Engrenagens
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Engrenagens
Curso de Especialização em Engenharia Automotiva Módulo: Transmissões Realização: Parceria: Caixa de Câmbio – Dual Clutch • Graças às embreagens independentes inseridas entre o virabrequim do motor e as engrenagens de uma caixa a cubos e luvas sobre árvores paralelas se obtém uma transmissão na qual as relações ímpares de 1ª, 3ª e 5ª dependem de uma embreagem e as relações pares 2ª, 4ª e 6ª dependem da outra. • Quando o motor despeja sua potência sobre uma relação a seguinte já está pré-selecionada e inserida. • A mudança para a próxima relação então será executada sem interrupção da força de tração, comutando de uma embreagem à outra. • Diversas arquiteturas são possíveis, porém a mais simples e lógica consiste em montar uma dupla embreagem formando um bloco em torno de duas árvores primárias em montagem coaxial, ou seja, uma árvore dentro da outra. Transmissões João Dias 2 03/2011 Caixa de Câmbio – Dual Clutch Transmissões João Dias 3 03/2011 Caixa de Câmbio – Dual Clutch Transmissões João Dias 4 03/2011 Caixa de Câmbio – Dual Clutch • Dois tipos de embreagem podem ser utilizadas: – embreagem úmida - montada dentro do cárter mecanismo acionadas por pistões pilotados eletro-hidraulicamente – embreagem seca - montada dentro do cárter embreagem acionadas por garfos pilotados também eletro-hidraulicamente. • Uma embreagem a seco é inadaptada a um escorregamento prolongado porque as superfícies de fricção se desgastam e podem ser danificadas ou até mesmo destruídas em caso de superaquecimento. • As embreagens úmidas são refrigeradas pelo fluído hidráulico e em certas condições de funcionamento, como o das caixas automáticas, resulta na combinação de um débito de óleo inutilmente elevado sobre uma pressão também inutilmente alta o que significa uma redução no rendimento da caixa. Transmissões João Dias 5 03/2011 Caixa de Câmbio – Dual Clutch Transmissões João Dias 6 03/2011 Caixa de Câmbio – Dual Clutch – BMW M3 Transmissões João Dias 7 03/2011 Engrenagens • Dentes Retos – Marcha ré • Dentes Helicoidais – Pinhão fixo / pinhão louco Transmissões João Dias 8 03/2011 Engrenagens Relações de marchas 30 500 rpm 30 600 Nm 1000 rpm 15 30 i = = 2 :1 15 Transmissões João Dias 9 03/2011 300 Nm 12 15 30 12 i = ⋅ = 2 :1 12 15 Engrenagens Relações de marchas 6 5 43 21 R 1200 rpm 200 rpm 500 Nm 3000 Nm i = 3 :1 i = 2 :1 ik = 6 :1 Transmissões João Dias 10 03/2011 Engrenagens Relações de marchas e step Relação 1a. Marcha % Step 6,078 72 2a. Marcha 3,534 69 3a. Marcha 2,091 55 4a. Marcha 1,348 35 5a. Marcha 1,000 ⎛ ik ⎞ Step = ⎜ −1⎟ ⋅100(%) ⎝ ik +1 ⎠ 26 6a. Marcha 0,792 Marcha à ré 5,431 Transmissões João Dias 11 03/2011 onde: k=1,2,...,n n é o número de marchas Engrenagens - escalonamento • Geométrico: mais comum em veículos comercias pesados • Progressivo: passeio Transmissões João Dias 12 03/2011 fortemente utilizado em carros de Engrenagens Passo (p) Diâmetro (d) p= Dentes (Z) Transmissões João Dias 13 03/2011 π ×d z Engrenagens Relações de marchas e step Relação 1a. Marcha % Step 6,078 72 2a. Marcha 3,534 69 3a. Marcha 2,091 55 4a. Marcha 1,348 35 5a. Marcha 1,000 ⎛ ik ⎞ Step = ⎜ −1⎟ ⋅100(%) ⎝ ik +1 ⎠ 26 6a. Marcha 0,792 Marcha à ré 5,431 Transmissões João Dias 14 03/2011 onde: k=1,2,...,n n é o número de marchas Engrenagens – Correção de perfil dente ««Bombado Bombado»» Correção do perfil : Cα Transmissões João Dias 15 03/2011 Correção da hélice : Cβ Engrenagens – Medida de perfil dente fH : valor de variação de direção do perfil Direção do perfil de referência Transmissões João Dias 16 03/2011 C : Valor de Bombado do perfil Engrenagens - Acabamento FOSFATO JATO DE GRANALHA RETÍFICA OU HONING TRAT. TÉRMICO SHAVING USINAGEM Transmissões João Dias 17 03/2011 Engrenagens - Usinagem Princípio Princípio::usinagem usinagemdos dosdentes dentespor poruma umaferramenta ferramentapinhão pinhãoou oufresa fresa mãe. mãe. Ferramenta