RODAS E ENGRENAGENS

Roda A roda é uma das seis máquinas simples com vastas aplicações no transporte e em máquinas mecânicas, caracterizada pelo movimento rotativo no seu interior. A roda transmite de maneira amplificada para o eixo de rotação qualquer força aplicada na sua borda, reduzindo a transmissão tanto da velocidade quanto da distância que foram aplicadas.

Similarmente, a roda transmite de maneira reduzida para a borda qualquer força aplicada no seu eixo de rotação, amplificando a transmissão tanto da velocidade quanto da distância que foram aplicadas. O fator importante para determinar a transmissão de força, velocidade e distância é a relação entre o diâmetro da borda da roda e o diâmetro do eixo.

História  Evidências de veículos com rodas datam da metade do quarto milênio a.C., quase simultaneamente na Mesopotâmia, no nordeste de Cáucaso (cultura de Maikop) e a Europa Central, então a pergunta sobre qual cultura inventou originalmente o veículo a roda permanece não resolvida e sob debate. Uma das mais antigas representações de um veículo possuindo rodas (aqui um vagão com quatro rodas e dois eixos) está no pote de Bronocice, um pote de barro de ca. 3500-3350 a.C. escavado no sudeste da Polônia.  Os veículos a roda se espalharam da sua área de origem (Mesopotâmia, Cáucaso, Bálcans, Europa Central) através da Eurásia, chegando no Vale do Indo no terceiro milênio a.C.

Durante o segundo milênio a.C., a biga se espalhou em um ritmo acelerado, chegando tanto a China e Escandinávia em 1200 a.C. Na China, a roda certamente esteve presente com a adaptação da biga em ca. 1200 a.C.,2 apesar de Barbieri-Low3 argumentar a existência de veículos chineses com roda anteriormente, cerca de 2000 a.C. Apesar de não terem desenvolvido a roda propriamente dita, os Olmecas e outras culturas do hemisfério ocidental parecem ter se aproximado disso, tendo sido encontradas pedras trabalhadas com aspecto de roda em brinquedos de criança datando a cerca de 1500 a.C.4 Se pensa que o principal obstáculo ao desenvolvimento em larga escala da roda no hemisfério ocidental foi a ausência de grandes animais domesticados que pudessem puxar as carruagens com roda. O mais próximo do gado bovino presente nas Américas no período pré-Colombiano, o bisão-americano, é difícil de domesticar e nunca foi domesticado pelos americanos nativos;

várias espécies de cavalos existiram até cerca de 12.000 anos atrás, mas forma extintas, provavelmente por causa de sobre-caça pelos humanos recém-chegados.5 O único animal grande que foi domesticado no hemisfério ocidental, a lhama, não se espalhou para muito além dos Andes até a chegada de Colombo. Antiguidades da Núbia usavam a roda para cerâmica e roda de água.  Se considera que as rodas de água da Núbia eram movidas por bois.8 Também se sabe que os núbios usavam bigas puxadas por cavalo importadas do Egito.  A invenção da roda então ocorreu no final do Neolítico, e pode ser vista em conjunção com outros avanços tecnológicos que deram início a Idade do Bronze. Note que isso implica na passagem de vários milênios sem roda mesmo depois da invenção da agricultura e da cerâmica: 9500–6500 a.C.: Neolítico acerâmico 6500–4500 a.C.: Neolítico cerâmico (Halaf) ca. 4500 a.C.: invenção da roda de oleiro, início da Idade do Cobre (período de Ubaid) 4500–3300 a.C.: Idade do Cobre, primeiros veículos com roda, domesticação do cavalo 3300–2200 a.C.: Idade do Bronze 2200–1550 a.C.: Idade do Bronze, invenção da biga Um uso mais amplo da roda foi provavelmente adiado pela necessidade de ruas mais lisas para as rodas serem eficientes. Carregar os bens nas costas teria sido o método preferido de transporte para as superfícies com muitos obstáculos. A falta de desenvolvimento das ruas impediu uma ampla adoção da roda para transporte até o século XX nas áreas menos desenvolvidas.

