Entendendo a frequência dos dentes de caça

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Definição: O que é a frequência de dentes de caça?

Frequência de dentes de caça (HTF, também chamada de frequência de fase de montagem ou frequência do maior divisor comum) é uma frequência baixa vibração componente em pares de engrenagens que representa a taxa na qual os mesmos dentes individuais do pinhão e da engrenagem voltam a entrar em contato uns com os outros. Essa frequência é determinada pelo máximo divisor comum (MDC) do número de dentes em cada engrenagem e aparece como uma frequência de modulação, criando faixas laterais ao redor do frequência de engrenamento (GMF).

A frequência de oscilação dos dentes é importante para o diagnóstico, pois a vibração nessa frequência indica problemas em dentes específicos (como um dente trincado, desgaste localizado ou excentricidade), e não na condição geral da engrenagem, ajudando a identificar a localização exata e a natureza dos defeitos.

Base matemática

Método de Cálculo

O HTF é calculado usando o máximo divisor comum (MDC) da contagem de dentes:

Fórmula

• HTF = MDC(N₁, N₂) × RPM_pinhão / 60
• Onde N₁ = número de dentes do pinhão
• N₂ = número de dentes da engrenagem
• MDC = máximo divisor comum de N₁ e N₂

Exemplos

Exemplo 1: Par de dentes de caça

• Pinhão: 23 dentes a 1800 RPM
• Engrenagem: 67 dentes
• MDC(23, 67): 1 (números primos, sem fatores comuns)
• HTF = 1 × 1800 / 60 = 30 Hz (igual à velocidade do eixo do pinhão)
• Significado: Cada dente do pinhão engrena com cada dente da engrenagem antes que o padrão se repita.
• Resultado: Engrenagens de dentes de caça — distribuição ideal de desgaste

Exemplo 2: Par não caçador

• Pinhão: 20 dentes a 1800 RPM
• Engrenagem: 60 dentes
• MDC(20, 60): 20
• HTF = 20 × 1800 / 60 = 600 Hz
• Significado: Os mesmos 20 pares de dentes se encaixam repetidamente.
• Resultado: Padrão de desgaste concentrado nos mesmos dentes

Exemplo 3: Caso Intermediário

• Pinhão: 18 dentes a 3600 RPM
• Engrenagem: 54 dentes
• MDC(18, 54): 18
• HTF = 18 × 3600 / 60 = 1080 Hz
• Padrão: 18 pares diferentes de contato dentário se repetem

Conjuntos de equipamentos para caça versus conjuntos de equipamentos para outros fins

Design de dentes de caça (MDC = 1)

Obtido quando os números dos dentes são relativamente primos (sem fatores comuns):

• Vantagens:
  • Cada dente do pinhão acaba por se encaixar em todos os dentes da engrenagem.
  • Desgaste distribuído uniformemente por todos os dentes.
  • Os erros de fabricação foram compensados pela média.
  • Maior vida útil da engrenagem
  • Preferencial para a maioria das aplicações
• Desvantagens:
  • Defeitos específicos nos dentes criam vibração na velocidade do eixo (HTF = velocidade do eixo)
  • Pode exigir fabricação mais precisa.

Design sem caça (MDC > 1)

Ocorre quando os números dos dentes compartilham fatores comuns:

• Vantagens:
  • Seleção de contagem de dentes mais simples
  • Pode permitir tamanhos de engrenagem padrão
• Desvantagens:
  • Os mesmos dentes se encaixam repetidamente (apenas pares únicos de GCD)
  • O desgaste se concentra nos mesmos pares de dentes.
  • Erros de fabricação em dentes específicos se repetiam a cada ciclo.
  • Vida útil da engrenagem normalmente mais curta
  • Geralmente evitado em projetos de caixas de engrenagens de qualidade.

Assinatura de vibração

HTF como espaçamento de banda lateral

O HTF aparece principalmente como espaçamento de banda lateral em torno do GMF:

• Pico Central: GMF (frequência de engrenamento)
• Bandas laterais: GMF ± HTF, GMF ± 2×HTF, GMF ± 3×HTF
• Interpretação: As faixas laterais no espaçamento HTF indicam defeitos dentários individuais ou excentricidade.
• Amplitude: A amplitude da banda lateral indica a gravidade do defeito localizado.

