Reductor de velocidad de engranajes cónicos helicoidales serie F, de gran venta en China, para maquinaria de ingeniería. Diseño de engranajes helicoidales.

Cómo elegir una caja de engranajes helicoidales

La elección de la mejor caja de engranajes helicoidales depende del tipo de aplicación para la que se vaya a utilizar. Deberá tener en cuenta las relaciones de contacto y el número total de cambios de perfil necesarios.

Los engranajes rectos son más eficientes que los engranajes helicoidales.

En comparación con los engranajes helicoidales, los engranajes rectos tienen dientes rectos paralelos al eje del engranaje. Debido a su mayor eficiencia, los engranajes rectos se utilizan con frecuencia en aplicaciones de baja velocidad. Sin embargo, los engranajes helicoidales son más adecuados para aplicaciones de alta velocidad y bajo nivel de ruido. A pesar de sus ventajas, los engranajes rectos también se utilizan en algunos dispositivos.
Los engranajes rectos no son tan resistentes como otros tipos de engranajes. Son menos eficientes en la transmisión de potencia a largas distancias y generan demasiado ruido a altas velocidades. Además, ejercen una carga radial sobre los cojinetes y producen vibraciones significativas que pueden limitar la velocidad máxima de funcionamiento.
Los engranajes helicoidales son más eficaces para la transmisión de cargas. Se utilizan en diversas aplicaciones, como transmisiones de automóviles, ascensores y cintas transportadoras. Además, generan un gran empuje y son más silenciosos que los engranajes rectos.
A diferencia de los engranajes rectos, los engranajes helicoidales utilizan cojinetes para soportar su carga axial. Además, tienen más dientes, por lo que pueden soportar mayor carga que los engranajes rectos. También se pueden usar en ejes no paralelos.
Los engranajes helicoidales se utilizan generalmente en sistemas mecánicos de alta velocidad. Además, presentan menor desgaste en los dientes individuales y funcionan de forma más silenciosa que los engranajes rectos.
Los engranajes helicoidales son una versión mejorada de los engranajes rectos. También se utilizan en la industria gráfica, ascensores y cajas de cambios para automóviles. A menudo se emplean junto con un engranaje de tornillo sin fin para distribuir la carga. Tienen una mayor capacidad de velocidad, pero no son tan eficientes como los engranajes rectos. Se utilizan en algunos sistemas mecánicos de alta velocidad porque generan menos ruido y vibración.
Los engranajes rectos se utilizan habitualmente en aplicaciones de baja velocidad, como en sistemas de cremallera y piñón. Su diseño los hace más eficientes en la transmisión de potencia, pero son menos resistentes que los engranajes helicoidales.
El espacio de diseño está limitado en función de la distancia entre centros requerida, la relación de transmisión objetivo y la suma de los cambios de perfil.
Utilizando parámetros derivados estadísticamente, los autores realizaron una optimización multiobjetivo del desplazamiento del perfil de dos engranajes cilíndricos externos. El objetivo principal de este estudio fue maximizar la eficiencia y minimizar la cantidad de potencia perdida en el espacio optimizado.
Para ello, los autores utilizaron un algoritmo de optimización multiobjetivo que abarcaba todos los aspectos del desplazamiento óptimo del perfil. El algoritmo evalúa la función objetivo a lo largo de varias generaciones para determinar la mejor solución.
El algoritmo de optimización multiobjetivo se basó en un algoritmo de optimización ya validado. Este algoritmo combina la estimación analítica de las cargas de presión con un método eficaz para calcular las deformaciones de la carcasa del engranaje. Mediante las fórmulas mencionadas, los autores lograron identificar una solución viable. Los cálculos numéricos también demostraron que los coeficientes de deslizamiento específicos correspondientes estaban perfectamente equilibrados.
Para identificar el método más eficiente para determinar el desplazamiento del perfil, los autores seleccionaron el método más eficiente en función de los objetivos de eficiencia y masa. El objetivo de eficiencia se consideró el más importante dado el reducido tamaño del espacio de optimización resultante. Este objetivo es útil para reducir las fallas por desgaste.

