Talvez você desconheça ou nunca tenha notado a presença de uma cremalheira no seu dia a dia. Mas ela está presente na sua rotina, cumprindo sua função, quando você passa pelo portão automático, anda de carro ou pega o elevador, por exemplo.
Basicamente, essa peça mecânica simples é empregada em sistemas de movimentação usuais e em sistemas industriais. É fabricada em variados modelos, materiais e tamanhos. Seu uso garante mais eficácia, precisão e segurança nos processos industriais.
Neste artigo, você vai conhecer como funciona esse dispositivo, seus principais tipos e aplicações. Além disso, vai saber como especificar o produto. Acompanhe.
A cremalheira é uma peça mecânica que consiste em uma barra dentada plana (ou de raio infinito), geralmente retangular, com dentes dispostos de forma paralela ao longo da sua estrutura.
Em conjunto com uma engrenagem, também chamada de pinhão, que possui um passo circular e o mesmo módulo da barra dentada, a cremalheira realiza a transmissão e a conversão de movimento rotativo em movimento linear, e vice-versa. Esse mecanismo também é conhecido como sistema pinhão-cremalheira.
A cremalheira é utilizada para transmissão e transformação do movimento em variados dispositivos e sistemas.
A engrenagem é acoplada a um sistema motor e encaixada em uma cremalheira fixada a um dispositivo que é guiado e movimentado de modo circular e/ou linear. Esse processo permite ajustes precisos e movimentação controlada.
Possui diversas aplicações, como em máquinas industriais, automóveis, elevadores, ferrovias, montanhas-russas, entre outros.
O funcionamento das cremalheiras decorre do engate e interação mecânica entre os seus dentes e os dentes de uma engrenagem (ou pinhão), que possui o mesmo módulo.
Quando a engrenagem é girada, o movimento e ajuste dos seus dentes na cremalheira resulta em um deslocamento linear. E da mesma forma, o inverso também ocorre. A precisão nos encaixes dos dentes é fundamental para garantir uma operação suave e exata do dispositivo.
Os materiais utilizados para fabricar cremalheiras dependem da aplicação e das exigências de desempenho. São eles:
A fabricação de uma cremalheira envolve vários processos dependendo dos requisitos de precisão e resistência. O mais comum consiste na usinagem da barra dentada e pode incluir operações como fresagem e torneamento para formar a estrutura.
Para aumentar a dureza e resistência ao desgaste, a cremalheira pode ser submetida a tratamentos térmicos como têmpera e revenimento. Também podem ser feitas aplicações de revestimentos, como niquelagem ou cromagem.
A cremalheira permite a movimentação precisa de componentes em máquinas e sistemas automatizados. Em máquinas de produção, permite ajustar o posicionamento e o seu deslocamento com maior exatidão e solidez.
Na robótica, ajuda a assegurar a precisão e a flexibilidade dos robôs, para que possam operar movendo-se perfeitamente nas direções necessárias.
A cremalheira é capaz de suportar e transmitir forças significativas, o que é crucial para aplicações industriais que envolvem movimentação de cargas pesadas, que ocorre por exemplo em sistemas de armazenamento e em mecanismos de elevação, como guindastes.
Também podemos listar os seguintes benefícios das cremalheiras no contexto da automação industrial:
As cremalheiras podem variar de material, tamanhos e formatos, isso porque são projetadas para atender a diferentes requisitos e aplicações.
Os dois tipos principais são as de dentes retos e as de dentes inclinados. Eles possuem tipos de acoplamentos diferentes.
Para além da estrutura, se diferenciam nos seguintes aspectos: transmissão de carga, emissão de ruído e custo de fabricação.
A seguir vamos detalhar as características de cada uma delas.
Esse é o tipo mais comercializado, pois sua fabricação é mais simples e mais econômica, assim como sua instalação nas máquinas.
Os cortes dos dentes são feitos perpendicularmente em relação ao eixo da barra, isso significa que são alinhados paralelamente e têm um perfil reto e uniforme. São ajustáveis com engrenagens de dentes retos, gerando uma transmissão direta e simples.
As cremalheiras de dentes retos são usadas em uma maior variedade de aplicações, incluindo máquinas de corte a laser, equipamentos de movimentação de materiais e elevadores.
Também são comumente encontradas em máquinas-ferramentas e sistemas de transporte onde a precisão e robustez são importantes e o nível de ruído não é um fator crítico. Devido ao contato direto e plano entre os dentes, tendem a gerar mais ruído e vibração.
As cremalheiras de dentes inclinados possuem dentes que são cortados em um ângulo em relação ao seu eixo, formando um padrão helicoidal. A peça é acoplada a engrenagens ou rodas helicoidais.
Devido ao ângulo de 20º, produzem mais área para o contato com os dentes do pinhão. Dessa forma, oferecem um pouco mais de resistência mecânica, portanto a capacidade de carga é maior.
O pinhão helicoidal e a cremalheira engrenam de forma mais gradual e contínua, proporcionando uma transmissão de movimento mais suave e eficiente.
É usada em situações que exigem uma operação mais silenciosa e com menos vibração, especialmente em sistemas de alta precisão.
Vale ressaltar que a cremalheira com dentes inclinados, exerce uma força de oposição contrária ao eixo do motor.
