Apostila de FALHAS EM ENGRENAGENS - Wilson Seidel

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CATÓLICA DE SANTA CATARINA 
WILSON SEIDEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FALHAS EM ENGRENAGENS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
JARAGUÁ DO SUL 
2011
 
 
 
 
WILSON SEIDEL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FALHAS EM ENGRENAGENS 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho de pesquisa científica da disciplina 
de Elementos de Máquinas Dois, orientado pelo 
professor Carlos Roberto Fernandes, do curso de 
Engenharia Mecânica do Centro Universitário 
Católica de Santa Catarina. 
 
 
 
 
 
JARAGUÁ DO SUL 
2011 
 
ii 
 
 
 
SUMÁRIO DE FIGURAS 
 
 
Figura 01: Parâmetros existentes em engrenagens. .............................................. 8 
Figura 02: Engrenagem de dentes retos. .............................................................. 10 
Figura 03: Engrenagens helicoidais paralelas entre si. ....................................... 11 
Figura 04: Engrenagem helicoidal 90º. .................................................................. 11 
Figura 05: Engrenagem Cônica com dentes a 90º................................................ 12 
Figura 06: Engrenagem Cônica com dentes em ângulo. ..................................... 12 
Figura 07: Engrenagem Hipóide com revestimento externo. .............................. 13 
Figura 08: Engrenagem Hipóide. ........................................................................... 13 
Figura 09: Engrenagem Cremalheira. .................................................................... 14 
Figura 10: Engrenagem tipo parafuso sem fim. ................................................... 15 
Figura 11: Tensões máximas e mínimas nos dentes. .......................................... 18 
Figura 12: Dente desgastado. ................................................................................ 19 
Figura 13: Engrenagem com “pits” , originado pela fadiga de contato. ............ 20 
Figura 14: Engrenagem com escoamento a frio. .................................................. 22 
Figura 15: Engrenagem com superfície com enrugamento. ............................... 22 
Figura 16: Engrenagem com escoamento direcional. ......................................... 22 
Figura 17: Falha por impacto (carga excessiva). .................................................. 23 
 
iii 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO .................................................................................... 5 
1.1. OBJETIVO ........................................................................................................ 5 
1.1.1.Objetivo Geral ............................................................................................ 6 
CAPÍTULO 2 - ENGRENAGENS ................................................................................ 7 
2.1. TIPOS DE ENGRENAGENS ............................................................................ 9 
2.1.2. Engrenagens Cilíndricas ......................................................................... 9 
2.1.2.1. Engrenagens Cilindricas de dentes retos ............................................ 9 
2.1.2.2. Engrenagens Cilindricas de Dentes Helicoidais ................................ 10 
2.1.3. Engrenagens Cônicas ............................................................................ 11 
2.1.4. Engrenagens Hipóides .......................................................................... 13 
2.1.5. Engrenagens cremalheiras ................................................................... 14 
2.1.6. Engrenagem Parafuso Sem Fim ........................................................... 14 
CAPÍTULO 3 - MATERIAIS ...................................................................................... 15 
3.1 - ENGRENAGENS DE AÇO ............................................................................ 15 
3.2 - ENGRENAGENS DE FERRO FUNDIDO ...................................................... 16 
3.3 - ENGRENAGENS DE LIGAS NÃO-FERROSAS ............................................ 16 
3.4 - ENGRENAGENS DE POLIMEROS ............................................................... 17 
CAPÍTULO 4 - FALHAS EM ENGRENAGENS ........................................................ 17 
4.1 - DESGASTES DOS DENTES ........................................................................ 19 
CAPÍTULO 5 - CONCLUSÃO ................................................................................... 24 
CAPÍTULO 6 - REFERÊNCIAS ................................................................................ 25 
 
 
 
5 
 
 
 