Padrões de diagnóstico

Um único dente danificado

• Fortes bandas laterais no espaçamento HTF em torno de GMF
• HTF = velocidade do eixo da engrenagem com dente danificado
• Impacto uma vez por revolução da engrenagem defeituosa
• A forma de onda temporal mostra um impulso periódico

Excentricidade da engrenagem

• Bandas laterais HTF devido à excentricidade (montagem excêntrica)
• A profundidade de encaixe dos dentes varia uma vez por revolução.
• Cria modulação de amplitude do GMF
• Corrigível por meio de remontagem ou compensação de excentricidade.

Espaçamento desigual entre os dentes

• Erro de fabricação no espaçamento dos dentes
• Cria padrões que se repetem em HTF
• Pode ser necessária a substituição ou aceitação da engrenagem, caso esteja dentro das tolerâncias.

Diagnóstico Prático

Identificação de engrenagens defeituosas

Determine qual engrenagem (pinhão ou engrenagem principal) apresenta o defeito:

1. Calcule as duas velocidades do eixo: RPM de entrada e saída
2. Meça o espaçamento da banda lateral: Do espectro de vibração
3. Comparar: Se o espaçamento da banda lateral for igual à frequência do eixo de entrada → defeito no pinhão
4. Comparar: Se o espaçamento da banda lateral for igual à frequência do eixo de saída → defeito na engrenagem
5. Conclusão: O espaçamento da banda lateral identifica qual eixo (e, portanto, qual engrenagem) apresenta o problema.

Avaliação da gravidade

• Amplitude da banda lateral: Amplitudes mais elevadas indicam um defeito localizado mais grave.
• Número de bandas laterais: Mais bandas laterais (ordens superiores) indicam pior condição.
• Forma de onda temporal: Um impulso periódico nítido confirma o impacto em cada dente.
• Comparação com GMF: Bandas laterais > 25% da amplitude GMF indicam defeito significativo

Considerações de design

Selecionando os números dos dentes

Melhores práticas para o projeto de engrenagens:

• Use números primos: Garante que MDC = 1 (desenho de dentes de caça)
• Evite fatores comuns: Não use contagens de dentes como 20:60 (MDC=20)
• Exemplos de bons pares: 17:51, 19:57, 23:69 (todos MDC=1)
• Troca: Pode limitar ligeiramente as opções de relação de transmissão.

Quando a não caça é aceitável

• Aplicações de baixa carga onde o desgaste não é crítico
• Conjuntos de engrenagens padrão onde são necessárias relações exatas
• Aplicações de curta duração (distribuição do desgaste menos importante)
• Quando as vantagens de fabricação superam as considerações de desgaste

Relação com outras frequências de engrenagem

Hierarquia de Frequências em Caixas de Engrenagens

• Velocidades do eixo: 1× para entrada e saída (frequências mais baixas)
• HTF: Igual à velocidade do eixo (projeto com oscilação) ou superior (projeto sem oscilação).
• GMF: Número de dentes × velocidade do eixo (frequência primária mais alta)
• Harmônicos GMF: 2×GMF, 3×GMF, etc. (de não-linearidades)

Estratégia de análise de bandas laterais

• Bandas laterais no espaçamento da velocidade do eixo → engrenagem excêntrica ou defeito em um dente individual
• Bandas laterais no espaçamento HTF (se HTF ≠ velocidade do eixo) → problema de padrão de dentes repetitivo
• Sem bandas laterais nítidas → desgaste generalizado ou bom estado da engrenagem

A frequência de oscilação dos dentes, embora seja um aspecto sutil da dinâmica das engrenagens, fornece informações diagnósticas valiosas. Compreender o cálculo da frequência de oscilação dos dentes e reconhecer suas bandas laterais permite identificar com precisão qual engrenagem apresenta defeito e se o problema está em um dente danificado específico ou em uma condição mais distribuída, orientando ações de manutenção direcionadas na solução de problemas em caixas de engrenagens.

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