Cálculo ISO 6336 da capacidade de carga de engrenagens retas e helicoidais

A norma “ISO 6336 Cálculo da capacidade de carga de engrenagens retas e helicoidais” desenvolvida pela Organização Internacional de Padronização (ISO) consiste em uma série de normas organizadas sob o mesmo título:

A norma ISO 6336-1 Parte 1: Princípios básicos, introdução e fatores de influência gerais fornece os princípios básicos, uma introdução e fatores de influência gerais para calcular a capacidade de carga de engrenagens retas e helicoidais. Esta norma, juntamente com outras normas da série ISO 6336, fornece um método pelo qual diferentes designs de engrenagens podem ser comparados. Não se destina a garantir o desempenho dos sistemas de engrenagens de transmissão montados. Não se destina a fins gerais de engenharia, mas sim ao uso por projetistas de engrenagens experientes que podem selecionar valores razoáveis para os fatores nessas fórmulas.

As fórmulas da série de normas ISO 6336 têm como objetivo estabelecer um método uniformemente aceitável para calcular a capacidade de carga de engrenagens cilíndricas com dentes evolventes retos ou helicoidais. Esta série de normas contém procedimentos baseados em testes e estudos teóricos referenciados por cada método. Os métodos foram validados para: ângulo de pressão operacional normal de 15 graus a 25 graus, ângulo de hélice de referência de até 30 graus e relação de contato transversal de 1,0 a 2,5. Se este escopo for excedido, os resultados calculados deverão ser verificados pela experiência.

As fórmulas de classificação na série de normas ISO 6336 não se aplicam a outros tipos de distorção dos dentes da engrenagem, como deformação plástica, esmagamento e desgaste da caixa, e não se aplicam sob condições vibratórias onde pode ocorrer distorção imprevisível do perfil. Esta série de normas não se aplica a dentes acabados por forjamento ou sinterização e a engrenagens com mau padrão de contato.

Os factores de impacto apresentados nestes métodos constituem um método para estimar o risco de danos consistente com a experiência industrial e experimental. É possível que estes não sejam completamente precisos do ponto de vista científico. Portanto, os métodos de cálculo em uma parte da série de normas ISO 6336 não são válidos em outra parte da série ISO 6336, a menos que sejam especificamente referenciados.

Os procedimentos da série de normas ISO 6336 fornecem fórmulas de classificação para calcular a capacidade de carga para diferentes modos de falha, como corrosão por corrosão, fratura de raiz de dente, trinca de flange de dente, abrasão e micropitting. Em velocidades em declives abaixo de 1 m/s, a capacidade de carga da engrenagem é geralmente limitada pelo desgaste abrasivo.

A norma “ISO 6336-2 Parte 2: Cálculo da durabilidade da superfície (pitting)” explica as fórmulas básicas a serem usadas na determinação da capacidade de carga superficial de engrenagens cilíndricas com dentes externos ou internos envolventes. Esta norma contém fórmulas para todos os efeitos na durabilidade da superfície para os quais podem ser feitas avaliações quantitativas. Aplica-se principalmente a transmissões lubrificadas a óleo, mas também pode ser usado para obter valores aproximados para transmissões lubrificadas com graxa, desde que haja sempre lubrificante suficiente na rede.

As fórmulas fornecidas são válidas para engrenagens cilíndricas com perfis de dentes compatíveis com a cremalheira básica padronizada na norma ISO 53. Também pode ser usado para dentes acoplados a outras cremalheiras básicas onde a relação de contato transversal real é inferior a 2,5. Os resultados estão de acordo com outros métodos. Essas fórmulas geralmente não podem ser aplicadas diretamente para avaliar tipos de danos na superfície dos dentes da engrenagem, como deformação plástica, arranhões e desgaste. A capacidade de carga determinada através da tensão de contato admissível é chamada de capacidade de carga superficial ou durabilidade da superfície.