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO 
 
 
1.1. OBJETIVO 
 
 
Existem mecanismos muito simples que nos auxiliam cotidianamente em 
nossas tarefas que não damos a mínima importância, mas quando estudados nos 
revelam a infinidade de empregabilidade que tem no mundo. As engrenagens são 
um exemplo perfeito desses tipos de mecanismos que usamos diariamente e que 
não damos a devida importância de sua aplicação a tudo que nos cerca, desde um 
relógio de pulso até o automóvel que você usa. 
 A engrenagem é um dos dispositivos mecânicos mais antigos utilizados pelo 
homem, relatos mostram sua utilização por mais de 5000 anos, porém existe um 
registro de Aristóteles sobre engrenagens, datado em 330 AC. O dispositivo 
funcional mais antigo de engrenagens que se tem conhecimento foi desenvolvido 
por volta de 2600 AC, pelos chineses e se chamava “South Pointing Chariot” 1. 
Com o passar do tempo muitos relatos ocorreram com da utilização de 
engrenagens em mecanismos, maquinas, etc., mas o grande nome, quando se fala 
em engrenagens, segundo CASTRO (2005) foi Leonard Euler (1754), por ser 
considerado o grande pioneiro de engrenagens com perfil evolvente, ou seja, foi ele 
que começou a utilização das engrenagens que são utilizadas até hoje, claro, com 
propriedades especificas muito inferiores as usadas atualmente, mas já com a visão 
da correta utilização desse mecanismo. 
Depois do grande avanço que Euler propôs ao mundo, quase todas as 
máquinas começaram a utilizar as engrenagens como meio de transmissão de 
potência, de torque, de velocidade, etc., apenas houve mudanças nas 
características dos materiais utilizados na fabricação das mesmas, passando de 
madeira e ossos na antiguidade, para a era dos metais e posteriormente, para 
cerâmicas, polímeros, etc.. 
Com todos esses avanços por parte dos materiais, também ocorreram os 
avanços por parte dos estudos para melhorar as propriedades mecânicas das 
 
1
 South Pointing Chariot- espécie de charrete com um complexo sistema de engrenagens. 
6 
 
 
 
engrenagens, para a utilização de materiais adequados para cada aplicação, tendo 
como base para escolha, custo e beneficio. Como cada processo tem um custo, as 
engrenagens geradas por esses processos têm seu custo diferenciado, isso aliado a 
boa empregabilidade de certo material para um processo definem e escolha da 
engrenagem e seu material especifico. 
 
 
1.1.1.Objetivo Geral 
 
 
Conhecer um campo que tem uma vasta aplicação, pois tudo o que prescisa 
de distribuição de forças, velocidades, torque tem como base de funcionamento as 
engrenagens, ou algo que tenha surgido a partir delas. 
Existem diversos tipos de engrenagens, cada um com sua caracteristica 
propria, tanto para aplicação, como formato, mas todas tem em comum uma boa 
aplicação, tendo pouca perda de potencia, alta resistencia dependendo do material, 
entre outros fatores mais. 
Estudar sobre as falhas ocorridas nas engrenagens é o principal foco desse 
trabalho, buscando, principalmente informações sobre fadiga, ruptura e deformações 
ocorridas no material, alem de uma ideia sobre dimensionamento dos materiais para 
que não ocorramquebras catastróficas nas mesmas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7 
 
 
 
CAPÍTULO 2 - ENGRENAGENS 
 
 
Segundo SANTOS JÚNIOR (2002): 
Engrenagens são elementos rígidos utilizados na transmissão de 
movimentos rotativos entre eixos (...), consistem basicamente de dois 
cilindros nos quais são fabricados dentes (...), a transmissão se dá através 
do contato entre dentes (SANTOS JÚNIOR, 2002. P 02). 
As engrenagens são os acoplamentos mais usados em máquinas e 
mecanismos desde o início das transmissões de carga e velocidade por 
acoplamentos segundo KODA (2009), geralmente aplicadas para transmissão de 
força, velocidade e inversão de sentido da rotação. A principal indicação das 
engrenagens é quando tiver uma relação constante entre dois acoplamentos com 
esforços muito altos. 
De acordo com ANDRADE (2010), existem basicamente quatro tipos de 
engrenagens básicas, as cilíndricas, as helicoidais cilíndricas, as cônicas e as sem 
fim ou coroas. Cada um desses tipos de engrenagens tem seus aspectos 
específicos, mas todos eles têm em comum as definições básicas para obtenção da 
mesma em um processo produtivo. 
Segundo ANDRADE (2010), as engrenagens são obtidas através dos 
parâmetros: 
• Circunferência primitiva; 
• Passo frontal; 
• Módulo; 
• Passo diametral; 
• Altura da cabeça do dente ou saliência; 
• Altura do pé ou profundidade; 
• Altura total do dente; 
• Ângulo de ação ou de pressão; 
• Circunferência de base. 
 
 
8 
 
 
 
 
Figura 01: Parâmetros existentes em engrenagens. 
Fonte: Engrenagens _ Aula 022. 
 
