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O que é uma caixa de engrenagens helicoidais?

De forma geral, uma engrenagem é uma peça rotativa circular de uma máquina, cuja função é transmitir velocidade e torque. Ela funciona engrenando com outras peças dentadas. Esse tipo de engrenagem é composto por dentes cortados, dentes inseridos e dentes de engrenagem.

Ângulo da hélice

O ângulo típico de uma caixa de engrenagens helicoidais varia de 15 a 30 graus. É comumente utilizada em engrenagens sem-fim e parafusos. O ângulo é importante na conversão de movimento e na transferência de potência.
As caixas de engrenagens helicoidais são adequadas para aplicações de alta carga. Como o engrenamento dos dentes é mais gradual, as caixas de engrenagens helicoidais exigem rolamentos capazes de suportar cargas axiais. De fato, as forças produzidas por engrenagens helicoidais são muito menores do que as de engrenagens cilíndricas de dentes retos. Além disso, as caixas de engrenagens helicoidais costumam ser menos eficientes.
Existem dois sistemas básicos de engrenagens: o sistema de engrenagens cilíndricas de dentes retos e o sistema de engrenagens helicoidais. Esses sistemas são semelhantes em suas funções básicas. No entanto, eles se distinguem por uma série de diferenças importantes. O sistema de engrenagens cilíndricas de dentes retos produz forças de empuxo, enquanto o sistema de engrenagens helicoidais transmite energia por meio de duas configurações axiais. Ambos os sistemas operam a velocidades em torno de 50 m/s.
As engrenagens cilíndricas de dentes retos possuem um passo comum, enquanto as engrenagens helicoidais possuem passos diferentes. O passo das engrenagens helicoidais varia conforme o ângulo da hélice. Isso resulta em uma diferença entre o diâmetro da engrenagem e o das fresas. Essa diferença altera o passo do sistema de módulo radial e aumenta os custos de fabricação.
O ângulo de pressão normal é o ângulo da linha de carga em relação ao plano normal ao eixo do dente. Esse ângulo é às vezes chamado de valor de referência.
As engrenagens helicoidais estão disponíveis em configurações de rotação à esquerda e à direita. Elas são tipicamente caracterizadas por operação silenciosa e maior capacidade de transmissão de potência. Também são apreciadas por suas características de baixo ruído, vibração e aspereza (NVH). São utilizadas nas indústrias de petróleo, alimentícia e de plásticos. Além disso, apresentam maior eficiência do que as engrenagens de ângulo de hélice zero.

Eficiência

A utilização de engrenagens helicoidais em uma caixa de engrenagens oferece diversas vantagens. Elas são mais eficientes, mais silenciosas e mais capazes de lidar com cargas elevadas. No entanto, também são mais caras do que as engrenagens convencionais.
A eficiência de uma caixa de engrenagens helicoidais é calculada medindo-se a eficiência de toda a área de trabalho. Essa medição é feita utilizando uma grade de medição predefinida. O resultado é apresentado por um mapa de contorno de eficiência, que mostra que a eficiência não é uniforme na área de trabalho.
Isso se deve aos ângulos variáveis ​​dos dentes das engrenagens. Também é importante considerar o tamanho do círculo primitivo e o ângulo da hélice. O círculo primitivo é maior para engrenagens helicoidais do que para engrenagens cilíndricas de dentes retos. Isso significa maior área de contato e maior potencial para transmissão de potência entre os eixos paralelos.
Os cálculos de eficiência para sincronizadores são relativamente recentes. O uso de dados de perdas de potência pode ajudar a estimar a precisão desses cálculos.
A eficiência de uma caixa de câmbio depende principalmente da faixa de potência e do torque. Quanto maior a faixa de potência, melhor a eficiência. Quando a faixa de potência é reduzida, a eficiência também diminui. A eficiência cai drasticamente em caixas de câmbio com relações de transmissão longas.
A eficiência de uma caixa de câmbio também depende do tipo de caixa. Normalmente, as engrenagens cilíndricas de dentes retos são as mais eficientes, mas as engrenagens helicoidais também são bastante eficientes. Da mesma forma que um motor elétrico é mais eficiente do que um motor a combustão convencional, as engrenagens helicoidais são mais eficientes do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos.

Aplicações

Diversos setores industriais utilizam caixas de engrenagens helicoidais para diferentes aplicações. Essas engrenagens são usadas principalmente em ambientes industriais pesados, mas também nas indústrias gráficas e de plásticos.
São úteis para transferir movimento entre eixos paralelos e em ângulo reto. As engrenagens helicoidais são mais duráveis ​​e oferecem um funcionamento mais suave do que outros tipos de engrenagens. Também são menos ruidosas e produzem menos atrito.
As aplicações típicas de caixas de engrenagens helicoidais incluem transportadores, resfriadores, britadores e outras aplicações industriais pesadas. Elas também são utilizadas nas indústrias alimentícia, química e gráfica.
Existem dois tipos principais de caixas de engrenagens helicoidais: caixas de engrenagens helicoidais simples e caixas de engrenagens helicoidais duplas. Na caixa de engrenagens simples, os dentes formam um determinado ângulo com o eixo. Na caixa de engrenagens dupla, os dentes formam ângulos opostos.
Ambos os tipos de engrenagem têm suas vantagens. A engrenagem cilíndrica de dentes retos é mais adequada para aplicações de baixa velocidade e também é mais barata de fabricar. No entanto, as engrenagens helicoidais são mais eficientes. Elas também são menos ruidosas e têm maior capacidade de engrenamento.
As engrenagens helicoidais também possuem um diâmetro primitivo maior do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. Por isso, elas suportam cargas maiores e são mais duráveis. A caixa de engrenagens helicoidais também utiliza rolamentos axiais para suportar a força axial. Para garantir um funcionamento suave, as engrenagens helicoidais se engatam gradualmente.
As engrenagens helicoidais também são utilizadas na indústria automotiva. Elas são o tipo de engrenagem mais comum usado no processo de transmissão automotiva.

