Como medir engrenagens cônicas?

Medições imprecisas de engrenagens cônicas levam a baixo desempenho, falhas prematuras e retrabalho dispendioso em aplicações de máquinas. Dimensões imprecisas e desvios dos padrões de engrenagens resultam em operação ruidosa, redução da eficiência de transmissão de potência e problemas de alinhamento que podem paralisar as linhas de produção.

Dimensões e ângulos principais das engrenagens cônicas

As engrenagens cônicas são componentes mecânicos complexos caracterizados por uma gama de dimensões e ângulos críticos.

A. Exame detalhado das dimensões básicas

Diversas dimensões-chave definem a geometria e o tamanho geral de uma engrenagem cônica:

• Diâmetro primitivoEste diâmetro é medido na extremidade do calcanhar do engrenagem cônica dentes. Representa o tamanho efetivo da engrenagem e é um parâmetro fundamental para cálculos e projeto de engrenagens.
• Ângulo do cone de inclinaçãoO ângulo do cone primitivo descreve o ângulo formado pelo cone primitivo em relação ao eixo da engrenagem. Ele define a orientação dos dentes da engrenagem e determina como a engrenagem se engrena com o pinhão correspondente.
• Adendo e DedendumO adendo é a altura do dente da engrenagem acima do cone primitivo, enquanto o dedendo é a profundidade abaixo dele. Juntos, eles definem a profundidade total do dente. O adendo e o dedendo são normalmente especificados em proporção ao módulo da engrenagem.
• Largura do rostoA largura da face refere-se ao tamanho do dente da engrenagem medido ao longo da geratriz do cone primitivo, do calcanhar à ponta. Ela afeta a resistência e a capacidade de carga do dente da engrenagem. Faces mais largas geralmente permitem maior transmissão de torque.
• Distância do coneA distância do cone representa o comprimento do vértice do cone primitivo até o ponto médio da face da engrenagem cônica. É uma dimensão fundamental para o posicionamento da engrenagem em relação ao pinhão correspondente durante a montagem.
• Distância do vérticeA distância do vértice mede o deslocamento do eixo da engrenagem até o vértice do cone primitivo. Ela ajuda a localizar o ponto teórico de engrenamento entre as engrenagens.

B. Ângulos Essenciais de Engrenagens Cônicas

Além das dimensões lineares, vários ângulos são cruciais para definir a geometria de uma engrenagem cônica:

• Ângulo do rostoO ângulo entre a geratriz do cone frontal e o eixo da engrenagem. Ele determina o ângulo das extremidades externas dos dentes da engrenagem em relação ao eixo de rotação.
• Ângulo da bordaMedido entre a geratriz do cone externo e o eixo da engrenagem, o ângulo da aresta define a inclinação das extremidades internas dos dentes mais próximas do ápice.
• Ângulo de AdendoEsta é a versão angular equivalente ao adendo, que define a altura do dente em termos angulares, do ângulo da face até a borda externa.
• Ângulo DedendumConsequentemente, o ângulo do dedendo mede a profundidade angular do dente, desde a linha de inclinação até a raiz do dente.

C. Reação

A folga refere-se ao espaço ou jogo entre os dentes de duas engrenagens em contato. Alguma folga é necessária para acomodar a lubrificação, as tolerâncias de fabricação e a expansão térmica. No entanto, folga excessiva pode causar ruído, vibração e posicionamento impreciso. A folga é normalmente medida no ponto de contato mais estreito, utilizando ferramentas específicas, ou avaliando a folga angular com as engrenagens fixas.

D. Módulo

O módulo de uma engrenagem é uma unidade padronizada que indica o tamanho do dente. É definido como a razão entre o diâmetro primitivo e o número de dentes. Em engrenagens cônicas, o módulo é normalmente especificado na extremidade do calcanhar para fins de fabricação. Números de módulo maiores correspondem a dentes maiores e mais grosseiros, enquanto engrenagens com passo mais fino têm módulos menores.

Medindo engrenagens cônicas passo a passo

Passo 1: Reúna as ferramentas e equipamentos necessários

Para medir engrenagens cônicas com precisão, você precisará das seguintes ferramentas:

• Paquímetro ou micrômetro para medir a espessura, a profundidade e o diâmetro primitivo dos dentes.
• Transferidor de bisel para medir ângulos de inclinação e de raiz.
• Paquímetro vernier para medir a espessura dos dentes de engrenagem em uma profundidade específica.
• Placa de superfície e medidor de altura para verificar a excentricidade da engrenagem e a distância de montagem.

Passo 2: Medir o diâmetro primitivo

Para medir o diâmetro primitivo:

1. Coloque a engrenagem cônica sobre uma placa de superfície com a face traseira voltada para baixo.
2. Posicione o medidor de altura perpendicularmente à placa de superfície e alinhe sua ponta de medição com a linha de passo na lateral de um dente da engrenagem.
3. Zere o medidor de altura nesta posição.
4. Gire a engrenagem 180 graus e meça a altura na linha primitiva correspondente no flanco oposto do dente.
5. O diâmetro primitivo é calculado somando as duas medidas de altura.

Repita esse processo em vários dentes da engrenagem para garantir a consistência e verificar possíveis problemas de excentricidade.

Passo 3: Meça a espessura do dente

Para medir a espessura do dente:

1. Utilize um paquímetro vernier para dentes de engrenagem posicionado na linha de passo.
2. Meça a espessura de um dente na linha de passo, tomando cuidado para não danificar o perfil do dente.
3. Repita essa medição em vários dentes da engrenagem, observando quaisquer variações.