Segundo ANDRADE (2010), a circunferência primitiva é a base para todos os 
cálculos feitos para obtenção da engrenagem, o seu diâmetro é o diâmetro primitivo 
(d), duas circunferências primitivas acopladas são tangentes. Tudo que é 
dimensionado em uma engrenagem sai do diâmetro primitivo, todos os cálculos têm 
como base esse diâmetro e por isso, é fundamental o dimensionamento de um 
diâmetro primitivo correto para que o acoplamento tenha um bom funcionamento. O 
passo frontal é a distância entre dois pontos semelhantes medidos ao longo da 
circunferência primitiva, o módulo é a relação entre o diâmetro primitivo e o numero 
de dentes, sendo expresso em milímetros e tendo como característica, duas 
engrenagens acopladas com mesmo valor de modulo e o passo diametral é o 
numero de dentes por polegada. 
As características geométricas das engrenagens, segundo ANDRADE (2010), 
são dadas através da altura da cabeça do dente, altura do pé, altura total, ângulo de 
ação e circunferência de base. A altura da cabeça do dente é a distancia da 
circunferência primitiva até a circunferência da cabeça, a altura do pé é a distancia 
radial entre a circunferência primitiva e a circunferência do pé, a altura total do dente 
 
2
 Disponível em: www.dem.ufba.br/download/ENG444/Engrenagens%20aula2.ppt 
 
 
9 
 
 
 
é a soma da altura do pé com a altura da cabeça, o ângulo de ação ou ângulo de 
pressão é o ângulo que define a direção da força motora sobre a engrenagem 
movida e a circunferência de base é a base na qual são gerados os dentes. 
 
 
2.1. TIPOS DE ENGRENAGENS 
 
 
Em nosso cotidiano existem vários tipos de engrenagens empregadas em 
diversos tipos de serviços, aplicar forças, transmitir movimentos em diferentes 
direções, transmitir torque, velocidade, mas vamos nos ater as mais utilizadas 
atualmente segundo a autora NICE (2009), sendo elas as cilindricas, seja de dentes 
retos ou helicoidais, as conicas, as hipoides, as cremalheiras e as de parafuso sem 
fim. Cada um desses tipos de engrenagens se diferenciam entre si por movimento, 
aplicação, capacidades de carga diferenciados, sendo então todas muito 
importantes, mas com aplicações indicadas diferenciadas. 
 
 
2.1.2. Engrenagens Cilíndricas 
 
 
De acordo com o autor CASTRO (2005), as engrenagens cilindricas são as 
mais utilizadas no mercado atualmente, como o próprio nome já diz, são em formato 
cilíndrico e se sub-dividem em dois grupos, as de dentes retos e as de dentes 
helicoidais. 
 
 
2.1.2.1. Engrenagens Cilindricas de dentes retos 
 
 
As engrenagens cilindricas de dentes retos tem os dentes dispostos 
paralelamente entre si em relação ao seu eixo. Segundo a autora NICE (2009), é o 
tipo mais comum de engrenagem e o de mais baixo custo. É usada em transmissão 
10 
 
 
 
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. Este tipo de engrenagem aplica somente 
cargas radias aos mancais pela configuração de seus dentes, que nao têm nenhuma 
componente na direção de x, nao provocando cargas axiais. 
 
Figura 02: Engrenagem de dentes retos. 
Fonte : Engrenagens de dentes retos 3. 
 
 
2.1.2.2. Engrenagens Cilindricas de Dentes Helicoidais 
 
 
Segundo SOUZA (2008), as engrenagens cilindricas de dentes helicoidais 
tem os dentes dispostos transversalmente em forma de hélice em relação ao eixo. É 
usada em transmissão fixa de rotações elevadas, por ser silenciosa devido a 
inclinação dos seus dentes causarem uma 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°). 
 
3
 Imagem retirada do artigo: Engrenagens de dentes retos. Disponível em: 
<http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens2.htm>. 
 
 
11 
 
 
 
 
Figura 03: Engrenagens helicoidais paralelas entre si. 
Fonte: Engrenagens Helicoidais 4. 
 
 
 
Figura 04: Engrenagem helicoidal 90º. 
Fonte: Engrenagens Helicoidais 5. 
 
