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Como escolher uma caixa de engrenagens helicoidais

A escolha da melhor caixa de engrenagens helicoidais depende do tipo de aplicação para a qual você deseja utilizá-la. Será necessário considerar as relações de contato e o total de mudanças de perfil requeridas.

Engrenagens cilíndricas de dentes retos são mais eficientes do que engrenagens helicoidais.

Em comparação com as engrenagens helicoidais, as engrenagens cilíndricas de dentes retos possuem dentes retos paralelos ao eixo da engrenagem. Por serem mais eficientes, as engrenagens cilíndricas de dentes retos são frequentemente utilizadas em aplicações de baixa velocidade. No entanto, as engrenagens helicoidais são mais adequadas para aplicações de baixo ruído e alta velocidade. Apesar de suas vantagens, as engrenagens cilíndricas de dentes retos também são utilizadas em alguns dispositivos.
As engrenagens cilíndricas de dentes retos não são tão resistentes quanto outros tipos de engrenagens. Elas são menos eficientes na transmissão de potência em longas distâncias e geram muito ruído em altas velocidades. Além disso, impõem uma carga radial nos rolamentos e produzem vibrações significativas que podem limitar a velocidade máxima de operação.
As engrenagens helicoidais são mais eficientes na transferência de cargas. Elas são utilizadas em diversas aplicações, incluindo transmissões de automóveis, elevadores e esteiras transportadoras. As engrenagens helicoidais também geram grandes quantidades de empuxo e são mais silenciosas do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos.
Ao contrário das engrenagens cilíndricas de dentes retos, as engrenagens helicoidais utilizam rolamentos para suportar a carga axial. Elas também possuem mais dentes, o que lhes permite suportar cargas maiores do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. Além disso, podem ser utilizadas em eixos não paralelos.
As engrenagens helicoidais são geralmente usadas em sistemas mecânicos de alta velocidade. Elas também apresentam menor desgaste nos dentes individuais e são mais silenciosas do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos.
As engrenagens helicoidais são um aprimoramento das engrenagens cilíndricas de dentes retos. Elas também são usadas na indústria gráfica, em elevadores e em caixas de câmbio para automóveis. Frequentemente, são utilizadas em conjunto com uma engrenagem sem-fim para distribuir a carga. Possuem maior capacidade de velocidade, mas não são tão eficientes quanto as engrenagens cilíndricas de dentes retos. São utilizadas em alguns sistemas mecânicos de alta velocidade por gerarem menos ruído e vibração.
Engrenagens cilíndricas de dentes retos são comumente usadas em aplicações de baixa velocidade, como em sistemas de cremalheira e pinhão. Seu design as torna mais eficientes na transmissão de potência, mas são menos resistentes do que as engrenagens helicoidais.
O espaço de projeto é limitado com base na distância entre centros necessária, na relação de transmissão desejada e na soma das alterações de perfil.
Utilizando parâmetros derivados estatisticamente, os autores realizaram uma otimização multiobjetivo do deslocamento de perfil de duas engrenagens cilíndricas externas. O principal objetivo deste estudo foi maximizar a eficiência e minimizar a quantidade de potência perdida no espaço otimizado.
Para isso, os autores utilizaram um algoritmo de otimização multiobjetivo que incluía todos os aspectos da mudança de perfil ideal. O algoritmo avalia a função objetivo ao longo de uma série de gerações para determinar a melhor solução.
O algoritmo de otimização multiobjetivo foi baseado em um algoritmo de otimização validado. Este algoritmo combina a estimativa analítica das cargas de pressão com um método eficaz para o cálculo das deformações da caixa de engrenagens. Utilizando as fórmulas mencionadas, os autores conseguiram identificar uma solução viável. Os cálculos numéricos também demonstraram que os coeficientes de deslizamento específicos correspondentes estavam perfeitamente balanceados.
Para identificar o método mais eficiente para determinar a mudança de perfil, os autores selecionaram o método mais eficiente com base nos objetivos de eficiência e massa. O objetivo de eficiência foi considerado o mais importante, dado o pequeno tamanho do espaço de otimização resultante. Esse objetivo é útil para reduzir falhas por desgaste.