Alternativamente, um paquímetro ou micrômetro padrão pode ser usado para medir a espessura da corda na base do dente.

Etapa 4: Medir a pressão e os ângulos da raiz

Para medir esses ângulos:

1. Coloque o transferidor de ângulos no cone primitivo da engrenagem, alinhando sua borda com o flanco do dente.
2. Leia o ângulo de pressão diretamente na escala do transferidor no ponto de tangência com o perfil do dente.
3. Reposicione o transferidor para alinhá-lo com a linha da raiz do dente para medir o ângulo da raiz.

Verifique se os ângulos medidos correspondem aos parâmetros de projeto da engrenagem especificados.

Etapa 5: Inspecione o desalinhamento da engrenagem

A excentricidade da engrenagem refere-se à variação na geometria da engrenagem conforme ela gira em torno de seu eixo. Para verificar a excentricidade:

1. Monte a engrenagem cônica em um mandril ou eixo apoiado por blocos em V em uma placa de superfície.
2. Posicione um relógio comparador com sua ponta de prova em contato com a face traseira da engrenagem, próximo ao diâmetro externo.
3. Gire a engrenagem lentamente, observando a leitura total do indicador (TIR) ​​no mostrador.
4. Compare o TIR medido com a tolerância especificada para excentricidade.

Repita esse processo na face frontal da engrenagem e no diâmetro primitivo para avaliar completamente a excentricidade da engrenagem.

Etapa 6: Verificar a distância de montagem

A distância de montagem é a posição axial da engrenagem cônica em relação à sua engrenagem de acoplamento. Para verificar a distância de montagem:

1. Coloque a engrenagem cônica sobre uma placa de superfície com a face frontal voltada para baixo.
2. Utilize um medidor de altura para medir a distância da placa de superfície até a face traseira da engrenagem, na distância de montagem especificada em raio.
3. Compare essa medida com a distância de montagem projetada da engrenagem.

Considerações específicas para diferentes tipos de engrenagens cônicas

A. Engrenagens cônicas retas

As engrenagens cônicas retas possuem dentes retos e cônicos. Ao medir engrenagens cônicas retasPreste muita atenção aos seguintes parâmetros:

• Diâmetro primitivo: Meça o diâmetro primitivo na distância do cone traseiro. É nesse ponto que a engrenagem engrena com o pinhão correspondente. Use um paquímetro ou micrômetro para medições precisas.
• Espessura do dente: Verifique a espessura do dente na seção normal. Esta medida é feita no círculo primitivo padrão. Um paquímetro para dentes de engrenagem é a ferramenta preferida para esta medição.
• Distância do cone traseiro: Esta é a distância do centro do cone até a face traseira da engrenagem. É uma dimensão crítica que afeta o alinhamento da engrenagem. Meça-a usando um micrômetro de profundidade ou uma máquina de medição por coordenadas (MMC).
• Ângulo da face: O ângulo formado pelo cone primitivo com a face posterior da engrenagem é o ângulo da face. Este pode ser medido com um transferidor de ângulos ou em uma máquina de medição por coordenadas (MMC). Verifique se ele corresponde ao ângulo de projeto especificado.

B. Engrenagens cônicas espirais

As engrenagens cônicas helicoidais possuem dentes curvos posicionados ao longo de linhas diagonais na superfície do cone. As principais dimensões a serem verificadas em engrenagens cônicas helicoidais incluem:

• Ângulo espiral médio: Este é o ângulo entre o traço do dente e um elemento do cone primitivo que passa pelo meio do traço do dente. É medido na distância média do cone. Utilize uma máquina de ensaio de engrenagens cônicas espirais equipada com uma cabeça divisora ​​para obter medições confiáveis.
• Ângulo de pressão: O ângulo de pressão em um engrenagem cônica espiral é medida no ponto médio. É definida como o ângulo entre uma linha normal à superfície do dente e um plano tangente à superfície primitiva. Ferramentas especiais em uma máquina de medição de engrenagens são necessárias para avaliar com precisão o ângulo de pressão.
• Distância entre o ápice do passo e a coroa: Esta é a distância no plano axial entre o ápice do passo e a engrenagem da coroa. A engrenagem da coroa é a maior das duas engrenagens cônicas espirais que se acoplam. Uma medição direta pode ser feita usando um micrômetro de profundidade.

C. Engrenagens cônicas hipoides e Zerol

Engrenagens cônicas hipoides e Zerol são tipos especiais de engrenagens cônicas espirais. As engrenagens hipoides possuem um deslocamento entre os eixos do pinhão e da engrenagem, enquanto as engrenagens Zerol não possuem deslocamento. Ao medir esses tipos de engrenagens, concentre-se em:

• Distância do ápice primitivo à coroa: Semelhante às engrenagens cônicas helicoidais, essa dimensão é crucial para a montagem e o funcionamento adequados. Utilize um medidor de profundidade para medir a distância da extremidade do calcanhar do dente até o ápice primitivo.
• Deslocamento: Em engrenagens hipoides, o eixo do pinhão é deslocado acima ou abaixo do eixo da engrenagem. Esse deslocamento afeta o contato entre os dentes e deve ser cuidadosamente controlado. Ele pode ser medido com uma máquina de teste de engrenagens hipoides que simula as posições de operação da engrenagem e do pinhão.
• Ângulo espiral: Tanto as engrenagens hipoides quanto as Zerol possuem dentes com curvatura espiral. O ângulo espiral é definido no ponto médio para esses tipos de engrenagem. Assim como nas engrenagens cônicas espirais, utilize um testador de engrenagens cônicas espirais com cabeçote divisor para medir esse parâmetro.