 
2.1.3. Engrenagens Cônicas 
 
 
De acordo com SOUZA (2008), as engrenagens conicas são empregadas 
quando as árvores se cruzam; o ângulo de intersecção é geralmente 90°, podendo 
ser menor ou maior. Sua superfície primitiva geralmente é formalizada como um 
 
4
 Imagem retirada do artigo: Engrenagens Helicoidais. Disponível em: 
< http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens3.htm>. 
5
 Imagem retirada do artigo: Engrenagens Helicoidais. Disponível em: 
< http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens3.htm>. 
12 
 
 
 
tronco de cone, podendo variar, pois existem diferentes tipos de engrenagens 
conicas, dentre as mais utilizadas, a de dentes retos. 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. 
Estas engrenagens geram cargas tanto radiais como de empuxo nos mancais que 
as suportam. 
 
 
Figura 05: Engrenagem Cônica com dentes a 90º. 
Fonte: Tipos de Engrenagens 6. 
 
 
 
Figura 06: Engrenagem Cônica com dentes em ângulo. 
Fonte: Engenharia e Mecânica de Leonardo Da Vinci 7. 
 
 
 
 
 
6
 Imagem retirada do artigo: Tipos de Engrenagens. Disponível em: 
< http://jeffoliveira.blogspot.com/2008/10/engrenagem.html> 
7
 Imagem retirada do artigo: Engenharia e Mecânica de Leonardo Da Vinci. Disponível em: 
< http://projectodavinci.blogspot.com/2009/05/elementos-das-invencoes-de-da-vinci.html> 
13 
 
 
 
2.1.4. Engrenagens Hipóides 
 
 
As engrenagens hipóides são uma variedade de engrenagens que, ao 
contrário das cónicas, os seus eixos não se cruzam. De acordo com SOUZA (2008), 
são empregadas para transmitir movimento e cargas elevadas entreeixos que não 
se cruzam. Podem ser de diversos tipos de dentados espirais. 
 
 
Figura 07: Engrenagem Hipóide com revestimento externo. 
Fonte: Tipos de engrenagens 8. 
 
 
Figura 08: Engrenagem Hipóide. 
Fonte: Engrenagem Hipóide 9. 
 
8
 Imagem retirada do artigo: Tipos de engrenagens. Disponível em: 
< http://jeffoliveira.blogspot.com/2008/10/engrenagem.html> 
9
 Imagem retirada do artigo: Engrenagem Hipóide. Disponível em: 
< http://portuguese.alibaba.com/product-gs/hypoid-gear-356141281.html> 
14 
 
 
 
2.1.5. Engrenagens cremalheiras 
 
 
Segundo NICE (2009), engrenagens cremalheiras são barras com dentes 
acoplados a uma engrenagem cilíndrica de dentes geralmente retos responsável por 
transmitir movimento rotativo em linear ou vice-versa. O dimensionamento é 
semelhante às engrenagens cilíndricas ou helicoidais, mas a diferença é que uma 
segunda engrenagem acoplada à primeira tem diâmetro infinito, o que a torna linear. 
 
Figura 09: Engrenagem Cremalheira. 
Fonte: Engrenagens 10. 
 
 
2.1.6. Engrenagem Parafuso Sem Fim 
 
 
Engrenagens do tipo parafuso sem-fim são usadas quando grandes reduções 
de transmissão são necessárias. Segundo a autora NICE (2009), 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. A aplicação desta 
configuração de engrenagens pode ser detalhada em um violão, onde necessita-se 
de precisão para afinar o instrumento, por isso usa-se engrenagens de parafuso 
sem-fim, para que o ajuste seja o quanto reduzido possível, afim de chegar ao tom 
desejado. 
 
10
 Imagem retirada do artigo: Engrenagens. Disponível em: 
< http://www.itver.com.br/engrenagens/especiais/index.asp>. 
15 
 
 
 
 
Figura 10: Engrenagem tipo parafuso sem fim. 
Fonte: Tipos de Engrenagens e Engrenagens Diferentes 11. 
 
 
 CAPÍTULO 3 - MATERIAIS 
 
 
Os materiais usados na fabricação de engrenagens segundo RODRIGUEZ 
(2008), devem ter boa resistência (especialmente resistência à fadiga), elevada 
rigidez, boa resistência ao desgaste, elevada resistência a fadiga superficial, boa 
usinabilidade, e em casos específicos, boa resistência a corrosão, sendo assim, os 
materiais que atendem a estes critérios incluem ligas de aço, ferros fundidos, latão, 
bronze e alguns tipos de poliméricos, porém podem ser aplicados outros materiais 
para situações especiais. 
 
