Os tipos de transmissão de potência incluem principalmente acionamento direto, transmissão por engrenagem, acionamento por corrente e acionamento por correia síncrona. Esses métodos são amplamente utilizados em vários cenários de aplicação. Por exemplo, em um sistema de transmissão de energia automotiva, a potência gerada pelo motor é transferida para as rodas motrizes através de componentes como embreagem, transmissão, junta universal e eixo de transmissão, facilitando a movimentação do veículo.
Além disso, os veículos totalmente elétricos movidos a energia renovável empregam um mecanismo de acionamento direto onde o motor aciona diretamente as rodas, convertendo energia elétrica em potência. Este método é caracterizado pela sua eficiência e rapidez.
A transmissão de energia sem fio é um tipo único de método de transmissão de energia. Ele usa ondas de rádio para enviar energia de uma usina para um dispositivo receptor específico, convertendo-a em eletricidade para uso. Embora este método seja utilizado principalmente em cenários específicos, como o carregamento sem fios, demonstra a diversidade e inovação da tecnologia de transmissão de energia.
No campo da aviação, o sistema de transmissão de potência é um componente crucial do projeto de motores de aeronaves. As características técnicas e a pesquisa de aplicação deste sistema são de vital importância para melhorar o desempenho dos motores de aeronaves.
Tipos de transmissão de energia
| Tipo de transmissão de energia | Descrição | Vantagens | Desvantagens |
|---|---|---|---|
| Transmissão Mecânica | Utiliza peças mecânicas como acoplamentos, correntes, rodas dentadas, correias e polias. Inclui engrenagem, engrenagem helicoidal, correia, corrente e transmissão de trem de engrenagens. | Preciso e eficiente, ideal para transmissão de curta distância, alta confiabilidade e longa vida útil. | Altos custos de fabricação e instalação, não adequados para transmissão de longa distância, sem proteção contra sobrecarga. |
| Acionamento elétrico | Utiliza motores elétricos para converter energia elétrica em energia mecânica para máquinas e veículos. | Alta precisão, economia de energia, controle preciso, ecologicamente correto, ruído reduzido e economia de custos. | – |
| Transmissão Pneumática | Emprega gás comprimido para transmitir energia ou informações, adequado para ambientes agressivos. | Ação rápida, resposta rápida, baixa manutenção, meio limpo, proteção econômica e automática contra sobrecarga. | Afetado pela compressibilidade do ar, baixa pressão de trabalho, ruído significativo durante a exaustão em alta velocidade, mais lento que os sinais eletrônicos. |
| Transmissão Hidráulica | Usa líquido como meio para transmitir energia e controle. | Compacto, permite ajustes contínuos, resposta rápida, fácil integração com controle elétrico, seguro e confiável. | Vazamentos potenciais de óleo, não completamente incompressíveis, perdas durante o fluxo de óleo, dificuldades sob temperaturas extremas, exigem alta precisão na fabricação. |
A tabela acima resume os principais aspectos de cada tipo de transmissão de energia, destacando suas principais características, benefícios e limitações.
1. Métodos de transmissão mecânica
(1) O que é transmissão de potência mecânica?
A transmissão de energia mecânica refere-se a produtos utilizados para a movimentação de peças mecânicas, não para fornecimento de energia elétrica. Esses produtos incluem acoplamentos, correntes e rodas dentadas, correias e polias e componentes de transmissão.
O sistema de transmissão mecânica é uma parte crucial da máquina-ferramenta. É acionado principalmente por um parafuso esférico, que é integrado ao eixo móvel durante o processo de transmissão.
A máquina-ferramenta é movida por um motor. O objetivo da transmissão mecânica é transmitir movimento e força.
Os tipos de transmissão mecânica comumente usados incluem transmissão por engrenagem, transmissão por engrenagem helicoidal, transmissão por correia, transmissão por corrente e trem de engrenagens.
O papel da transmissão mecânica é transmitir movimento e força.
(2) Tipos de transmissão de potência mecânica
A transmissão de potência mecânica mais comum inclui principalmente: acionamento por engrenagem, acionamento turbo vórtice, acionamento por correia, acionamento por corrente, trem de engrenagens, etc.
01. Acionamento por engrenagem
A transmissão por engrenagem é o tipo de transmissão mais comumente usado na transmissão mecânica.
Oferece transmissão precisa, eficiente, compacta, confiável e duradoura.
Existem vários tipos diferentes de redutores classificados com base em vários padrões.
Vantagens:
- Estrutura compacta, ideal para transmissão em curtas distâncias.
- Compatível com uma ampla gama de velocidades e potências periféricas.
- A taxa de transmissão é precisa, estável e eficiente.
- Alta confiabilidade e longa vida útil.