Aplicações                                             Automóveis                                                  Transporte  No transporte de objetos, o objetivo dela é diminuir a fricção total de arrasto de um objeto entre dois (ou mais) pontos em uma superfície. O objeto sendo transportado, colocado no seu eixo, necessita se arrastar por uma distância menor do que a distância percorrida pela borda da roda em contato com a superfície, porque o eixo sempre reduz a transmissão da distância percorrida pela borda da roda. É interessante notar que a superfície por onde a borda da roda se desloca deve ser preparada a priori para aumentar a eficiência da roda. A roda não é muito útil para o transporte sem a presença de estradas. É também interessante notar que embora a roda seja uma maneira eficiente de transporte, as formas de vida usam-na de maneira muito limitada nesse sentido.

Máquinas  Em máquinas, a roda age principalmente acoplando-se a outras rodas, de modo a transmitir velocidade e torque através do seu típico movimento circular. Exemplos de rodas especializadas usadas em máquinas são a engrenagem e a polia. Roda automotiva Roda automotiva é uma roda utilizada em automóveis.                                        História  Desde os primórdios da história do automóvel, as rodas já desempenhava um importante papel, pois é somente através dela que é dado o contato com a carroceria e o solo. No início, as rodas eram confeccionadas com madeira e couro no lugar dos pneus, sua evolução acompanhou os demais compenentes do automóveis

Características das rodas automotivas atuais  Raio (aro) Tala (largura) Distância da furação ao centro Número de furos Offset A unidade de aro é dada em polegadas, representando o diâmetro total da roda. Aros comuns em carros de passeios estão entre 13 e 15 polegadas. A tala, ou largura, também é dada em polegadas e, num carro de passeio, varia entre 5 e 6,5 polegadas. O número de furos de fixação, que depende basicamente do fabricante e do modelo do carro, são 4 ou 5, geralmente. A distância da furação ao centro (em inglês, pitch circle diameter (PCD)) é medida em milímetros e está em torno de 100 mm.

O offset é a distância entre a linha central da roda (o meio da tala) e o ponto de assentamento da roda. O offset pode ser positivo, quando este ponto está para fora (para o lado da roda), zero, quando forem coincidentes, e negativo, quando o ponto de assentamento estiver para dentro, mais próximo do freio. O offset costuma ser representado por ET (em alemão Einpresstiefe, ou profundidade de inserção). Quando se opta por pneus mais largos que os recomendados pelo fabricante, uma solução comum é a diminuição do offset, fazendo com que a roda (e conseqüentemente o pneu), fiquem mais para fora, evitando que o pneu entre em contato com a suspensão.

Quando descrevemos uma roda, usamos a seguinte sistemática: Raio X Tala / Furos X Distância dos furos Por exemplo, uma roda descrita como 14 × 5,5 / 4 × 108 ET 36, tem raio 14 de polegadas, largura de 5,5 polegadas, 4 furos de fixação, 108 milímetros de distância dos furos ao centro e 36 milímetros de offset. A linha central pode ser calculada dividindo-se a tala por dois. A partir do offset e da tala (por meio da linha central), podemos calcular o back spacing, ou espaço entre os furos de fixação e a parte interna (próxima ao freio) da roda da seguinte forma: Back spacing : linha central + offset

Engrenagem A engrenagem é um elemento mecânico composto de rodas dentadas que se ligam a um eixo, o qual imprimem movimentos.