 
3.1 - ENGRENAGENS DE AÇO 
 
 
As engrenagens de aço são muito utilizadas segundo COLLINS (2006), 
devido à elevada resistência, baixo custo, mas devido ao desgaste excessivo é 
aconselhado fazer um tratamento térmico superficial, aumentando assim a dureza 
 
11
 Imagem retirada do artigo: Tipos de Engrenagens e Engrenagens Diferentes. Disponível em: 
< http://www.asaber.com.br/tipos-de-engrenagem-engrenagens-diferentes/>. 
16 
 
 
 
superficial da peça. Segundo o autor, as ligas mais utilizadas são o 4140 e 4340, por 
terem facilidade em sofrer tratamento térmico.Os processos de tratamentos mais 
utilizados são: 
• Nitretação: Utilizado com a finalidade de proporcionar superfícies de dente 
com elevada dureza; 
• Cementação seguida de Tratamento Térmico (Têmpera): Produzir uma 
superfície de dente dura e resistente ao desgaste. 
 
 
3.2 - ENGRENAGENS DE FERRO FUNDIDO 
 
 
São baratas e apresentam elevada capacidade de amortecimento, tornando a 
operação relativamente silenciosa. De acordo com COLLNS (2006), o ASTM Grade 
20 é a mais usual, porém outros com resistências mais elevadas são empregados 
em aplicações mais exigentes. Pinhões de aço são montados com engrenagens de 
ferro fundido, proporcionando uma resistência razoável com uma operação 
silenciosa. 
 
 
3.3 - ENGRENAGENS DE LIGAS NÃO-FERROSAS 
 
 
De acordo com SANTOS (2007), as engrenagens de ligas não-ferrosas são 
utilizadas para evitar problemas de corrosão, ou como, por exemplo, em uma coroa 
sem-fim, onde elevadas velocidades de deslizamento devem ser absorvidas e uma 
maior conformabilidade do acoplamento, as ligas de bronze são comumente 
utilizadas. 
 
 
 
 
 
17 
 
 
 
3.4 - ENGRENAGENS DE POLIMEROS 
 
 
As engrenagens de polimeros são utilizados em aplicações com 
carregamento leve segundo SANTOS (2007), para se obter uma operação 
silenciosa, distribuição efetiva de carga devida à baixa rigidez e custo razoável. De 
acordo com o autor, os polímeros podem ser lubrificantes ou preenchidos com 
lubrificantes sólidos em alguns casos, para permitir o funcionamento do 
engrenamento a “seco”. As engrenagens de polímeros podem ser acopladas em 
eixos de aço ou ferro fundido, garantido as características do projeto. 
 
 
CAPÍTULO 4 - FALHAS EM ENGRENAGENS 
 
 
Segundo RODRIGUES (2008), as falhas em engrenagens ocorrem de formas 
variadas, dependendo do tipo de engrenagem, do tipo de transmissão requerida pelo 
sistema e pelo material base do corpo da engrenagem. Como engrenagens têm 
contato contínuo entre dentes, o modo como ocorrem esses contatos é responsável 
pela capacidade de carga que elas oferecem, dependendo da velocidade de contato 
entre dentes e superfícies, pois é esse contato que causa geração de calor. 
Segundo KODA (2009), a pressão de contato e a magnitude cíclica por fadiga 
nos dentes causam as principais influências sobre o desgaste dos dentes, já que as 
cargas operacionais em uma engrenagem estão concentradas em regiões de altas 
tensões, como no diâmetro primitivo e na raiz do dente, onde se concentram as 
tensões de contato e de flexão, respectivamente. 
 
18 
 
 
 
 
Figura 11: Tensões máximas e mínimas nos dentes. 
Fonte: Engrenagens _ Aula 0212 
 
Para RODRIGUES (2008), a classificação do tipo de falha sofrida em uma 
engrenagem é realizada a partir do exame de aparência, tendo a necessidade de 
buscar as reais causas dessa falha que são obtidas através do estudo cinemático e 
cinético do mecanismo, a fim de entender os seus esforços e fazer as devidas 
modificações de projeto. 
Segundo RODRIGUES (2008), a maior parte das falhas em engrenagens tem 
origem ligada à montagem, a lubrificação inadequada e sobrecarga, sendo 
classificadas em quatro classes gerais: desgaste, fadiga, deformação plástica e 
quebras. 
Vários fatores influenciam na falha de uma engrenagem, os principais 
segundo KODA (2009), o uso ou não uso de lubrificante, a escolha do lubrificante 
correto, e o principal, com o desgaste dos dentes, as partículas que se soltam dos 
dentes ficam no meio dos dentes, fazendo com que os dentes se desgastem mais. 
Conclui-se então que as falhas em engrenagens são geralmente ligadas aos 
tópicos citados à cima, mas também podem ocorrer falhas ligadas a erro de projeto 
e de fabricação, mas independente do causador da falha, ela deve ter um tratamento 
corretivo especial, para evitar uma nova quebra, podendo danificar a máquina ou 
 