- Capaz de transmitir movimento e força entre eixos paralelos, eixos que se cruzam em qualquer ângulo e eixos escalonados em qualquer ângulo.
Desvantagens:
- Alta precisão de fabricação e instalação e alto custo;
- Não é adequado para transmissão entre dois eixos a longa distância;
- Sem proteção contra sobrecarga.
02. Unidade Turbo Vortex
Adequado para movimento e potência entre dois eixos com espaços verticais e sem intersecção.
Vantagens:
- Grande relação de transmissão;
- A estrutura é compacta.
Desvantagens:
- Grande força axial
- Fácil de aquecer
- Baixa eficiencia
- Apenas transmissão unidirecional.
Os principais parâmetros do acionamento da turbina são:
- Módulo
- Ângulo de pressão
- Círculo de indexação da engrenagem helicoidal
- Círculo de indexação de worm
- Curso de chumbo
- Número da engrenagem helicoidal
- Número de cabeças de minhoca
- Taxa de transmissão
03. Acionamento por correia
Um acionamento por correia é um sistema de transmissão mecânica que utiliza uma correia flexível, tensionada em polias, para transmitir movimento ou potência.
A transmissão por correia normalmente consiste em uma roda motriz, uma roda motriz e uma correia sem fim que é tensionada entre as duas rodas.
1) Quando a direção de rotação de dois eixos é paralela, isso é chamado de conceito de movimento aberto, distância central e ângulo de envoltório.
2) As correias podem ser divididas em três categorias com base no formato da seção transversal: correia plana, correia em V e correia especial.
3) O foco de suas aplicações inclui:
- o cálculo da relação de transmissão;
- o cálculo da análise de tensão da correia;
- a potência permitida da correia em V única.
Prós e contras da condução por correia:
Vantagens:
- Aplicável à transmissão com grande distância central entre os dois eixos, a correia possui boa flexibilidade, pode mitigar o impacto e absorver vibrações;
- Escorregar durante sobrecarga para evitar danos a outras peças;
- Estrutura simples e baixo custo.
Desvantagens:
- As dimensões externas da transmissão são grandes;
- O dispositivo tensor é necessário;
- Devido ao deslizamento, uma relação de transmissão fixa não pode ser garantida;
- A correia tem uma vida útil curta;
- A eficiência de transmissão é baixa.
04. Transmissão por corrente
A transmissão por corrente é um sistema de transmissão mecânica que transmite movimento e potência de uma roda dentada com formato de dente especializado para uma roda dentada acionada com formato de dente semelhante por meio de uma corrente.
Incluindo:
- cadeia ativa
- corrente acionada
- corrente circular
Vantagens:
As transmissões por corrente têm muitas vantagens, em comparação com as transmissões por correia,
- Deslizamento e escorregamento inelásticos, resultando em uma relação de transmissão média precisa
- Operação confiável e alta eficiência
- Grande potência de transmissão com forte capacidade de sobrecarga e pequeno tamanho de transmissão sob as mesmas condições de trabalho
- Baixa exigência de tensão e pequena pressão atuando no eixo
- Capacidade de trabalhar em ambientes agressivos, como altas temperaturas, umidade, poeira e poluição.
Comparado com a transmissão por engrenagem, a transmissão por corrente apresentava:
- Baixos requisitos de fabricação e instalação;
- Quando a distância central é grande, a estrutura de transmissão é simples;
- A velocidade instantânea da corrente e a relação de transmissão instantânea não são constantes e a transmissão é menos estável.
Desvantagens:
As principais desvantagens da transmissão por corrente são:
- Só pode ser usado para transmissão entre dois eixos paralelos
- Alto custo
- Fácil de usar, fácil de esticar, baixa estabilidade de transmissão
- Cargas dinâmicas adicionais, vibração, choque e ruído são gerados durante a operação
- Não deve ser usado em uma marcha reversa rápida.
05. Trem de Engrenagens
Um sistema de transmissão que compreende mais de duas engrenagens é denominado trem de engrenagens. A transmissão por engrenagens pode ser classificada em dois tipos: transmissão por engrenagens comuns e transmissão por engrenagens planetárias.
Uma engrenagem planetária é uma engrenagem que sofre movimento rotacional e axial dentro do trem de engrenagens.
O trem de engrenagens pode ser dividido em duas categorias: trem de eixo fixo e trem epicíclico.
A relação de transmissão do trem, que é a relação entre a velocidade angular (ou velocidade de rotação) do eixo de entrada e o eixo de saída, é calculada dividindo o produto do número de dentes de todas as engrenagens seguidoras em cada par de engrenamento engrenagens pelo número de dentes de todas as engrenagens motrizes.