Considerações iniciais As engrenagens operam aos pares, os dentes de uma encaixando nos espaços entre os dentes de outra. Se os dentes de um par de engrenagens se dispõem em círculo, a razão entre as velocidades angulares e os torques do eixo será constante. Se o arranjo dos dentes não for circular, variará a razão de velocidade. A maioria das engrenagens é de forma circular. Para transmitir movimento uniforme e contínuo, as superfícies de contato da engrenagem devem ser cuidadosamente moldadas, de acordo com um perfil específico. Se a roda menor do par (o pinhão) está no eixo motor, o trem de engrenagem atua de maneira a reduzir a velocidade e aumentar o torque; se a roda maior está no eixo motor, o trem atua como um acelerador da velocidade e redutor do torque. Tipos de engrenagensAs engrenagens não só apresentam tamanhos variados, mas também se diferenciam em formato e tipo de transmissão de movimento. Dessa forma, podemos classificar as engrenagens empregadas normalmente dentro dos seguintes tipos: Cônicas É empregada quando as árvores se cruzam; o ângulo de intersecção é geralmente 90°, podendo ser menor ou maior. Os dentes das rodas cônicas tem formato também cônico, o que dificulta a sua fabricação, diminui a precisão e requer uma montagem precisa para o funcionamento adequado. A engrenagem cônica é usada para mudar a rotação e a direção da força, em baixas velocidades. schambakler PENTAKILL KKK BY:brTT

Retas  Ver artigo principal: Engrenagem de dentes retos Os dentes são dispostos paralelamente entre si em relação ao eixo. É o tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão que requer mudança de posição das engrenagem em serviço, pois é fácil de engatar. É mais empregada na transmissão de baixa rotação do que na de alta rotação, por causa do ruído que produz. Hipóides As engrenagens hipóides são uma variedade de engrenagens que, ao contrário das cónicas, os seus eixos não se cruzam. São empregadas para transmitir movimento e cargas elevadas entre eixos que não se cruzam. Podem ser de diversos tipos de dentados espirais. Helicoidais Os dentes são dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É usada em transmissão fixa de rotações elevadas, por ser silenciosa devido a seus dentes estarem em componente axial de força que deve ser compensada por mancal ou rolamento. Serve para transmissão de eixos paralelos entre si e também para eixos que formam um ângulo qualquer entre si (normalmente 60 ou 90°). Cremalheira É uma barra de dentes destinada a engrenagens. Assim pode se transformar um movimento de rotação em movimento retilineo ou vice-versa. Parafuso sem fim Engrenagens sem-fim são usadas quando grandes reduções de transmissão são necessárias. Esse tipo de engrenagem costuma ter reduções de 20:1, chegando até a números maiores do que 300:1. Muitas engrenagens sem-fim têm uma propriedade interessante que nenhuma outra engrenagem tem: o eixo gira a engrenagem facilmente, mas a engrenagem não consegue girar o eixo. Isso se deve ao fato de que o ângulo do eixo é tão pequeno que quando a engrenagem tenta girá-lo, o atrito entre a engrenagem e o eixo não deixa que ele saia do lugar. Essa característica é útil para máquinas como transportadores, nos quais a função de travamento pode agir como um freio para a esteira quando o motor não estiver funcionando.

Cálculo  A razão entre o número de dentes nas rodas é diretamente proporcional à razão de torque e inversamente proporcional à razão das velocidades de rotação. Por exemplo, se a coroa (a roda maior) tem o dobro de dentes do pinhão, o torque da engrenagem é duas vezes maior que o do pinhão, ao passo que a velocidade deste é duas vezes maior que a da coroa. Em um par de engrenagens no qual: z1= número de dentes da engrenagem 1 z2= número de dentes da engrenagem 2 n1= número de rotações por minuto da engrenagem 1 (rpm) n2= número de rotações por minuto da engrenagem 2 (rpm)

Temos a seguinte equação: Comparamos um caminhão e um carro de Fórmula 1. Digamos que os dois possuam a mesma potência. A velocidade angular do eixo do motor do carro de Fórmula 1 é muito maior, mas o torque é muito baixo. No entanto a velocidade angular do eixo do motor de um caminhão é muito baixa, mas seu torque é muito alto, podendo então deslocar um maior peso, mas desempenhar uma menor velocidade.