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Escola Técnica Estadual Sylvio de Mattos Carvalho – Matão - 103
Projetos
Mecânicos
Redutor
de
Velocidade
Prof. Eng. Silvio Angelo Lanza
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O que é um Projeto?
“Processo único, consistindo de um grupo de atividades coordenadas
e controladas com datas para início e término, empreendido para
alcance de um objetivo conforme requisitos específicos, incluindo
limitações de tempo, custo e recursos.”
NBR 10006
“ Um empreendimento temporário, planejado, executado e controlado,
com objetivo de criar um produto ou serviço único.”
PMBOK, 2000 – PMI
“ Um esforço temporário empreendido para criar um produto ou
serviço com resultado exclusivo.”
PMBOK, 2004 - PMI
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Centro Estadual de Educação Tecnológica Paula Souza - E.T.E. Sylvio de Mattos Carvalho – Matão/SP
Ciclo de Vida de um Projeto
► Fase Conceitual – estudo da viabilidade do projeto até a sua aprovação.
► Fase de Planejamento e Organização – o projeto é planejado no nível e abrangência
necessárias à execução e controle.
► Fase de Implementação – execução das atividades do projeto e controle de execução,
sob a liderança do Gerente do Projeto.
► Fase do Encerramento – conclusão das atividades, com a aceitação dos resultados pelo
cliente, lições aprendidas, avaliação do projeto e desmobilização dos meios e recursos.
As Fases se Sobrepõem ao longo de praticamente toda a duração do Projeto
Iniciação
Planejamento
Controle
Execução
Encerramento
Tempo
Intensidade
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Obstáculos ao Sucesso de um Projeto:
· Complexidade do Projeto;
· Requisitos especiais do cliente;
· Dificuldades organizacionais;
· Riscos do Projeto;
· Mudanças Tecnológicas;
· Dificuldades de estimar prazos e custos;
· Demandas conflitantes;
· Entre outros...!!!
Conceito Moderno de Sucesso de um Projeto
Projeto concluído:
- Dentro de um período de tempo alocado;
- Dentro do custo orçado:
- No Nível adequado de desempenho ou especificação;
- Com aceitação dos resultados pelo cliente;
- com alterações de escopo mínimas ou acordadas mutuamente:
- sem alterar o desenvolvimento normal dos trabalhos da
organização;
- Sem alterar a cultura corporativa.
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Fases do Projeto
RECONHECIMENTO DE UMA NECESSIDADE
REQUISITOS E ESPECIFICAÇÕES
ESTUDO DE VIABILIDADE
Técnica e Econômica
SÍNTESE DO PROJETO CRIATIVO
Engenheiro? Inventor? Artista?
Idéias e Conceitos
PROJETO PRELIMINAR E DESENVOLVIMENTO
Escolha de uma Possível Solução
DETALHAMENTO DO PROJETO
Dimensionamento dos Componentes
Individuais e Desenhos
PROTÓTIPO CONSTRUÇÃO E TESTES
PROJETO PARA PRODUÇÃO
PRODUTO
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Requisitos do Projeto
REQUISITOS
ESBOÇO EM ESCALA
DESMEMBRAMENTO
SOLUÇÕES E ALTERNATIVAS
REQUISITOS
BÁSICOS
PARA
MÁQUINAS
EM GERAL
AVALIAÇÃO
1 2 3 n
DETALHAMENTO
PROJETO PRELIMINAR
3
3
2
DETALHES DAS
ESPECIFICAÇÕES
PROJETO FINAL
PROTÓTIPO
PRODUTO FINAL
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Análise do Custo
Aperfeiçoamento
O Custo constitui um Fator de extrema
importância na maioria ( se não em todos ) os
Projetos.