Em um trem de engrenagens epicicloidal, a engrenagem planetária, que sofre movimento rotacional e axial, é contrastada com a engrenagem central ou engrenagem solar, que possui uma posição axial fixa.
A relação de transmissão do trem de engrenagens epicíclico não pode ser calculada diretamente e requer o uso do método de movimento relativo (ou método de inversão) para converter o trem de engrenagens epicíclico em um hipotético trem de eixo fixo.
As características do trem de engrenagens incluem:
- Adequado para transmissão entre dois eixos distantes;
- Pode ser usado como transmissão para obter transmissão de velocidade variável;
- Uma relação de transmissão maior pode ser obtida;
- Alcance a síntese e decomposição do movimento.
2. Métodos de acionamento elétrico
Acionamento elétrico refere-se ao uso de motores elétricos para converter energia elétrica em energia mecânica para acionar vários tipos de máquinas de produção, veículos de transporte e outros itens que requerem movimento na vida diária.
Vantagens:
Alta precisão: Servomotores são usados como fontes de energia, e o mecanismo de transmissão simples e eficiente que consiste em parafusos de esferas e correias dentadas resulta em um erro de repetibilidade de 0,01%. Este método de transmissão é utilizado em máquinas dobradeiras.
Economia de energia: A energia liberada durante a fase de desaceleração do ciclo de trabalho pode ser convertida novamente em energia elétrica, reduzindo os custos operacionais e exigindo apenas 25% da potência do equipamento necessário para acionamentos hidráulicos.
Controle preciso: Com o apoio de sensores de alta precisão, dispositivos de medição e tecnologia de computador, o controle preciso pode ser alcançado de acordo com os parâmetros definidos, excedendo em muito a precisão de controle de outros métodos de controle.
Proteção Ambiental: O menor consumo de energia e o desempenho otimizado resultam na redução da poluição e do ruído, proporcionando melhor proteção ambiental para a fábrica.
Ruído reduzido: O ruído operacional é inferior a 70 decibéis, cerca de 2/3 do ruído produzido por uma máquina de moldagem por injeção acionada hidraulicamente.
Economia de custo: O custo do óleo hidráulico e da manutenção associada é eliminado e não há necessidade de tubos duros ou macios, de resfriamento do óleo hidráulico ou de redução dos custos de água de resfriamento.
3. Métodos de transmissão pneumática
A transmissão pneumática utiliza gás comprimido como meio de trabalho e transmite energia ou informação através da pressão do gás.
Vantagens:
Sendo o ar o meio de trabalho na transmissão pneumática, é relativamente fácil de obter. O ar usado pode ser convenientemente descarregado na atmosfera, eliminando a necessidade de tanque de combustível recuperado e tubulação, como na transmissão hidráulica.
Além disso, sendo a viscosidade do ar muito baixa (cerca de um décimo de milésimo do óleo hidráulico), resulta em perdas mínimas e permite fácil concentração do fornecimento de gás e transporte de longa distância. Vazamentos em sistemas pneumáticos também não causam tanta poluição ambiental quanto os acionamentos hidráulicos.
Comparada à transmissão hidráulica, a transmissão pneumática oferece ação rápida, resposta rápida, baixa manutenção, meio de trabalho limpo e sem deterioração do meio.
Além disso, possui boa adaptabilidade a ambientes de trabalho severos, como condições inflamáveis, explosivas, empoeiradas, magnéticas fortes, radiação e vibração, tornando-o superior aos sistemas de controle hidráulico, eletrônico e elétrico.
Por último, a transmissão pneumática é econômica e tem capacidade de proteção automática contra sobrecarga.
Desvantagens:
A estabilidade da velocidade de trabalho é afetada pela compressibilidade do ar. Contudo, a utilização de um dispositivo de ligação gás-líquido proporciona resultados satisfatórios.
Devido à baixa pressão de trabalho, geralmente de 0,31 MPa, e à necessidade de manter o tamanho da estrutura pequeno, a força total de saída não deve exceder 10 a 40 kN.
O escapamento em alta velocidade gera ruído significativo, então um silenciador é adicionado para mitigar isso.
A velocidade de transmissão dos sinais de gás em dispositivos pneumáticos é mais lenta que a velocidade dos elétrons e da luz dentro da velocidade do som.
Como resultado, os sistemas de controle pneumático não devem ser utilizados em circuitos complexos com numerosos estágios.
4. Métodos de transmissão hidráulica
A transmissão hidráulica é um método de transmissão de energia e controle através do uso de líquido como meio de trabalho.
Vantagens:
Do ponto de vista estrutural, os quatro modos de transmissão têm uma potência de saída comprimida por força por unidade de peso e tamanho e uma grande relação de momento de inércia.
Porém, a transmissão hidráulica possui volume menor ao transmitir a mesma potência, é leve, com baixa inércia, possui estrutura compacta e layout flexível.
