Redução de Engrenagens

Redução de Engrenagens. Um termo familiar para muitos, mas o que realmente significa?

Na superfície, pode parecer que as engrenagens estão sendo “reduzidas” em quantidade ou tamanho, o que é parcialmente verdade. Quando uma máquina rotativa, como um motor ou motor elétrico, precisa da redução da velocidade de saída e/ou aumento do torque, as engrenagens são comumente usadas para atingir o resultado desejado. A “redução” das engrenagens refere-se especificamente à velocidade da máquina rotativa; a velocidade de rotação da máquina rotativa é “reduzida”, dividindo-a por uma relação de engrenagem maior que 1:1. Uma relação de engrenagem maior que 1:1 é alcançada quando uma engrenagem menor (tamanho reduzido) com menor número de malhas de dentes e aciona uma engrenagem maior com maior número de dentes.

Redução de engrenagem tem o efeito oposto no torque. O torque de saída da máquina rotativa é aumentado multiplicando o torque pela relação da engrenagem, menos algumas perdas de eficiência.

Apesar de muitas aplicações a redução da engrenagem reduz a velocidade e aumenta o torque, em outras aplicações a redução da engrenagem é usada para aumentar a velocidade e reduzir o torque. Os geradores em turbinas eólicas utilizam a redução da engrenagem desta forma para converter uma velocidade relativamente lenta da pá da turbina em uma velocidade alta capaz de gerar eletricidade. Estas aplicações utilizam caixas de engrenagens que são montadas de forma oposta àquelas em aplicações que reduzem a velocidade e aumentam o torque.

Como é alcançada a redução de engrenagens? Muitos tipos de redutores são capazes de atingir a redução de engrenagens incluindo, mas não se limitando aos eixos paralelos, planetários e redutores de parafuso sem-fim de ângulo reto. Em redutores de eixos paralelos (ou redutores), uma engrenagem de pinhão com um certo número de malhas de dentes e aciona uma engrenagem maior com um maior número de dentes. A “redução” ou relação de transmissão é calculada dividindo o número de dentes na engrenagem grande pelo número de dentes na engrenagem pequena. Por exemplo, se um motor eléctrico acciona uma engrenagem de pinhão de 13 dentes que faz malhas com uma engrenagem de 65 dentes, é alcançada uma redução de 5:1 (65 / 13 = 5). Se a velocidade do motor elétrico for de 3.450 rpm, a caixa de engrenagem reduz essa velocidade em cinco vezes, para 690 rpm. Se o torque do motor for 10 lb-in, a caixa de velocidades aumenta este torque num factor de 5 a 50 lb-in (antes de subtrair as perdas de eficiência da caixa de velocidades).

As caixas de velocidades de eixos paralelos contêm muitas vezes vários conjuntos de engrenagens, aumentando assim a redução da engrenagem. A redução total da engrenagem (relação) é determinada pela multiplicação de cada relação de engrenagens individual de cada estágio de engrenagem. Se uma caixa de velocidades contém conjuntos de engrenagens 3:1, 4:1 e 5:1, a relação total é 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). No nosso exemplo acima, o motor elétrico de 3.450 rpm teria sua velocidade reduzida para 57,5 rpm usando uma caixa de engrenagens 60:1. O torque do motor elétrico de 10 lb-in seria aumentado para 600 lb-in (antes da perda de eficiência).

Se uma engrenagem de pinhão e sua engrenagem de acoplamento tivessem o mesmo número de dentes, não haveria redução e a relação de engrenagem seria de 1:1. A engrenagem é chamada de polia e sua função principal é mudar o sentido de rotação ao invés de diminuir a velocidade ou aumentar o torque.

Calcular a relação de engrenagem em um redutor planetário é menos intuitivo, pois depende do número de dentes do sol e das engrenagens do anel. As engrenagens planetárias atuam como polias e não afetam a relação de engrenagens. A relação de engrenagens planetárias é igual à soma do número de dentes do sol e das engrenagens do anel dividido pelo número de dentes das engrenagens do sol. Por exemplo, um conjunto planetário com uma engrenagem solar de 12 dentes e 72 dentes tem uma relação de engrenagens de 7:1 (/12 = 7). Os conjuntos de engrenagens planetárias podem atingir relações de cerca de 3:1 a cerca de 11:1. Se for necessária uma maior redução da engrenagem, podem ser utilizados estágios planetários adicionais.

A redução da engrenagem em um acionamento sem-fim de ângulo reto depende do número de roscas ou “arranques” no sem-fim e do número de dentes na roda sem-fim de acoplamento. Se o sem-fim tiver dois arranques e a roda de sem-fim correspondente tiver 50 dentes, a relação de engrenagem resultante é 25:1 (50 / 2 = 25).

Quando uma máquina rotativa, como um motor ou motor eléctrico, não consegue fornecer a velocidade de saída ou o binário desejado, um redutor de engrenagem pode fornecer uma boa solução. Eixo paralelo, planetário, sem-fim de ângulo reto são tipos comuns de caixas de engrenagens para obter redução de engrenagens. Contate a Groschopp hoje mesmo com todas as suas perguntas sobre redução de engrenagens.