3. TRANSMISSÃO DE POTÊNCIA
Os mecanismos de transmissão estão presentes em várias partes das máquinas e implementos agrícolas, transferindo potência e movimento, podendo atuar também como elemento de variação de velocidade entre dois ou mais mecanismos.
É a transmissão de força e velocidade de um eixo a outro. V F t d F t T P em que, P = potência; T = trabalho (kgf . m); t = tempo (s); F = força (kgf); d = distância (m); e V = velocidade (m/s).
As máquinas e implementos agrícolas desde a mais simples, até a mais complexas podem ser decompostas em várias máquinas simples. Nela cada elemento transmite ou recebe o próprio movimento por meio de mecanismos denominados de transmissões.
As transmissões entre elementos de máquinas podem se realizar por contato direto ou indireto:
Contato direto:
Engrenagem cilíndrica de dentes retos (A): os dentes são dispostos paralelamente entre si e em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. Durante o movimento, os dentes da roda motora (pinhão) empurram os dentes da roda movida (coroa), rolando um contra outro, sem escorregar. É empregada na transmissão de baixa rotação, por causa do ruído que produz.
Engrenagem cilíndrica de dentes helicoidais (B): os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas por ser silenciosa. Ë
utilizada para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90º).
Engrenagem cilíndrica com dentes internos (C): é usada em transmissões planetárias e comandos finais de máquinas pesadas, as duas rodas do mesmo conjunto giram no mesmo sentido.
Engrenagem cilíndrica com cremalheira (D): a cremalheira pode ser considerada como uma coroa dentada com diâmetro primitivo infinitamente grande. É usada para transformar movimento giratório em longitudinal.
(A) (B) (C) (D)
Engrenagem cônica com dentes retos (E): é empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de interseção é geralmente 90º, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas têm um formato também cônico. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e direção da força, em baixas velocidades.
Engrenagem cilíndrica com dentes oblíquos (F): seus dentes formam um ângulo de 8 a 20º com o eixo da árvore. Os dentes possuem o perfil da envolvente e podem estar inclinados à direita ou à esquerda. Sempre engrenam vários dentes simultaneamente, o que dá um funcionamento suave e silencioso. Podem operar com velocidades periféricas de até 160m/s.
Engrenagem cilíndrica com dentes em V (G): conhecida também como engrenagem espinha de peixe. Possui dentado helicoidal duplo com uma hélice à direita e outra à esquerda.
Engrenagem cônica com dentes em espiral (H): empregada quando o par de rodas cônicas deve transmitir grandes potências e girar
suavemente, pois com este formato de dentes consegue-se o engrenamento simultâneo de dois dentes.
Parafuso sem-fim e engrenagem côncava (I): o sem-fim e a coroa servem para transmissão entre dois eixos perpendiculares entre si. São usados quando se precisa obter grande redução de velocidade e conseqüente aumento de momento torsor (torque).
(E) (F) (G)
(H) (I) (J)
Contato indireto:
Intermediários flexíveis (corrente, correias etc.) e rígidos (bielas, cardãs, etc.). Recorre-se à transmissões por correias quando a distância entre dois eixos é tal que é impossível a utilização de engrenagens. Neste tipo de transmissão a correia abraça duas ou mais polias transmitindo assim a força tangencial por meio do atrito entre correia e polia. Tipos comuns de montagens:
Transmissão aberta para eixos paralelos com a mesma direção de
rotação (J);
Transmissão cruzada para eixos paralelos com direção de rotação
contrária (M).
As vantagens do emprego de correia são: não transmitem choques; não apresentam problemas de lubrificação; podem servir como elemento de proteção contra extremas sobre-cargas; são econômicas e de fácil desmontagem. As correias podem ser classificadas em: plana (N), trapezoidal (O), circular (P) e plana com dentes (Q). As correntes podem ter formatos variados (R) e se adaptarem a um grande número de equipamentos ou funções a executar.
As árvores cardan (S), tanto agrícolas quanto automotivas, são mecanismos utilizados para transmitir potência entre árvores que apresentam desalinhamento angular, o qual pode variar, ou não, durante a operação. Uma das aplicações clássicas é a transmissão de potência do trator agrícola para os implementos acoplados ao engate de três pontos ou à barra de tração.
(L) (M)
(N)
(O) (P) (Q)
(R)
3.1. Classificação dos mecanismos de transmissão de potência 3.1.1. Classes:
Relação de transmissão constante em sinal e grandeza.
Relação de transmissão constante em sinal e variável em grandeza.
Relação de transmissão variável em sinal e constante em grandeza.
Relação de transmissão variável em sinal e grandeza.
3.1.2. Gêneros:
Transmissão por contato direto:
Rodas de aderência (embreagem) e engrenagens.
Transmissão por contato indireto: Intermediário rígido (biela, cardã);
Intermediário flexível (correia, cabo, corrente).
Na transmissão por contato indireto usando polias e correias, para grandes distâncias é recomendado o uso de cabos e não correias. O diâmetro
de uma polia deve ser no máximo 5 vezes o diâmetro da outra, caso contrário pode ocorrer deslizamento (patinagem).
3.2. Relação diâmetro, rpm e número de dentes:
2 2 1 1 n D n D 2 2 1 1 n N n N 60 n D v
em que, v = velocidade angular; D = diâmetro da polia; N = número de dentes; en = número de rotações por minuto (rpm).
3.3. Cálculo do comprimento da correia:
25 , 3 2 2 D d L
em que,L = comprimento da correia (direta ou cruzada);
= distância entre eixos; D = diâmetro da polia maior; e d = diâmetro da polia menor.