Em termos de desempenho, a transmissão hidráulica permite ajustes contínuos de velocidade, torque e potência com um tempo de resposta rápido e uma ampla faixa de velocidade de até 100:1 a 2.000:1.
O controle e o ajuste são relativamente simples, tornando-o conveniente de operar e economizando trabalho.
Além disso, é fácil de integrar com controle elétrico e sistemas computacionais para automação.
Em termos de uso e manutenção, os componentes hidráulicos têm boas propriedades autolubrificantes, são fáceis de proteger contra sobrecarga e manter a pressão e são seguros e confiáveis. Os componentes também são facilmente padronizados e generalizados.
A tecnologia hidráulica é conhecida por sua segurança e confiabilidade, e sua plasticidade e variabilidade proporcionam grande flexibilidade na produção, permitindo fáceis alterações e ajustes no processo produtivo.
Além disso, os componentes hidráulicos são relativamente baratos e amplamente adaptáveis.
A combinação da tecnologia hidráulica com novas tecnologias como o controle por microcomputador está se tornando tendência no mundo e constitui a integração “máquina-elétrica-hidráulica-luz”, facilitando a digitalização.
Tudo tem dois lados, existem vantagens e desvantagens. Os acionamentos hidráulicos não são exceção:
Desvantagens:
O movimento relativo das superfícies na transmissão hidráulica leva a inevitáveis vazamentos de óleo, e o óleo não é completamente incompressível.
Isto pode resultar na falta de uma relação de transmissão rigorosa e torná-la inadequada para uso em correntes de transmissão para máquinas-ferramentas, como engrenagens roscadas.
Existem perdas como perda ao longo, perda local e vazamento durante o fluxo de óleo, levando à baixa eficiência da transmissão, tornando-a inadequada para transmissão de longa distância.
A transmissão hidráulica enfrenta dificuldades sob condições de alta e baixa temperatura.
Para evitar vazamentos de óleo e atender aos requisitos de desempenho, os componentes hidráulicos precisam ser fabricados com alta precisão, o que pode criar dificuldades de uso e manutenção.
Diagnosticar falhas em sistemas hidráulicos pode ser um desafio, especialmente em áreas onde a tecnologia hidráulica não é amplamente utilizada. Isto muitas vezes dificulta a promoção e aplicação mais ampla da tecnologia hidráulica.
A manutenção de equipamentos hidráulicos requer um certo nível de experiência e o treinamento de técnicos hidráulicos leva mais tempo.
Quais são as vantagens e limitações do acionamento por engrenagem, acionamento por corrente e acionamento por correia síncrona na indústria moderna?
As vantagens e limitações da transmissão por engrenagem, transmissão por corrente e transmissão por correia síncrona na indústria moderna são as seguintes:
As principais vantagens do acionamento por engrenagem incluem: taxa de transmissão instantânea constante e altamente estável, estrutura confiável, baixo ruído, alta eficiência de transmissão de potência, ampla faixa de velocidade, capacidade de atingir uma grande taxa de transmissão, estrutura compacta e longa vida útil. Além disso, o acionamento por engrenagem é adequado para transmissões onde a distância central entre os dois eixos é grande, com boa flexibilidade para amortecer impactos e absorver vibrações; escorregar quando sobrecarregado evita danos a outras peças, com estrutura simples e baixo custo.
As limitações do acionamento por engrenagem incluem: altos requisitos ambientais, boas condições de lubrificação são necessárias, não são adequadas para transmissão entre dois eixos com muita poeira ou longa distância e é necessária alta precisão na fabricação e instalação.
A vantagem da transmissão por corrente reside em sua análise sistemática e descrição em seu projeto, incluindo a estrutura, princípio, cálculo de projeto e aspectos de tensionamento de vários acionamentos por correia (acionamento por correia plana, acionamento por correia em V, acionamento por correia em V estreita, multi- acionamento por correia em cunha, acionamento por correia síncrona, etc.).
O acionamento por correia síncrona combina as vantagens da corrente, da engrenagem e da correia triangular e está ganhando atenção com o desenvolvimento da indústria. Suas características incluem transmissão suave, alta eficiência de transmissão e boa resistência ao calor do produto.
O acionamento por engrenagem é amplamente utilizado na indústria moderna por sua alta eficiência, alta estabilidade, adequação para grandes taxas de transmissão e longa vida útil, mas requer um ambiente mais elevado e não é adequado para aplicações com muita poeira ou longas distâncias. Os prós e contras específicos da transmissão por corrente e da transmissão por correia síncrona precisam ser analisados com base no projeto específico e no cenário de aplicação, mas todos refletem a demanda da indústria moderna por métodos de transmissão eficientes e estáveis.
