PORTFÓLIO - MIND - IMERSÃO PROFISSIONAL SISTEMAS DE
TRANSMISSÃO MECÂNICA - 53_2025
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de Máquinas para Transmissão de Movimento
Olá, estudante!
Seja muito bem-vindo à nossa atividade MAPA da disciplina Elementos de
Transmissão. O tema desta atividade será a Elementos de Máquinas para
Transmissão de Movimento. A atividade está dividida em três etapas, que buscam
abordar desde os fundamentos da usinagem até o controle de qualidade
dimensional:
Suas principais tarefas neste MAPA serão:
- Etapa 1: Calcular o sistema de transmissão de rotação de uma
furadeira.
- Etapa 2: Calcular um sistema de transmissão de um redutor de
velocidade com engrenagens cilíndricas helicoidais.
- Etapa 3: Dimensionar um sistema de transmissão de velocidade.
Prepare-se para desenvolver competências essenciais para sua formação técnica e
futura atuação profissional! Vamos em frente?
Etapa 1 –
Sistemas de Polias e Correias
Os sistemas de polias e correias constituem um dos métodos mais antigos e
versáteis de transmissão de potência mecânica, sendo amplamente utilizados em
diversos setores industriais. Sua popularidade advém da simplicidade de
construção, custo relativamente baixo e capacidade de transmitir movimento
entre eixos que podem estar afastados. As polias são peças cilíndricas que
giram em torno de um eixo, e sua função principal é guiar a correia e
transmitir a força tangencial.
Existem diferentes tipos de polias, classificadas principalmente pela forma de
sua superfície de contato com a correia. As polias planas são caracterizadas
por uma superfície de contato reta ou abaulada, sendo a abaulada mais eficaz
para guiar a correia e evitar que ela escape. Já as polias trapezoidais, ou
polias em "V", possuem um perfil em V na sua superfície, que se
encaixa no formato correspondente da correia trapezoidal, proporcionando maior
atrito e, consequentemente, uma transmissão de potência mais eficiente e sem
deslizamento.
As correias, por sua vez, são elementos flexíveis que envolvem as polias e são
responsáveis por transmitir o movimento e a força. As correias planas são as
mais antigas e simples, adequadas para transmissão de potência moderada e em
distâncias maiores. No entanto, são mais suscetíveis a deslizamento. As
correias trapezoidais, também conhecidas como correias em "V", são
mais eficientes na transmissão de potência devido ao seu formato que se encaixa
no sulco da polia, aumentando o atrito e a capacidade de transmissão de torque.
Elas são ideais para aplicações onde a potência a ser transmitida é maior e o
espaço é mais restrito.
Entre as vantagens dos sistemas de polias e correias, destacam-se a capacidade
de absorver choques e vibrações, o funcionamento silencioso (especialmente com
correias trapezoidais), a proteção contra sobrecargas (a correia pode deslizar
em caso de bloqueio), e a facilidade de instalação e manutenção. Além disso,
permitem uma boa relação custo-benefício em muitas aplicações.
No entanto, esses sistemas também apresentam desvantagens. O deslizamento da
correia pode levar à perda de potência e variação na relação de transmissão. A
vida útil das correias é limitada e requer substituição periódica, e a
transmissão de potência pode ser limitada em comparação com outros sistemas,
como as engrenagens, especialmente em altas cargas. A temperatura de operação e
a presença de agentes como óleo e umidade também podem afetar a vida útil e o
desempenho das correias.
Atividade da
Etapa 1
Agora que você estudou os principais conceitos de torneamento e fresagem, é
hora de demonstrar seu conhecimento! Uma furadeira de bancada é equipada com um
sistema de polias escalonadas para a regulagem da rotação do mandril
(eixo-árvore), conforme a figura a seguir:
Figura 1: Sistema de transmissão de uma furadeira de bancada
Fonte: o autor.
O motor elétrico da furadeira opera com uma rotação constante de 1750 RPM. Com
os dados apresentados, calcule as possíveis rotações que essa furadeira pode
ter e complete a tabela a seguir (Não se esqueça de apresentar os cálculos de
forma clara e organizada).