12
 Disponível em: www.dem.ufba.br/download/ENG444/Engrenagens%20aula2.ppt 
 
 
19 
 
 
 
mecanismo que opera esse conjunto de engrenagens. Segundo COLLINS (2006), o 
mais indicado quando ocorremfalhas em engrenagens é trocar o conjunto de 
engrenagens a qual teve um dano, para garantir que a engrenagem que seja 
colocada no lugar da danificada e se ajuste a outra nova, para garantir uma perfeita 
sincronia entre ambas, caso que não aconteceria se estivesse sendo usadas uma 
nova e uma com desgastes. 
Segundo KODA (2009), para não ocorrerem surpresas quanto à vida útil das 
engrenagens empregadas em determinado mecanismo, deve-se fazer inspeções de 
rotina, verificando folgas, dimensões, trincas superficiais, lascamentos, etc., dados 
que permitem ao responsável pela manutenção prevenir quebras ou desgaste 
excessivo podendo fazer a troca das mesmas antes de ocorrer um problema 
envolvendo todo o mecanismo. 
 
 
4.1 - DESGASTES DOS DENTES 
 
 
O desgaste dos dentes de engrenagens ocorre pelo atrito, como ocorre um 
contato direto entre os dentes na transmissão de potencia e velocidade, acaba 
ocorrendo um desgaste nos dentes gerando perda de material para o meio onde 
está trabalhando. Os mecanismos de desgaste que ocorrem em engrenagens, 
segundo KODA (2009) e RODRIGUES (2008), são classificados em: fadiga de 
contato, adesão, abrasão, corrosão, deformação plástica e quebras. 
 
Figura 12: Dente desgastado. 
Fonte: Curso de Especialização em Manutenção Produtiva Total 13. 
 
 
13
 Curso ministrado pelo Prof. Msc. Luiz Eduardo Miranda Rodrigues, disponível em: 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAH3EAB/manuntencao-engrenagens. 
20 
 
 
 
A fadiga de contato ocorre em circunstâncias normais de trabalho e é a mais 
comum forma de desgaste que ocorre nas engrenagens. Segundo o autor KODA 
(2008), afadiga de contato ocorre geralmente por acumulo de tensões superficiais, 
gerados por tensões cíclicas na superfície. A fadiga de contato fica nítida quando 
começa a surgir micro trincas na superfície do dente, geralmente, ocorrem no 
diâmetro primitivo do dente, onde se concentram as tensões de contato. Quando a 
fadiga superficial fica mais consistente, os dentes podem estar suscetíveis a ruptura, 
podendo gerar danos mais sérios ao mecanismo, então, o ideal é sempre verificar as 
condições superficiais dos dentes, para fazer a troca do conjunto de engrenagens 
antes da ruptura de uma delas. 
 
 
Figura 13: Engrenagem com “pits” 14, originado pela fadiga de contato. 
Fonte: Engrenagens _ Aula 0215. 
 
A adesão acontece em toda a vida útil de uma engrenagem, desde que ela é 
posta a trabalhar, começam a ocorrer esfregamentos entre dente motor e dente 
movido, causando um alisamento da superfície, o que caracteriza a adesão. 
Segundo KODA (2009), a superfície onde ocorre esse contato contínuo chega a ter 
partículas menores que 10µm. A adesão ocorre através do amaciamento da 
superfície, que segundo RODRIGUES (2008), é o processo que ocorre com o 
contato de metal com metal, ele ocorre durante a operação normal das engrenagens 
e sua principal característica é uma superfície do dente muito lisa, resultante do 
atrito entre os dentes quando estão operando. O amaciamento de uma superfície 
ocorre quando as engrenagens trabalham em baixa velocidade e com um filme de 
óleo muito fino, mas em geral, o amaciamento não constitui um problema, podendo 
ser resolvido com a mudança do tipo de óleo lubrificante, escolhendo um com 
viscosidade maior. 
 