Ou
2
2 ' 2 ' r r r r L
(direta)
2
2 ' 2 ' r r r r L
(cruzada) em que,r = raio da polia maior; e r’ = raio da polia menor.
3.4. Relação de transmissão
Nas indústrias que trabalham com transporte ou movimentação de cargas tais como correias transportadoras, elevadores e outros equipamentos, há uma necessidade de ora reduzir a rotação, para multiplicação de torque, ora aumentar a rotação para aumento de velocidade. Assim, para os exemplos supracitados, o uso de conjuntos de engrenagens e redutores encontram sua maior aplicação.
A relação de transmissão total para n engrenamentos, RTtotal, pode ser obtida por meio do produto das relações de transmissões parciais de cada engrenamento, ou seja: n n Total
RT
RT
RT
RT
RT
RT
1
2
3
...
1
em que,RT1 é a relação de transmissão do primeiro engrenamento, relativo ao eixo motriz;
RT2 é a relação de transmissão do segundo engrenamento, relativo ao eixo motriz;
RT3 é a relação de transmissão do terceiro engrenamento, relativo ao eixo motriz;
E assim sucessivamente.
A equação anterior pode ser rescrita em função do número de dentes z de cada par do engrenamento, desta forma:
1 2 2 3 2 2 2 5 6 3 4 1 2
...
n n n n Totalz
z
z
z
z
z
z
z
z
z
RT
Exemplo: Dado o redutor mostrado em corte abaixo, calcule a sua relação de transmissão.
Dados: Z1 = 15 Z2 = 75 Z3 = 12 Z4 = 42 Z5 = 9 Z6 = 27
5
,
52
9
27
12
42
15
75
TotalRT
3.5. Exercícios:a. Para a situação abaixo, qual o comprimento da correia a ser adquirida?
M1 n = 1450 rpm V = 12 m/s M2 n = 500 rpm M1 m r m D D D n D v 720 1450 0,1581 0,0791 60 1450 12 60
M2 m r D D D n D v 720 500 0,4584 0,2292 60 500 12 60
m L
0,22920,07912 0,52 0,22920,07912 2,0126Ou m L 3,25 2,0018 2 1581 , 0 4584 , 0 5 , 0 2
b. Dimensionar os diâmetros das polias e comprimento da correia a ser
adquirida. M1 n = 2200 rpm V = 30 m/s M2 n = 4350 rpm M1 m r m D D D n D v 1800 2200 0,2604 0,1302 60 2200 30 60
M2 m r m D D D n D v 1800 4350 0,1317 0,0659 60 4350 30 60
Ou m D D N D N D 0,1317 4350 2200 2604 , 0 4350 2200 2604 , 0 2 2 2 2 1 1
m L
0,13020,0659 2 0,82 0,13020,06592 2,2634 Ou m L 3,25 2,2372 2 1317 , 0 2604 , 0 8 , 0 2 c. No sistema de transmissão por engrenagens abaixo, calcular o número de
rotações por minuto (rpm) do eixo 6, sabendo-se que o do motor é de 1200 rpm e os dados das engrenagens são: N1 = 20 D; N2 = 75 D; N3 = 18 D; N4 = 72 D; N5 = 25 D e N6 = 75 D. n = ?6 2 2 1 1 n N n N rpm n n 320 75 1200 20 2 2 rpm n n2 3 320 4 4 3 3 n N n N rpm n n 80 72 320 18 4 4 rpm n n4 5 80 6 6 5 5 n N n N rpm n n 26,67 75 80 25 6 6
d. Calcular a rotação da broca da furadeira de coluna abaixo:
2 2 1 1 n D n D rpm n n 241,67 30 , 0 1450 05 , 0 2 2 rpm n n2 3 241,67 4 4 3 3 n D n D rpm n n 503,47 12 , 0 67 , 241 25 , 0 4 4 rpm n n4 5 503,47 6 6 5 5 n N n N rpm n n 547,25 23 47 , 503 25 6 6 rpm broca n6( )547,25
e. No sistema de transmissão por correias, representado abaixo, calcular os
comprimentos das correias A e B.
m LA
0,120,04 2 0,72 0,120,04 2 1,9118
m LB
0,150,05 2 0,52 0,150,05 2 1,6481 ou m d D LA 3,25 1,92 2 08 , 0 24 , 0 7 , 0 2 25 , 3 2 2
m d D LB 3,25 1,65 2 10 , 0 30 , 0 5 , 0 2 25 , 3 2 2
f. Considerando que não há patinagem entre as rodas e o solo, calcular a
velocidade do trator abaixo em Km/h.
Dados: Motor = 1800 rpm A = Embreagem; B = 10 D; C = 30 D; D = 10 D; E = 50 D; F = 10 D; G = 60 D; H = 20 D; e I = 60 D.
C C B B n N n N n N n N1 1 2 2 rpm n nC C 600 30 1800 10 E E D D n N n N rpm n nE E 120 50 600 10 G G F F F E n N n N n n rpm n nG G 20 60 120 10 I I H H H G n N n N n n ) ( 67 , 6 60 20 20 nI nI rpm rotaçãoda roda h km v s m v v n D v 0,45 3,6 1,63 60 67 , 6 30 , 1 60
g. Considerando que para ter um bom funcionamento a trilhadora de grãos
abaixo deverá trabalhar numa rotação de 800 rpm. Determine o número de dentes de sua engrenagem.
2 2 1 1 n N n N rpm n n 1233,33 30 1850 20 2 2 4 4 3 3 3 2 n N n N n n rpm n n 1027,78 30 33 , 1233 25 4 4 6 6 5 5 5 N n N n n n4 dentes N N 800 44,97 45 78 , 1027 35 6 6