Projeto
Econômico
Experiência
do Projetista
DEPENDE
Conhecimento e Habilidade de checar
parâmetros de projetos entre si
O Aperfeiçoamento (otimização) de um Projeto deve-se a:
Novos Conhecimentos
**- Granito Polimérico
- Mancais Especiais
- Novas Fontes de**
Energia ( Álcool /
Biodiesel)
**- Novos Materiais
(Técnicas)
- Novas Fontes de
Energia
GRAU DE
APERFEIÇOAMENTO
TEMPO (DESPESAS)
I
II
III
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Ciclo de Melhoria no Projeto
PROJETO BÁSICO
DESENVOLVIMENTO
PROJETO E CÁLCULOS
DESENHO E
DETALHAMENTO
INSTRUMENTAÇÃO
INDICES DE PROJETO
CRITÉRIOS DE TESTE
COMPUTAÇÃO
RECURSOS
AUXILIARES
FABRICAÇÃO
PRODUÇÃO E
MONTAGEM
CONHECIMENTO
TECNOLÓGICO
CORRENTE
METROLOGIA
Nível desempenho Projeto
Tempo
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ENGRENAGENS
Engrenagens são elementos rígidos utilizados na transmissão de movimentos rotativos
entre eixos. Consistem basicamente de dois cilindros nos quais são fabricados dentes. A
transmissão se dá através do contato entre os dentes. Como são elementos rígidos,
transmissão deve atender a algumas características especiais, sendo que a principal é que
não haja qualquer diferença de velocidades entre os pontos em contato quando da
transmissão do movimento. Eventuais diferenças fariam com que houvesse perda do contato
ou o travamento, quando um dente da engrenagem motora tenta transmitir velocidade além
da que outro dente da mesma engrenagem em contato transmite.
A figura 1 mostra o tipo mais comum de engrenagem, chamada de engrenagem
cilíndrica de dentes retos ( E.C.D.R.), em inglês “spur gear”. O termo engrenagem, embora
possa ser empregado para designar apenas um dos elementos, normalmente é empregado
para designar a transmissão. Uma transmissão é composta de dois elementos ou mais.
Quando duas engrenagens estão em contato, chamamos de pinhão a menor delas e
de coroa a maior. A denominação não tem relação com o fato de que um elemento é o motor
e outro é o movido, mas somente com as dimensões.
A figura 2 mostra uma transmissão por engrenagens cilíndricas de dentes retos. Trata-
se apenas de um arranjo demonstrativo, mas serve para mostrar a forma como os dentes
entram em contato. Quando as engrenagens giram, o elemento da direita transmite potência
para o da esquerda.
Figura 2 – Transmissão por engrenagens cilíndricas dentes retos
Figura 1 – Engrenagem Cilíndrica Dentes Retos
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A expressão “transmite potência” é uma generalização para a Lei de Conservação de
Energia. Significa que um dos elementos executa trabalho sobre o outro, em uma
determinada taxa. Aparentemente, toda a potência é transmitida, mas a realidade mostra que
parte dela é perdida pelo deslizamento entre os dentes. Transmitir potência pode não
descrever o objetivo de uma transmissão por engrenagens na maioria das aplicações de
engenharia. O que se deseja é transmitir um determinado torque, ou seja, a capacidade de
realizar um esforço na saída da transmissão. Com isso em mente, parece estranho chamar a
maioria dos conjuntos de transmissão por engrenagens de redutores. Isso acontece porque a
aplicação mais comum em engenharia é entre os motores, que trabalham em velocidades
elevadas, e as cargas que normalmente não necessitam de velocidade angular suprida pelos
motores. Motores elétricos trabalham normalmente em velocidades que vão de 870 a 3600
rpm; motores a combustão têm sua faixa ótima de trabalho entre 2000 a 4500 rpm. Com a
possibilidade de controlar a velocidade nos motores em geral, a função de redução deixou de
ser tão importante. Um redutor, desprezadas as perdas no engrenamento, é capaz de prover
à carga um torque tantas vezes maior que o do motor quanto for a relação e isso é
extremamente vantajoso. Motores menores podem ser utilizados, permitindo a partida dos
dispositivos mecânicos graças à disponibilidade de torque adicional.
Obviamente, a aplicação principal no aumento do torque não exclui outras aplicações.
Em algumas caixas de redução de automóveis, a transmissão aumenta a velocidade
ao invés de reluzi-la, particularmente quando estão engatadas marchas para velocidades de
cruzeiro, nas quais não é necessário um arranque tão significativo, como quando o carro está
parado.
Tipos de Engrenagens
As engrenagens como elementos de transmissão de potência se apresentam nos
seguintes tipos básicos:
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Parafuso sem fim – Engrenagem coroa (Sem fim-coroa): O sem fim é um parafuso
acoplado com uma engrenagem coroa, geralmente do tipo helicoidal. Este tipo de
engrenagem é bastante usado quando a relação de transmissão de velocidades é bastante
elevada
Figura 6 – Parafuso sem fim e coroa
Pinhão-Cremalheira: Neste sistema, a coroa tem um diâmetro infinito, tornando-se reta. Os
dentes podem ser retos ou inclinados. O dimensionamento é semelhante às engrenagens
cilíndricas retas ou helicoidais. Consegue-se através deste sistema transformar movimento de
rotação em translação.