El tratamiento térmico más frecuente en un engranaje cilíndrico es el endurecimiento superficial. La norma ISO/TR 4467:1982 ofrece una guía práctica para engranajes. Los radios máximos del piñón y la rueda son rb1 y rb2, respectivamente. La relación entre el ancho del diente y el diámetro del círculo base del piñón suele ser inferior a 1.
La velocidad de deslizamiento aumenta a medida que aumenta la distancia desde el punto de inflexión en la línea de acción.
Las deformaciones del perfil evolvente de un engranaje helicoidal se producen debido a la carga sobre los dientes. Sin embargo, se desconoce el ángulo de presión óptimo para dicho engranaje.
El ángulo de presión correcto para un engranaje helicoidal no se puede calcular sin un modelo de superficie. Suponiendo que la presión sea uniforme en todo el perfil, un ángulo de presión de 20° sería una buena opción. Sin embargo, esto requeriría un modelo matemático que se puede derivar de la ecuación de desgaste de Archard.
En general, el ángulo de presión se ve influenciado por el diámetro y la geometría del engranaje. Es importante conocer el ángulo real de un engranaje helicoidal, ya que esto afecta la curvatura del perfil, la fuerza normal y la fuerza radial.
La mejor manera de medir el ángulo de presión es considerar el diámetro primitivo teórico. Si el diámetro primitivo es pequeño, el ángulo real será menor. Esto provocará una separación entre los flancos. Sin embargo, también puede causar la deformación del engranaje, lo que conlleva un comportamiento de funcionamiento inesperado.
Un plano tangente interesante es el plano primitivo, un plano imaginario tangente a las superficies primitivas. El plano primitivo es el plano perpendicular al plano axial de la sección transversal del engranaje. Generalmente se utiliza como punto de referencia para calcular el ángulo de presión transversal.
El ángulo de presión de trabajo es el ángulo de la línea de presión del engranaje. Este ángulo es igual al ángulo de presión de referencia, pero la longitud de la línea de contacto se reduce.
La mejor manera de calcular el ángulo de presión de trabajo es utilizando la línea de presión del engranaje. Esto proporcionará un valor más preciso. El ángulo real de la línea de presión también está relacionado con la relación de transmisión. Esta relación se suele expresar como la relación nominal de velocidades angulares. Las velocidades reales fluctuarán alrededor de esta relación.

Socavación de la raíz de un diente de engranaje helicoidal

La presencia de un rebaje en la raíz del piñón puede afectar la distribución de la carga a lo largo de la línea de contacto de los engranajes helicoidales. Esto puede provocar cargas superiores a las nominales en algunos dientes y ruido modulado en amplitud.
La raíz del diente se ve afectada por diversos factores, incluida la forma de la herramienta de corte. Esta herramienta debe diseñarse para evitar la socavación sin reducir el número de dientes. Esto se logra mediante un proceso denominado modificación del perfil.
El cambio de perfil se produce cuando la herramienta de corte modifica su profundidad, evitando así el socavado. Se utiliza frecuentemente en el proceso de fabricación para lograr una mayor superposición. Cuanto mayor sea la superposición, menor será la variación entre las líneas de contacto. Esto reduce las cargas dinámicas en los dientes y disminuye el ruido.
El cambio de perfil se asocia con mayor frecuencia a la punta de la herramienta de corte. Este es el punto donde el perfil de evolvente sale del engranaje, antes de que la punta comience a estrecharse. El perfil de evolvente se puede definir para cada sección transversal del ancho de la cara del engranaje. El punto límite es un punto de tangencia entre los perfiles de evolvente y raíz.
La evolvente de un círculo es una forma común de definir el perfil de un diente de engranaje. La evolvente es la trayectoria que describe un punto sobre la línea al rodar sobre un círculo. Es una característica útil para engranajes cilíndricos de evolvente.
El ángulo de hélice también es importante para el engranaje helicoidal. Permite una mayor capacidad de contacto y aumenta la resistencia a la flexión del engranaje. Debe incluirse en las especificaciones de los dientes helicoidales. El ángulo debe ser medible e incluir el signo (+-).
La resistencia a la flexión de un diente depende de la forma de la raíz. Una socavación pronunciada reduce la resistencia del diente.

Relaciones de contacto

Tanto en engranajes helicoidales dinámicos como en régimen estacionario, la relación de contacto es un factor clave. Esta relación define el número promedio de dientes en contacto en el plano de acción y se calcula multiplicando la relación de contacto transversal por la relación de solapamiento. La relación de solapamiento siempre es distinta de cero.
La relación de contacto total debe ser igual o superior a 1,0 para lograr una rotación a velocidad constante en el lado accionado. Se sabe que los engranajes con una baja relación de contacto total ralentizan la rotación del engranaje accionado. La relación de contacto total se ve influenciada por la longitud de la línea de contacto. Una alta relación de contacto es una buena opción para cargas dinámicas.
Una baja relación de contacto produce un mayor desplazamiento del perfil y un mayor nivel de ruido. Si la relación de contacto es demasiado alta, puede provocar una velocidad de deslizamiento excesiva del EAP y causar rozaduras. Además, una distribución desigual de la carga genera vibraciones moduladas en amplitud.
Un engranaje helicoidal es un par de engranajes rectos delgados. Los dientes están dispuestos en capas en un plano paralelo al ancho de la cara de cada diente. Cada diente entra en contacto con el flanco del diente contiguo. El flanco del diente del engranaje helicoidal es una superficie tridimensional tangente a los círculos base de los engranajes.
La forma del diente del engranaje helicoidal es un factor clave en la relación de contacto. El diseño del diente se basa en la pieza de trabajo, las herramientas, los coeficientes de dedendum, las fuerzas que actúan sobre él y su rigidez a la flexión. Asimismo, la forma del diente debe estar relacionada con la cinemática de su superficie y las modificaciones de su microgeometría.
El perfil activo es una región del perfil de evolvente entre los puntos inicial y final. Un perfil de diente que satisface la ley básica de acción de los dientes de engranaje se denomina a menudo perfil conjugado.

editor by CX 2023-06-08