Dentes espirais versus dentes helicoidais

Dependendo da aplicação, existem dois tipos de engrenagens cônicas: engrenagens helicoidais e engrenagens cônicas com dentes espirais. Elas possuem geometria semelhante, mas desempenhos diferentes. Enquanto as engrenagens helicoidais proporcionam uma operação mais suave e maior capacidade de carga, as engrenagens cônicas com dentes espirais são mais flexíveis, reduzem o risco de superaquecimento e têm uma vida útil mais longa.
As engrenagens helicoidais são usadas principalmente em eixos helicoidais ou cruzados. Elas possuem dentes cortados em um ângulo preciso em relação ao eixo da engrenagem. Proporcionam um funcionamento suave sob cargas pesadas e são utilizadas em altas velocidades. Também podem ser usadas em eixos não paralelos. No entanto, são menos eficientes que as engrenagens cilíndricas de dentes retos.
As engrenagens cilíndricas de dentes retos são usadas principalmente em eixos paralelos. Seus dentes retos são paralelos ao eixo da engrenagem. O contato repentino entre os dentes causa vibração e ruído perceptível. Já as engrenagens helicoidais proporcionam um engate gradual, minimizando a vibração e a folga.
A tensão na raiz das engrenagens helicoidais difere da tensão nas engrenagens cilíndricas de dentes retos. Ela depende do ângulo da hélice e da espessura da alma da engrenagem. O ângulo de pressão dos dentes também afeta os raios de curvatura. Esses fatores influenciam a relação de contato transversal, o que diminui o comprimento da linha de contato.
Engrenagens helicoidais são frequentemente usadas para alterar o ângulo de rotação em 90 graus. Elas também podem ser usadas para eliminar cargas de impacto. Essas engrenagens podem ser usadas em eixos paralelos ou cruzados.

Séries PB e PLB

As caixas de engrenagens helicoidais das séries PB e PLB oferecem uma série de benefícios, incluindo alta densidade de potência e um design modular compacto. Além de oferecerem alto torque de saída, também apresentam baixa manutenção e longa vida útil. Os fabricantes se empenharam em fornecer uma carcaça robusta, um sistema rígido de rosca sem-fim e uma alta relação de redução. Também oferecem opções de entrada de eixo paralelo. Isso significa que você pode usar uma única caixa de engrenagens para acionar um trem completo de engrenagens sincronizadas.
Além de ser uma das caixas de engrenagens mais duráveis ​​disponíveis, também é uma das mais versáteis. De fato, a empresa fabrica diversas variantes de caixas de engrenagens, desde modelos simples até projetos modulares com múltiplas caixas de engrenagens. A alta densidade de potência permite sua operação em espaços industriais reduzidos. As caixas de engrenagens helicoidais das séries PB e PLB estão disponíveis em uma variedade de tamanhos, garantindo que você encontre a solução ideal para sua aplicação. As caixas de engrenagens helicoidais das séries PB e PLB também representam uma opção com excelente custo-benefício para sua próxima aplicação. A empresa também oferece soluções personalizadas para atender às suas necessidades específicas.
A melhor parte é que você pode adquirir essas caixas de engrenagens por um preço que vale cada centavo investido. Os fabricantes também oferecem uma garantia líder no setor. As caixas de engrenagens helicoidais e sem-fim das séries PB e PLB estão disponíveis em diversos tamanhos e configurações para atender às suas necessidades.

Engrenagens em espinha de peixe

A utilização de engrenagens helicoidais em espinha de peixe oferece as vantagens de operação silenciosa em alta velocidade e força axial mínima. Essas engrenagens também podem ser utilizadas em aplicações de máquinas pesadas. No entanto, sua fabricação é mais complexa e dispendiosa.
As engrenagens helicoidais em espinha de peixe são semelhantes às engrenagens helicoidais duplas, exceto pelo fato de não possuírem uma folga central. Originalmente, eram fabricadas por fundição, seguindo um molde preciso.
Atualmente, são caracterizadas por dois conjuntos de dentes de engrenagem que são colados. Possuem uma alta coincidência, o que aumenta a capacidade de carga da caixa de engrenagens. Também reduzem o desgaste e o ruído.
Essas engrenagens são geralmente menores que as engrenagens helicoidais duplas. Isso as torna ideais para aplicações com alta vibração. A grande área de contato reduz a tensão. Elas também possuem alta capacidade de carga. São utilizadas em transmissões, máquinas pesadas e diferenciais.
Engrenagens helicoidais também são usadas em caixas de engrenagens de torque, especialmente aquelas que não possuem um rolamento axial significativo. No entanto, seu uso é menos comum devido às dificuldades de fabricação.
Existem diversas soluções para o problema da fabricação de engrenagens helicoidais em espinha de peixe. Uma solução é utilizar um sulco central para cortar as engrenagens. Outra é empilhar duas engrenagens helicoidais. Outra solução ainda é utilizar máquinas antigas que podem ser reformadas para fabricar engrenagens helicoidais em espinha de peixe.
Engrenagens helicoidais podem ser processadas por meio de fresagem. No entanto, esse método não é aplicável a todos os tipos de engrenagens helicoidais.

Editor por CX 2023-10-21