O maior tratamento térmico aplicado a uma engrenagem cilíndrica é a cementação. A norma ISO/TR 4467:1982 fornece um guia prático para engrenagens. Os maiores raios do pinhão e da coroa são rb1 e rb2, respectivamente. A relação entre a largura do dente e o diâmetro do círculo base do pinhão é normalmente definida como inferior a 1.
A velocidade de deslizamento aumenta à medida que a distância do ponto de arremesso aumenta na linha de ação.
A deflexão do perfil involuto de uma engrenagem helicoidal ocorre devido à carga aplicada aos dentes. No entanto, o ângulo de pressão ideal para a engrenagem ainda não é conhecido.
O ângulo de pressão correto para uma engrenagem helicoidal não pode ser calculado sem um modelo de superfície. Assumindo que a pressão seja uniforme ao longo do perfil, um ângulo de pressão de 20° seria uma boa estimativa. No entanto, isso exigiria um modelo matemático que pode ser derivado da equação de desgaste de Archard.
Em geral, o ângulo de pressão será influenciado pelo diâmetro, bem como pela geometria do engrenamento. É importante conhecer o ângulo real de uma engrenagem helicoidal, pois isso afetará a curvatura do perfil, a força normal e a força radial.
A melhor maneira de medir o ângulo de pressão é considerar o diâmetro primitivo teórico. Se o diâmetro primitivo for pequeno, o ângulo real será menor. Isso causará uma folga entre os flancos. No entanto, também pode causar deformação da engrenagem, levando a um comportamento de trabalho inesperado.
Uma tangente interessante é o plano primitivo, um plano imaginário tangente às superfícies primitivas. O plano primitivo é o plano perpendicular ao plano axial da seção transversal da engrenagem. Geralmente, ele é usado como ponto de referência para calcular o ângulo de pressão transversal.
O ângulo de pressão de trabalho é o ângulo da linha de pressão do engrenamento da engrenagem. Esse ângulo é o mesmo que o ângulo de pressão de referência, mas o comprimento da linha de contato é reduzido.
A melhor maneira de calcular o ângulo de pressão de trabalho é usar a linha de pressão do engrenamento da engrenagem. Isso fornecerá um valor mais preciso. O ângulo real da linha de pressão também está relacionado à relação de transmissão. Essa relação geralmente é fornecida como a relação nominal das velocidades angulares. As velocidades reais irão flutuar em torno dessa relação.

Recorte na raiz do dente de uma engrenagem helicoidal

A presença de um rebaixo na raiz do pinhão pode afetar a distribuição da carga ao longo da linha de contato das engrenagens helicoidais. Isso pode resultar em cargas superiores às nominais em alguns dentes e ruído modulado em amplitude.
A raiz do dente é afetada por diversos fatores, incluindo o formato da ferramenta de corte. Essa ferramenta deve ser projetada para evitar retenções sem reduzir o número de dentes. Isso é obtido por um processo chamado desbaste de perfil.
A mudança de perfil ocorre quando a ferramenta de corte altera a profundidade, evitando assim um rebaixo. É frequentemente utilizada no processo de fabricação para obter uma maior taxa de sobreposição. Quanto maior a taxa de sobreposição, menor a variação entre as linhas de contato. Isso reduz as cargas dinâmicas nos dentes e, consequentemente, o ruído.
A mudança de perfil está mais frequentemente associada à ponta da ferramenta de corte. Este é o ponto onde o perfil involuto sai da engrenagem, antes que a ponta comece a afunilar. O perfil involuto pode ser definido para cada seção transversal da largura da face da engrenagem. O ponto limite é um ponto de tangência entre os perfis involuto e da raiz.
A evolvente de um círculo é uma forma comum de definir o perfil de um dente de engrenagem. A evolvente é a trajetória descrita pelo ponto na linha ao rolar sobre um círculo. É uma característica útil para engrenagens cilíndricas com perfil em evolvente.
O ângulo da hélice também é importante para a engrenagem helicoidal. Ele permite maior capacidade de contato e aumenta a capacidade de flexão da engrenagem. Deve ser incluído nas especificações dos dentes helicoidais. O ângulo deve ser mensurável e incluir o sinal (+-).
A resistência à flexão de um dente depende do formato da raiz. Uma grande área retentiva reduz a resistência do dente.

proporções de contato

Seja em regime dinâmico ou permanente, a relação de contato é um fator crucial em uma caixa de engrenagens helicoidais. A relação de contato total define o número médio de dentes em contato no plano de ação. Ela é calculada multiplicando-se a relação de contato transversal pela relação de sobreposição. A relação de sobreposição é sempre diferente de zero.
A relação de contato total deve ser de 1,0 ou superior para uma rotação em velocidade constante no lado acionado. Sabe-se que engrenagens com uma baixa relação de contato total reduzem a velocidade de rotação da engrenagem acionada. A relação de contato total é influenciada pelo comprimento da linha de contato. Uma alta relação de contato é uma boa escolha para cargas dinâmicas.
Uma baixa taxa de contato resulta em maior deslocamento do perfil e maior nível de ruído. Se a taxa de contato for muito alta, pode causar velocidade de deslizamento excessiva do EAP (ponto de ancoragem eletromagnético) e provocar desgaste por atrito. Além disso, uma distribuição desigual da carga resulta em vibrações com modulação de amplitude.
Uma engrenagem helicoidal é um par de engrenagens cilíndricas de dentes retos e finos. As engrenagens são dispostas em camadas num plano paralelo à largura da face dos dentes. Cada dente entra em contato com o flanco do dente seguinte. O flanco do dente da engrenagem helicoidal é uma superfície tridimensional tangente aos círculos de base das engrenagens.
O formato do dente da engrenagem helicoidal também é um fator crucial na relação de contato. O formato do dente é projetado em função da peça de trabalho, das ferramentas, dos coeficientes de dedendum, das forças exercidas sobre o dente e da rigidez à flexão do dente. O formato do dente da engrenagem também deve estar relacionado à cinemática da superfície do dente e às modificações da microgeometria.
O perfil ativo é uma região do perfil involuto entre os pontos inicial e final. Um perfil de dente que satisfaz a lei básica de funcionamento dos dentes de engrenagem é frequentemente chamado de perfil conjugado.

Editor por CX 2023-06-08