Isso não é um problema se, na sua aplicação, a carga for baixa ou se utilizar um redutor planetário – que é construído com rolamentos de contatos angulares para maior capacidade de carga axial e radial.
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A cremalheira é empregada em uma vasta gama de sistemas mecânicos, desempenhando um papel fundamental na movimentação de equipamentos, deslocamentos e posicionamentos de materiais. Os principais são:
Nos elevadores, a cremalheira é parte integrante e essencial do sistema de movimentação que transporta cabines e cargas em trajetórias lineares e verticais, ao longo do trilho de elevação.
Este sistema é conhecido por sua segurança e eficiência, garantindo um movimento suave e controlado.
Nas máquinas-ferramenta, como fresadoras e tornos, a cremalheira é empregada na movimentação de componentes, para guiar as ferramentas ao longo de um eixo linear.
Este mecanismo permite ajustes rápidos e de alta precisão em operações de corte, torneamento e furação, aumentando a produtividade e a qualidade da produção.
Em sistemas de posicionamento, como os utilizados em impressoras 3D e em equipamentos de automação industrial (máquinas CNC), a cremalheira proporciona um controle preciso do movimento de cabeçotes ou plataformas.
Em veículos, especialmente em automóveis, as cremalheiras são usadas em sistemas de direção. O movimento do volante (rotacional) é convertido pelo sistema pinhão-cremalheira em um movimento linear que ajusta as rodas.
Em robôs industriais, a cremalheira é utilizada para movimentos precisos e controlados ao longo de uma trajetória linear, permitindo que eles realizem tarefas como soldagem, montagem e embalagem.
Também permitem que robôs consigam se estender ou retrair para manipular objetos, conduzindo esses movimentos de forma eficaz e precisa.
Em geral, as cremalheiras industriais são destinadas a ambientes internos. Com alta resistência mecânica, essas peças têm boa transmissão de torque e velocidade linear.
As rotações da engrenagem, apesar de baixas, proporcionam velocidade linear mais rápida do que os fusos de esferas.
Por outro lado, é comum a necessidade de redutores planetários quando utilizamos cremalheiras, para a redução da relação da inércia movida versus motora e, desta forma, se obtém maior controle do sistema.
As cremalheiras são muito utilizadas em máquinas tipo CNC router para corte de alumínio, acrílico ou madeira, além de máquinas de corte a plasma e jato de água. Alguns modelos, como o módulo 6 da Kalatec, são destinados a eixos lineares de movimentação de pórticos, devido a sua robustez.
Outra aplicação típica para cremalheiras módulo 6 são elevadores de carga e funiculares de pequeno porte residencial.
Outros usos comuns da cremalheira, em diversos setores, incluem:
O elevador cremalheira pode ser adaptado para diferentes tipos de trabalhos e pode ser montado em diferentes configurações, conforme a necessidade do projeto. O seu sistema robusto e a estrutura fixa oferecem maior segurança para os usuários.
Além de ser um mecanismo capaz de suportar cargas pesadas, ele proporciona um transporte mais eficiente, rápido e contínuo, aumentando a produtividade.
É um equipamento utilizado para o transporte vertical de materiais e pessoas, em setores como:
Para escolher o tamanho correto da cremalheira, é necessário considerar a velocidade linear máxima requerida pelo projeto, além de outros dados como intervalo de tempo, força tangencial, aceleração, etc.
Depois de realizar cálculos para encontrar essas informações, é possível determinar o melhor modelo. Vale ressaltar que quanto menor a carga, menor o módulo e vice-versa.
Para uma especificação segura, é aconselhável contar com o auxílio de uma empresa especialista, como a Kalatec.
O aço é conhecido por sua alta resistência mecânica, o que permite que a cremalheira suporte cargas pesadas e condições de uso rigorosas sem deformar ou quebrar, tornando-as ideais para aplicações em maquinários pesados.
Com esse material, as cremalheiras são fabricadas com alta precisão e são facilmente moldadas, o que garante que os dentes tenham dimensões exatas para um bom funcionamento.
Muitas cremalheiras de aço são tratadas ou revestidas (com galvanização ou pintura) para aumentar sua resistência ao desgaste, o que prolonga sua vida útil, especialmente em aplicações onde há contato constante com outros componentes.
A Kalatec Automação está há mais de 35 anos no mercado, oferecendo uma ampla linha de produtos para automação industrial. Nosso catálogo inclui diferentes módulos de cremalheiras industriais para atender o seu projeto.
As cremalheiras da Kalatec são fabricadas em aço carbono, com perfil trefilado a frio e possuem elevado padrão de qualidade.
Esses produtos são perfeitamente ajustáveis em equipamentos e sistemas, principalmente em casos que demandam alta precisão e muita eficiência.
Consulte o nosso time de especialistas para tirar todas as suas dúvidas.
Concluímos que a cremalheira é um mecanismo ideal para facilitar os processos industriais que envolvam movimentação.
Essa peça opera em deslocamentos com boa transmissão de torque e velocidade, sem contar a alta precisão de posicionamento. Essas características são ideais para aplicação em máquinas CNC, por exemplo.
Diante de tudo que vimos, é fundamental escolher uma cremalheira de qualidade, com um fornecedor reconhecido no setor, como a Kalatec.
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