pinhão Transmissões João Dias 18 03/2011 Fresa mãe Engrenagens – Usinagem (fresa) Direção de avanço Transmissões João Dias 19 03/2011 Engrenagens - Shaving Princípio Princípio::««barbeamento barbeamento»»do doflanco flancodo dodente dentejájáusinado. usinado.Usinagem Usinagem de decerca cercade de0,03 0,03mm. mm. Objetivo Objetivo::melhorar melhoraraaqualidade qualidadeda dasuperfície superfíciedo dodente. dente. Fundo do dente permanece usinado Transmissões João Dias 20 03/2011 Engrenagens – Tratamento Térmico Princípio Princípio::temperatura temperaturaem emtorno tornode de900°C, 900°C,adição adiçãode decarbono carbonoee azoto azotona nasuperfície superfícieeeresfriamento resfriamentorápido rápidoem emóleo. óleo. Dureza HV Exemplo: Exemplo: carbonitretado carbonitretado Objetivo Objetivo::Aumento Aumentoda dadureza durezasuperficial superficialpara parareduzir reduziraafadiga fadigados dos dentes dentes(800HV (800HVna nasuperfície) superfície) mm Transmissões João Dias 21 03/2011 Engrenagens - Retífica Princípio Princípio::AAretífica retíficaééfeita feitaapós apóstratamento tratamentotérmico. térmico.Pode Podesubstituir substituiraa operação operaçãode deshaving shavingpara parapeças peçasque quenecessitam necessitamde demaior maiorprecisão. precisão. Usinagem Usinagemde de0,1 0,1mm. mm. Objetivo Objetivo::corrige corrigeaadeformação deformaçãogerada geradapelo pelo processo processode detratamento tratamentotérmico térmico(t.t. (t.t.de de carbonitretação carbonitretaçãoprofunda) profunda) Transmissões João Dias 22 03/2011 Engrenagens - Honing Princípio Princípio::realizado realizadoapós apóstratamento tratamentotérmico térmicoe, e,da damesma mesmaforma formaque queaa retífica, retífica,pode podesubstituir substituirooshaving shavingem empeças peçasque quenecessitam necessitamde demaior maior precisão. precisão. Usinagem Usinagemde de0,03 0,03aa0,06mm. 0,06mm. Vantagem Vantagem::similar similaraaretífica retífica usinagem usinagem 22 flancos flancos Transmissões João Dias 23 03/2011 Engrenagens – Jato de Granalha Princípio Princípio::projeção projeçãode depequenas pequenasesferas esferasde deaço aço(granalhas) (granalhas)no noperfil perfil do dodente denteda daengrenagem engrenagem Objetivo Objetivo::aumentar aumentaraatensão tensãoresidual residualsuperficial superficialpara paraassim, assim, aumentar aumentaraaresistência resistênciaaafadiga fadigaem emflexão flexãono nopé pédo dodente dentedas das engrenagens engrenagens((multiplica multiplicapor por22aaduração duraçãoda davida vidado docomponente componenteem em fadiga). fadiga).Depende Dependeda dagranalha granalha(dureza, (dureza,tamanho tamanhoaamaterial), material),fluxo, fluxo, pressão pressãoeeinclinação inclinaçãodo dojato. jato. Transmissões João Dias 24 03/2011 Engrenagens - Fosfato Princípio Princípio: :ataque ataqueácido ácidodo dometal metaleecriação criaçãode decavidades cavidadesna nasuperfície superfície (gravagem) (gravagem)gerando gerandoum umnúcleo núcleode dematerial materialnão-metálico não-metálicoconstituídos constituídosde de cristais cristaisde defosfato fosfatode demanganês. manganês. Objetivo: Objetivo:Melhorar Melhoraras aspropriedades propriedadesde deatrito atritomecânico mecânicosob soblubrificação lubrificaçãode de superfiícies superfiíciesem emcontato. contato.Observa-se Observa-seum ummelhora melhorasensível sensívelem emtermos termosde de tribologia tribologiaaaresistência resistênciaààpressão pressãosuperficial superficialaumenta aumentaem ematé até4x 4xaavida vidaútil útildo do componente. componente. Transmissões João Dias 25 03/2011 Carcaça do Grupo redutor Cilindro do Grupo redutor Torre de Controle Sensor de velocidade Flange Carcaça de Embreagem Resfriador de óleo Rolamentos Eixo Principal Eixo Intermediário Eixo Piloto Garfo da Embreage m Transmissões João Dias 26 03/2011 Carcaça principal Sincronizadores Engrenagens Cilindro de Embreagem Nomenclatura Anel sincronizador Rolamentos