Figura 7 – Engrenagens Pinhão e Cremalheira
Conceitos Básicos e Nomenclatura
em Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos
A figura 8 mostra um par de dentes de uma engrenagem e as principais designações
utilizadas em sua especificação e seu dimensionamento. As dimensões a e d são medidas a
partir no diâmetro do círculo primitivo. Com o diâmetro desse círculo é calculada a razão de
transmissão de torque e de velocidades. Para o diâmetro primitivo é usado o símbolo di , onde
i é a letra correspondente ao pinhão (p) ou a coroa (c). A dimensão L é a largura da cabeça e
a dimensão b é a largura do denteado.
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A altura efetiva é medida entre a circunferência de cabeça e a de base. Com a cota na
figura fica obvio qual é a circunferência de base. A altura total inclui a altura efetiva e a
diferença entre os raios da circunferência de base e de pé, que define uma região onde não
deve haver contato entre os dentes de duas engrenagens em uma transmissão. O raio de
concordância do pé do dente existe no espaço abaixo da circunferência de base. O espaço
entre os dentes tem aproximadamente a mesma dimensão da largura do dente. Com o
desgaste devido ao uso, esse espaço, conhecido como “backlash”, pode aumentar.
Figura 8 - Nomenclatura Básica para Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos
Existem basicamente duas formas de analisar a geometria de engrenagens, chamadas
de sistemas de engrenagens: o sistema americano ou inglês, com diversas outras
designações, e o sistema métrico. O primeiro usa como base a variável “Diametral Pitch”,
cuja letra símbolo é P e que define o número de dentes por polegada do diâmetro primitivo. O
sistema métrico baseia-se na variável Módulo, cuja letra símbolo é m , e que é definida como
a razão entre o diâmetro primitivo em mm e o número de dentes da engrenagem. Fica
evidente que uma das variáveis é o inverso da outra, corrigida para transformar o diâmetro na
unidade correta.
Outra variável importante é o passo circular (p) : definido como a razão entre o
perímetro e o número de dentes ( Zi ) e mostrado na figura 8.
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Figura 9 – Relação entre o Módulo (mm) e o tamanho do dente
Altura do pé ou Profundidade (b): É a distância radial entre a circunferência primitiva
e a circunferência do pé.
Altura total do dente (h
t
): É a soma da altura do pé com a altura da cabeça, ou seja,
h
t
=a+ b.
Ângulo de ação ou de pressão ( φ ): É o ângulo que define a direção da força que a
engrenagem motora exerce sobre a engrenagem movida. A figura 5.8 mostra que o pinhão
exerce uma força na coroa, formando um ângulo (φ) com a tangente comum às
circunferências primitivas (tracejadas na figura).
Circunferência de base: É a circunferência em torno da qual são gerados os dentes.
Figura 10 – Ângulo de Ação de duas engrenagens acopladas
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Nomenclaturas e Principais Equações
Figura 11 – Nomenclaturas usuais para o dimensionamento de engrenagens
Passo Circunferencial P = m. p
Módulo m = P / p
nº de Dentes Z
Altura da Cabeça do Dente a = m
Altura do Pé do Dente b = 1,67. m
Altura Total do Dente h = a + b
Diâmetro Primitivo Dp = m. Z
Diâmetro de Base Db = Dp. cos q
Diâmetro Interno Di = Dp - 2. b
Diâmetro Externo De = Dp + 2. a
Ângulo de Pressão q = 14º 30’ a 20º
Espessura Cordal sc = m. Z. sen a
Altura da Cabeça Cordal ac = m. [ 1 + Z/2 ( 1 - cos q )]
Ângulo Cordal a = 90º / Z
Módulos Normalizados
Norma DIN 780 (mm)
0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00 1,
1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00 3,25 3,
3,75 4,00 4,50 5,00 5,50 6,00 6,50 7,00 8,
9,00 10,00 1,00 12,00 13,00 14,00 15,00 16,00 18,
20,00 22,00 24,00 26,00 28,00 30,00 33,00 36,00 39,
42,00 45,00 50,00 55,00 60,00 65,00 70,00 75,00 80,
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