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POLIA MOTORA |
POLIA MOVIDA |
RPM MOTOR |
RPM MOVIDA |
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RELAÇÃO 01 |
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RELAÇÃO 02 |
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RELAÇÃO 03 |
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RELAÇÃO 04 |
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Etapa 2 –
Engrenagens e Redutores de Velocidade
Engrenagens são peças com dentes que se encaixam para passar movimento e força
de um eixo para outro. Elas são muito importantes na engenharia porque
conseguem mudar a velocidade e a força de forma exata. Por exemplo, em vez de
um sistema que pode escorregar (como polias e correias), as engrenagens
garantem que a velocidade seja sempre a mesma, o que é essencial em máquinas
que precisam de muita precisão. Por isso, você as encontra em quase todo lugar:
desde relógios pequenos até grandes máquinas de fábricas e carros.
Um tipo muito importante de sistema com engrenagens são os redutores de velocidade.
Um redutor é como uma "caixa de câmbio" com engrenagens que serve
para diminuir a velocidade de giro de um motor. Ao diminuir a velocidade, ele
faz com que a força (torque) no eixo de saída aumente. Isso é fundamental na
indústria, porque muitas vezes o motor gira muito rápido, mas a máquina que ele
precisa mover exige menos velocidade e muito mais força.
Você encontra redutores de velocidade em muitos lugares, como em esteiras que
transportam materiais, em misturadores de produtos, em máquinas que fazem peças
e em guinchos que levantam cargas pesadas. Para projetar um bom redutor, é
preciso escolher o tipo certo de engrenagem (com dentes retos, helicoidais, ou
outros), calcular a relação entre as velocidades que se quer alcançar e ter
certeza de que as engrenagens são fortes o suficiente para aguentar o trabalho.
A escolha e o cálculo corretos do redutor são muito importantes para que a
máquina funcione bem, dure mais e seja mais eficiente.
Atividade da
Etapa 2
Uma máquina industrial necessita de uma rotação específica em seu eixo de
trabalho, que é muito menor do que a rotação do motor elétrico disponível. Para
isso, é utilizado um redutor de velocidade composto por duas etapas de
engrenagens cilíndricas helicoidais, que garantem um funcionamento suave e
eficiente.
O motor elétrico de entrada do sistema opera a uma rotação de 1740 RPM.
Dados do Redutor de Velocidade:
1ª Etapa de Redução:
- Engrenagem Motora (pinhão inicial): possui 20 dentes.
- Engrenagem Movida (coroa intermediária): possui 80 dentes.
2ª Etapa de Redução:
- Engrenagem Motora (pinhão intermediário): possui 25 dentes. (Esta engrenagem
está montada no mesmo eixo da coroa intermediária da 1ª etapa).
- Engrenagem Movida (coroa final): possui 100 dentes. (Esta é a engrenagem que
aciona o eixo de saída da máquina).
Figura 2: Representação em corte do redutor de velocidade
Fonte: o autor.
a) Calcule a rotação (RPM) do eixo intermediário do redutor (o eixo onde estão
as engrenagens de 80 e 25 dentes).
b) Calcule a rotação final (RPM) do eixo de saída do redutor (o eixo acionado
pela engrenagem de 100 dentes).
c) Qual é a relação de transmissão total (velocidade do motor / velocidade
final da saída) deste redutor?
Em todas as suas respostas, apresente os cálculos de forma clara e organizada.
Etapa 3 –
Dimensionamento Geométrico de Engrenagens
O projeto de engrenagens vai muito além de simplesmente definir o número de
dentes. Para que um par de engrenagens funcione de forma eficiente, silenciosa
e com longa vida útil, é fundamental o cálculo preciso de seus parâmetros
geométricos. Cada dimensão – desde o tamanho dos dentes até a distância entre
os centros dos eixos – é interdependente e crucial para garantir o engrenamento
correto e a distribuição uniforme das cargas. Erros no dimensionamento podem
levar a ruído excessivo, desgaste prematuro, vibrações indesejáveis e, em casos
mais graves, à falha catastrófica do sistema de transmissão.