de agulhas Rolamento do pocket Eixo principal Eixo piloto Cubo (solidário ao eixo principal) Capa (solidária ao cubo) Contra-eixo Transmissões João Dias 27 03/2011 Fluxo de força Transmissões João Dias 28 03/2011 Sincronização Pinhão Pinhão louco louco sincronizador sincronizador BORG-WARNER BORG-WARNER Transmissões João Dias 29 03/2011 Luva Luva cubo cubo Armamento: Armamento:junta juntaee molas molas Sincronização BORG-WARNER BORG-WARNER luva luva Superfícies Superfícies cônicas cônicas sincronizador sincronizador cubo cubo Transmissões João Dias 30 03/2011 Pinhão Pinhão Sincronização BORG-WARNER BORG-WARNERmulticones multicones luva junta Permite melhorar o conforto no engate de marchas : suavidade e menos esforço de engate cubo Anel superior Anel intermediário Anel inferior Transmissões João Dias 31 03/2011 Pinhão louco Sincronização - Fases engate choque ia c n ê qu e S de te a g en de m as h c ar Início de engate sincronização interdição indexagem armamento Ponto morto Transmissões João Dias 32 03/2011 Vôo livre Sincronização – Ponto Morto Rampa Rampade de armamento armamento Luva Luva Anel Anel Sincronizador Sincronizador Dentes Dentesdo do pinhão louco pinhão louco Trava Trava Transmissões João Dias 33 03/2011 Cubo Cubo Sincronização - Armamento Contato Contatotrava trava /anel /anel Transmissões João Dias 34 03/2011 Contato Contatoanel anel/ / pinhão pinhão Sincronização - Indexagem OOanel anelentra entraem em contato contatocom comoo cubo cubo Os Osdentes dentesdo do anel se anel se posicionam posicionamem em frente aos da luva frente aos da luva Transmissões João Dias 35 03/2011 Sincronização - Interdição Os Osdentes dentesda da luva entram em luva entram em contato contatocom comos os do anel do anel Transmissões João Dias 36 03/2011 Sincronização - Sincronização Transmissões João Dias 37 03/2011 Sincronização – Início do Engate Transmissões João Dias 38 03/2011 Sincronização – Vôo Livre AAluva luvaentra entraem em contato contatocom comos os dentes dentesdo dopinhão pinhão Transmissões João Dias 39 03/2011 Sincronização - Choque Início Iníciodo dochoque choque Fim Fimdo dochoque choque Engate Engateda daluva luvano no pinhão louco pinhão louco Alinhamento Alinhamentodas dasentradas entradasde dedente dente do pinhão e luva do pinhão e luva Transmissões João Dias 40 03/2011 Sincronização - Engate http://static.howstuffworks.com/flash/transmission.swf Transmissões João Dias 41 03/2011 Engate das marchas Transmissões João Dias 42 03/2011 Engate das marchas Transmissões João Dias 43 03/2011 Animação Seleção das marchas Transmissões João Dias 44 03/2011 Seleção das marchas Transmissões João Dias 45 03/2011 Engate das marchas Transmissões João Dias 46 03/2011 Sincronização Neutro 1a. marcha Marcha engatada Modelo simplificado: 2a. 500 750 rpm rpm 750 333 rpm 500 rpm 3000 rpm ≈ 2000 i = 3 :1 i = 2 :1 i = 2 :1 Transmissões João Dias 47 03/2011 1500 rpm 1000 Sincronização Ro taç ão P re ss ão Ângulo anti-escape Chanfros para facilitar o engate Transmissões João Dias 48 03/2011 Tipos de sincronizadores Cone simples Transmissões João Dias 49 03/2011 Duplo cone Tipos de sincronizadores Anel Capa Cubo Lamelas Cone Transmissões João Dias 50 03/2011 Sincronização – Caixas VT 1. Guide Sleeve Luva Guia 2. Clutch Sleeve Luva de Engate 3. Clutch Ring Anel de Engate 4. Outer Cone Cone Externo 5. Double Cone Cone Duplo 6. Inner Cone Cone Interno 7. Pusher Placa de Pressão 8. Diaphragm Spring Mola Diafragma Transmissões João Dias 51 03/2011 9. Spring Pins Comando interno Engate – fixação do cabo Sensor marcha ré e PM Garfo 3/4 luvas garfo ré Eixo e dedo de passagem Eixo de garfos Eixo de seleção garfo 5/6 Eixo de garfos Transmissões João Dias 52 03/2011 garfo 1/2 Comando Interno Garra Garrade deaço açointegrada integradaao aogarfo garfo Garra Garrasoldada soldadano noeixo eixo Garra integrada ao garfo Transmissões João Dias 53 03/2011
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