14
 Pits: significa buraco, Tradução livre do autor. 
15
 Disponível em: www.dem.ufba.br/download/ENG444/Engrenagens%20aula2.ppt. 
21 
 
 
 
Segundo KODA (2009), a abrasão ocorre pela presença de resíduos que se 
formam a partir do desgaste dos dentes, esses resíduos ficam entre os dentes 
aumentando o desgaste dos dentes em trabalho. Essas partículas quando ficam 
evolvidas no lubrificante intensificam ainda mais o problema, causando um desgaste 
ainda maior. A solução para esse problema seria instalar um filtro de óleo, para 
retirar as impurezas do óleo melhorando o desempenho do óleo e prolongando a 
vida útil das engrenagens. 
O desgaste provocado pela abrasão pode ser classificado em moderado e 
acentuado segundo RODRIGUES (2008), sendo o desgaste moderado apenas o 
deslizamento entre dentes provocado por sobrecarga, dureza insuficiente, ruim 
lubrificação e o desgaste acentuado são semelhantes ao acentuado, mas tem uma 
remoção de material mais rápida e de muito mais material, fazendo com que a vida 
útil da engrenagem seja muito pequena. A causa do desgaste acentuado dos dentes 
ocorre por insuficiência de lubrificação, escolha do óleo inadequado, filtragem 
inadequada, entre outras causas existentes. 
Segundo KODA (2009) e RODRIGUES (2008), a corrosão é a perda de 
material devido a reações químicas ou eletrolíticas na superfície, podem ser geradas 
de diversas formas, desde aditivos do próprio óleo lubrificante até o próprio ar do 
meio de trabalho da engrenagem. 
As deformações plásticas ocorrem segundo RODRIGUES (2008), quando as 
altas tensões de contato junto com o movimento de rolamento e deslizamento dos 
dentes ultrapassam o limite de escoamento do material. Geralmente ocorre quando 
o material da engrenagem é de baixa dureza e não tem tratamento térmico na 
superfície, mas também podem ocorrer por sobrecargas. De acordo com 
RODRIGUES (2008), existem três tipos de deformação plástica que ocorrem em 
engrenagens, o escoamento a frio, o enrugamento e o escoamento direcional. O 
escoamento a frio acontece quando ocorre escoamento de material da superfície do 
dente, o enrugamento forma uma superfície ondulada na superfície do dente, sendo 
comum em engrenagens que tenham passado por um tratamento térmico e o 
escoamento direcional causa vários picos e valos que se formam na direção dos 
dentes. 
 
22 
 
 
 
 
Figura 14: Engrenagem com escoamento a frio. 
Fonte: Curso de Especialização em Manutenção Produtiva Total 16. 
 
Figura 15: Engrenagem com superfície com enrugamento. 
Fonte: Curso de Especialização em Manutenção Produtiva Total 17. 
 
 
Figura 16: Engrenagem com escoamento direcional. 
Fonte: Curso de Especialização em Manutenção Produtiva Total 18. 
 
16
 Curso ministrado pelo Prof. Msc. Luiz Eduardo Miranda Rodrigues, disponível em: 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAH3EAB/manuntencao-engrenagens. 
 
17
 Curso ministrado pelo Prof. Msc. Luiz Eduardo Miranda Rodrigues, disponível em: 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAH3EAB/manuntencao-engrenagens. 
 
18
 Curso ministrado pelo Prof. Msc. Luiz Eduardo Miranda Rodrigues, disponível em: 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAH3EAB/manuntencao-engrenagens. 
 
23 
 
 
 
Por fim temos as quebras de engrenagens, segundo RODRIGUES (2008), 
elas podem ser geradas por fadiga ou por sobrecarga. Quando ocorre uma 
concentração de tensões e aparece uma trinca a falha ocorreu por fadiga, já quando 
ocorrem sobrecargas no sistema geradas por impactos, gripamento de dentes, a 
quebra gerada se classifica como quebra por sobrecarga. 
 
 
Figura 17: Falha por impacto (carga excessiva). 
Fonte: Engrenagens _ Aula 02 19. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
19
 Disponível em: www.dem.ufba.br/download/ENG444/Engrenagens%20aula2.ppt. 
24 
 
 
 