Na norma “ISO 6336-3 Parte 3: Cálculo da resistência à flexão do dente”, os cálculos da tensão de flexão do dente são feitos para engrenagens de dentes retos externos ou internos envolventes e engrenagens helicoidais com uma espessura de borda de pelo menos 0,5 ht para engrenagens externas e pelo menos 1,75 mn para engrenagens internas são explicadas as fórmulas básicas a serem utilizadas. Em serviço, as engrenagens internas podem experimentar outros modos de falha além da fadiga por flexão da rosca, ou seja, fraturas começando no diâmetro da raiz e progredindo radialmente para fora. Esta norma não fornece segurança adequada contra outros modos de falha além da fadiga por flexão da rosca. Todos os efeitos de carga sobre a tensão na raiz do dente estão incluídos, desde que sejam o resultado de cargas transmitidas pelas engrenagens e possam ser avaliados quantitativamente. As fórmulas fornecidas nesta norma são válidas para engrenagens de dentes retos e helicoidais com perfis de dentes adequados para engrenagens básicas de cremalheira padronizadas na norma ISO 53. Também pode ser usado para dentes acoplados a outras cremalheiras básicas se a relação de contato virtual for inferior a 2,5. A capacidade de carga determinada com base na tensão de flexão admissível é chamada de resistência à flexão da rosca.
A norma “ISO 6336-4 Parte 4: Cálculo da capacidade de carga de ruptura do flange do dente” descreve um procedimento para calcular a capacidade de carga de ruptura do flange do dente de engrenagens cilíndricas de dentes retos e helicoidais com dentes externos. Não se destina a ser utilizado como método de classificação no processo de projeto e certificação de uma caixa de engrenagens. As fórmulas indicadas são válidas para engrenagens cilíndricas acionadas e acionadas. Os perfis dos dentes atendem à cremalheira básica especificada na norma ISO 53. Eles também podem ser usados para dentes acoplados a outras cremalheiras onde a relação de contato transversal real é inferior a 2,5. O procedimento foi validado para engrenagens carburadas e as fórmulas desta norma só são válidas para engrenagens carburadas com propriedades dentro dos limites especificados. Esta norma não se aplica à avaliação de tipos de danos nos dentes da engrenagem que não sejam fraturas no flanco do dente.
Na norma “ISO 6336-5 Parte 5: Resistência e qualidade dos materiais”, as tensões de contato e da raiz do dente são explicadas e valores numéricos são fornecidos para ambos os números de tensão limite. Esta norma especifica requisitos para qualidade de material e tratamento térmico e comenta seus efeitos em ambos os números de tensão limite. Os valores em conformidade com esta norma são adequados para uso em conjunto com os procedimentos de cálculo fornecidos nas normas ISO 6336-2, ISO 6336-3 e ISO 6336-6 e padrões de aplicação para engrenagens industriais, de alta velocidade e marítimas. Aplica-se a todas as engrenagens, perfis básicos de cremalheira, dimensões de perfil, design, etc. abrangidos por estas normas. Os resultados estão de acordo com outros métodos para a faixa especificada nas normas ISO 6336-1 e ISO 10300-1.
Na norma “ISO 6336-6 Parte 6: Cálculo da vida útil sob carga variável”, Descreve apenas as informações necessárias e condições padronizadas para calcular a vida útil de engrenagens submetidas a cargas variáveis para resistência à corrosão e à flexão da raiz do dente, ou fatores de segurança para a vida útil exigida.
A norma “ISO 6336-20 Parte 20: Cálculo da capacidade de carga de desgaste - Método de temperatura flash” descreve métodos e fórmulas para avaliar o risco de desgaste do Bloco com base no conceito de temperatura de contato. O conceito básico se aplica a todos os elementos da máquina com áreas de contato móveis. As fórmulas de temperatura de flash são válidas para condições operacionais caracterizadas por uma zona de contato Hertziana em forma de faixa ou quase em forma de faixa e números de Péclet suficientemente altos.
Na norma “ISO 6336-21 Parte 21: Cálculo da capacidade de carga de fricção - Método de temperatura integral”, O método de temperatura integral utilizado no cálculo da capacidade de carga de desgaste de engrenagens cilíndricas é explicado.
Na norma “ISO 6336-22 Parte 22: Cálculo da capacidade de carga de micropitting”, É descrito um procedimento para cálculo da capacidade de carga de micropitting de engrenagens cilíndricas com dentes externos. Esta norma foi desenvolvida com base em testes e observação de transmissões de engrenagens lubrificadas a óleo com módulos entre 3 mm e 11 mm e velocidades em linha de inclinação entre 8 m/s e 60 m/s. Contudo, o procedimento pode ser aplicado a qualquer par de engrenagens para o qual estejam disponíveis dados de referência apropriados, desde que os critérios especificados na norma sejam atendidos. As fórmulas indicadas são válidas para engrenagens cilíndricas acionadas e acionadas com perfis de dentes adequados para a cremalheira básica especificada na norma ISO 53. Também se aplica a dentes acoplados a outras cremalheiras básicas onde a relação de contato virtual é inferior a 2,5. Esta norma não se aplica à avaliação de tipos de danos à superfície das engrenagens que não sejam micropitting.
Na norma “ISO 6336-30 Parte 30: Exemplos de cálculo para a aplicação da ISO 6336 partes 1, 2, 3, 5”, exemplos trabalhados aplicando apenas métodos aproximados para a determinação de certos fatores influentes, como o fator dinâmico Kv e o são oferecidos fatores de distribuição de carga KHα, KHβ etc. Os procedimentos completos de cálculo analítico são fornecidos aqui nas seções referenciadas da norma ISO 6336. Exemplos resolvidos que abrangem técnicas e métodos de análise mais avançados não são aplicáveis a este documento. Os cálculos amostrais apresentados nesta norma são fornecidos para orientação na aplicação das normas ISO 6336-1, ISO 6336-2, ISO 6336-3 e ISO 6336-5. Nenhum dos valores, fatores de segurança ou dados apresentados representam critérios recomendados para o equipamento real.
Os cálculos de amostra apresentados na norma “ISO 6336-31 Parte 31: Exemplos de cálculo da capacidade de carga de micropitting” são fornecidos apenas para orientação sobre a aplicação da especificação técnica ISO/TS 6336-22. Ao realizar este procedimento, nenhum dos valores ou dados apresentados devem ser utilizados como tolerâncias de material ou lubrificante ou recomendações de microgeometria em aplicações reais. Os parâmetros exigidos e os valores permitidos de espessura de filme devem ser determinados para uma aplicação específica de acordo com os procedimentos definidos na norma ISO 6336-22.