Fundamentos de Correias e Polias

Fundamentos de Correias e Polias (Belts & Pulleys)

Transmissões por correias sincronizadoras (timing belts) e polias são sistemas mecânicos usados para transmitir movimento e potência entre eixos rotativos através de correias flexíveis e polias dentadas. O sistema consiste em dois componentes principais: a correia, que é um laço contínuo flexível feito de material como borracha, e as polias, que são rodas com ranhuras/dentes em torno das quais a correia se apoia. Quando uma polia gira, ela aciona a correia, que por sua vez aciona a outra polia, transferindo movimento e potência de um eixo para o outro.

Uma transmissão por correia e polia. (Fonte da imagem: ReCalc)

Para alterar o torque e a velocidade da entrada para a saída, polias de tamanhos diferentes devem ser usadas. A vantagem mecânica para transmissões por correia, semelhante às engrenagens, é baseada na razão entre o número de dentes da polia de saída e o número de dentes da polia de entrada. Observe que, diferentemente das engrenagens, as polias conectadas giram no mesmo sentido.

Tipos de Correia

Assim como as engrenagens, as correias também possuem um passo (pitch). O passo é definido como a distância entre cada dente da correia. Na FRC, esse passo é tipicamente de 5 mm (HTD / GT2 / RT25). O comprimento primitivo (pitch length) da correia é então o passo (5 mm) multiplicado pelo número de dentes. As correias sempre possuem um número inteiro de dentes, portanto o pitch length será um múltiplo de 5 mm.

Por exemplo, uma correia de 80T terá um comprimento de 400 mm.

As correias também estão disponíveis em várias larguras. Na FRC, você normalmente usará correias de 9 mm ou 15 mm de largura.

Modelando Transmissões por Correia

Para modelar correias, você precisará de dois Featurescripts: o Featurescript Origin Cube e o Featurescript Belt & Chain Gen. Para que o Featurescript Belt & Chain Gen crie a correia, ele precisa do pitch diameter de pelo menos duas polias ou sprockets e da distância correta de centro a centro (C-C), ambos calculados utilizando funções do Featurescript Origin Cube.

Nota

O Origin Cube também possui funcionalidades adicionais para montagens de robôs e mecanismos que serão discutidas em etapas posteriores. Você também pode conferir essas práticas na página de melhores práticas de montagem. A feature Origin Cube deve ser a primeira feature em todos os part studios daqui em diante para que suas funções fiquem disponíveis.

1. Insira a feature Origin Cube usando o Featurescript correspondente. Os exercícios do Stage 1B não necessitam do cubo visual gerado pela feature, por isso podemos desmarcá-lo.

Opções da Feature Origin Cube

2. No seu layout sketch, desenhe dois círculos para representar os pitch diameters das polias. Cote os círculos usando a função #PulleyPD_5mm(# de dentes).

   • #PulleyPD_5mm(n): Calcula o pitch diameter de uma polia de passo 5 mm com n dentes.
   • Ex: #PulleyPD_5mm(18) retorna o pitch diameter de uma polia de 18T com passo de 5 mm.
   Dica

   Isso é tipicamente feito no seu layout sketch porque as distâncias entre eixos conectados por correias serão definidas pela distância entre centros do tamanho de correia COTS mais próximo.

3. Desenhe a linha de centro conectando as polias e defina sua distância C-C alvo. Neste exemplo, nossa distância C-C alvo é de 5”. Certifique-se de que todas as entidades do esboço sejam de construção. Opcionalmente, conecte os círculos com linhas tangentes. Confirme o sketch.

4. Use o Featurescript Belt & Chain Gen para gerar um modelo 3D da correia. O mate connector de plano de referência define a posição da linha de centro da correia. Você pode modificar o mate connector selecionado para deslocar (offset) a localização da correia. Você também pode optar por gerar os dentes da correia, mas isso aumentará significativamente o tempo de reconstrução do CAD e não é recomendado.

5. O Featurescript Belt & Chain Gen indicará o tamanho de correia inteiro mais próximo e o comprimento primitivo (pitch length). Supondo que você mantenha em estoque correias em incrementos de 5T, o tamanho mais próximo é 80T.

6. Modifique a cota C-C para usar a função #BeltCTC_5mm() a fim de obter a distância exata de centro a centro para a correia de 80T. Marcar a caixa Show Expressions permite visualizar o passo da correia, as contagens de dentes das polias e a contagem de dentes da correia.

   • #BeltCTC_5mm(n1, n2, n3): Calcula a distância C-C de uma correia de n1 dentes e passo 5 mm conectando polias com contagens de dentes n2 e n3.
   • Ex: #BeltCTC_5mm(80,18,36) retorna a distância entre centros para uma correia de 80T e 5 mm conectando uma polia de 18T a uma polia de 36T.

Capturando a Intenção do Projeto (Design Intent)

Antes do surgimento desses dois Featurescripts, os projetistas precisavam usar calculadoras online, como o ReCalc, para calcular distâncias C-C. No entanto, esse método não captura a intenção do projeto no CAD, pois depende de copiar e colar um número fixo calculado dentro do layout sketch.

A intenção do projeto é capturada no esboço superior, mas não no inferior.

7. A feature Belt & Chain Gen é atualizada automaticamente e podemos confirmar que a contagem de dentes da correia está correta (80T) e o comprimento primitivo é um múltiplo exato de 5 mm, o que significa que o comprimento da correia é exato e não está sendo arredondado.