CAPÍTULO 5 - CONCLUSÃO 
 
 
A engrenagem é um dos dispositos mais revolucionarios já inventados até 
hoje, imagine como seria transmitir torque de um eixo a outro sem ter quase perda 
de potencia e sem usar acoplamentos por engrenagem, impossível. Portanto, tudo 
que prescisamos transmitir entre mecanismos, tanto velocidade, torque, potencia, 
como tambem com eixos paralelos, perpendiculares, em ângulo, com linhas de 
centro se cruzando ounão, ou seja, para tudo que necessitamos de uma boa 
transmissão de forças é extremamente indicado o uso das engrenagens. 
A maior preocupação no uso das engrenagens é a vida util das mesmas, isso 
depende do trabalho as quais vão se submetr, ao material usado na fabricação 
como tambem a fabricação delas. Geralmente as falhas ocorridas em engrenagens 
são de origem do deslizamento dos dentes, caso da adesão e deformação plastica, 
casos que podem se tronar rupturas se não tratados, mas geralmente são 
controlados e dão uma vida util a engrenagem maior do que, se ocorresse a abrasão 
ou a corrosão na superficie, por exemplo. 
Tudo que usamos tem ser estudado para ter o maximo de rendimento, e esse 
estudo cai sobre as engrenagens tambem, pois não adianta usar uma engrenagem 
com uma alta dureza e sem proteção contra corrosão em um local de alto calor 
provocado por gases, que a engrenagem vai falhar por corrosão da superficie, ou 
seja, identificar o local de trabalho, a dureza requerida para a aplicação, os possiveis 
problemas gerados com a engrenagem em operação e depois sim, dimensionar o 
material, tratamento superficial, dureza, forma dos dentes,etc.. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
 
CAPÍTULO 6 - REFERÊNCIAS 
 
 
ANDRADE, M. Sc. Alan Sulato de. Elementos de máquinas II AT-102. 2010. 
 
 
CASTRO, Ricardo Millego de. CRITÉRIO DE PROJETO PARA ENGRENAGENS 
HELICOIDAIS APLICADAS EM TRANSMISSÕES MECÂNICAS VEICULARES. 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Escola Politécnica da Universidade 
de São Paulo para a obtenção do título de Mestre em Engenharia Automotiva. 2005. 
 
 
COLLINS, Jack A... Projeto Mecânico de Elementos de Maquinas. Editora LTC, 1ª 
Edição. 2006. 
 
 
Engrenagens _ Aula 02. Disponível em: <www.dem.ufba.br/download/ENG444/ 
Engrenagens%20aula2.ppt>; acessado no dia 05/ 05/ 2011 às 15h. 
 
 
KODA, Fabio. ESTUDO DA FADIGA DE CONTATO EM ENGRENAGENS 
CILÍNDRICAS DE DENTES RETOS. 2009. Dissertação de mestrado apresentada 
na Universidade Tecnológica Federal do Paraná- UTFPR. 
 
 
NICE, Karim. Como funcionam as engrenagens. Engrenagens de dentes retos. 
2009. Disponível em: < http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens2.htm>. 
 
 
NICE, Karim. Como funcionam as engrenagens. Engrenagens helicoidais. 2009. 
Disponível em: < http://ciencia.hsw.uol.com.br/engrenagens3.htm>. 
 
 
RODRIGUES, Prof. Msc. Luis Eduardo Miranda. Curso de Especialização em 
Manutenção Produtiva Total. 2008. 
 
 
SANTOS JÚNIOR, Prof.Dr. Auteliano Antunes. Engrenagens Cilíndricas de 
Dentes Retos. Apostila para o curso: EM 718 – Elementos de Maquinas II. 
Universidade Estadual de Campinas – UNICAMP. 2002. 
 
 
SOUZA, Jefferson. Tipos de enrenagens. 2008. Disponível em: <http://jeffoliveira. 
blogspot.com/2008/10/engrenagem.html>. Acessado em 10/ 05/ 2011 às 15h. 
 
 
26 
 
 
 
Tipos de engrenagens e engrenagens diferentes. Disponível em: 
<http://www.asaber.com.br/tipos-de-engrenagem-engrenagens-diferentes/>. 
Acessado em 10/ 05/ 2011 as 14h. 
 
 
Engrenagem. Disponível em: <http://www.itver.com.br/engrenagens/especiais/ 
index.asp>. Acessado em 10/ 05/ 2011 às 15h. 
 
 
Engrenagem Hipóide. Disponível em: < http://portuguese.alibaba.com/product-
gs/hypoid-gear-356141281.html>. Acessado em 09/ 05/ 2011 às 21h. 
 
 
Engenharia e Mecanica de leonardo da vinci. Disponível em: < http:// 
projectodavinci.blogspot.com/2009/05/elementos-das-invencoes-de-da-vinci.html>. 
Acessado em 11/ 05/ 2011 às 21:30h.