequado do par pinhão/coroa. A norma ISO 1328-1/2 traz um conjunto de tabelas que caracterizam cada um destes desvios, e dependendo da tolerância admitida por projeto, poder-se-á ter um determinado grau de qualidade.

Como afirmado anteriormente, os graus de qualidade variam para cada sistema de normalização. No caso da norma ISO 1328-1/2, exceto pelo desvio composto radial, que possui 9 graus de qualidade, os demais parâmetros característicos possuem 13 graus de qualidade onde a tolerância aumenta com o aumento do número do grau de qualidade.

Para classificação de uma engrenagem com relação ao seu grau de qualidade, alguns parâmetros de projeto são considerados pela norma 1328-1/2, entre eles: o diâmetro de referência e o módulo da engrenagem.

Em resumo, os parâmetros característicos controlados segundo a norma ISO 1238 1/2 estão apresentados na tabela 2.4.

Tabela 2.4 - Principais parâmetros controlados em uma engrenagem cilíndrica