Nesta etapa, focaremos em conceitos essenciais como o módulo, o diâmetro
primitivo, o diâmetro externo, o diâmetro interno e o passo. O módulo é a base
de toda a geometria do dente e padroniza o tamanho dos dentes, permitindo que
engrenagens diferentes com o mesmo módulo possam se encaixar. O diâmetro
primitivo é o círculo teórico onde ocorre o contato perfeito entre os dentes, e
sua correta definição é vital para a relação de transmissão.
Compreender como esses parâmetros são interligados e como são calculados é uma
habilidade indispensável para qualquer profissional da área mecânica. Este
conhecimento permite não apenas projetar novos sistemas, mas também analisar e
solucionar problemas em máquinas existentes, otimizando seu desempenho e
prolongando sua vida útil no ambiente industrial.
Atividade da
Etapa 3
Uma nova máquina está sendo projetada e necessita de um sistema de transmissão
por engrenagens cilíndricas de dentes retos para conectar um motor a um eixo de
trabalho. Para o bom funcionamento e padronização, foram definidos alguns
requisitos iniciais.
Dados do Projeto:
- Módulo (m) = 5 (Este é o valor que define o tamanho do dente e é comum para
ambas as engrenagens)
- Engrenagem 1 (Pinhão - motora): Número de dentes (Z1) = 24 dentes
- Engrenagem 2 (Coroa - movida): Número de dentes (Z2) = 48 dentes
Figura 3: Ilustração da montagem das engrenagens
Fonte: o autor.
Para CADA ENGRENAGEM (Engrenagem 1 e Engrenagem 2), calcule os seguintes
parâmetros (Não esqueça de apresentar seus cálculos de forma clara e
organizada):
a) Diâmetro Primitivo (dp)
b) Diâmetro Externo (de)
c) Diâmetro Interno (di)
d) Altura do dente (h)
e) Altura da cabeça do dente (a)
f) Altura do pé do dente (b)
g) Passo (P)
h) Após calcular os parâmetros de cada engrenagem, calcule a Distância entre
Centros (d) para que este par de engrenagens possa engrenar corretamente.
|
|
VARIÁVEL |
ENG 01 |
ENG 02 |
|
NÚMERO DE DENTES |
Z |
24 |
48 |
|
MÓDULO |
m |
5 |
|
|
DIÂMETRO
PRIMITIVO |
dp |
|
|
|
DIÂMETRO EXTERNO |
de |
|
|
|
DIÂMETRO INTERNO |
di |
|
|
|
ALTURA DO DENTE |
h |
|
|
|
ALTURA DA CABEÇA
DO DENTE |
a |
|
|
|
ALTURA DO PÉ DO DENTE |
b |
|
|
|
PASSO |
P |
|
|
|
DISTÂNCIA ENTRE
CENTROS |
d |
|
|
Finalização
Parabéns! Você concluiu com sucesso a atividade MAPA da disciplina de Elementos
de Máquinas para Transmissão de Movimento.
Ao longo desta jornada, você não apenas revisou conceitos fundamentais sobre
polias, correias e engrenagens, mas também aplicou seu conhecimento de forma
prática, resolvendo problemas de dimensionamento e cálculo de rotações em
sistemas reais. Cada cálculo, cada análise de situação-problema, contribuiu significativamente
para o desenvolvimento das suas competências como futuro profissional da área
mecânica.
As habilidades que você aprimorou neste MAPA – desde a interpretação de
diagramas e dados técnicos até a execução de cálculos precisos e a compreensão
da importância de cada componente – são essenciais no dia a dia da indústria.
Elas o preparam para projetar, manter e otimizar máquinas e equipamentos,
garantindo eficiência, segurança e durabilidade.
Continue dedicando-se aos estudos e buscando o aprimoramento contínuo. O
universo da engenharia mecânica é vasto e desafiador, mas com a base sólida que
você está construindo, o sucesso será uma consequência natural do seu esforço.
Desejo a você muito sucesso em sua jornada acadêmica e profissional!
Até a próxima!
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