Caixa de engrenagens helicoidais sem-fim da série S, profissional, com eixo em ângulo reto e baixo ruído, fabricada na China.

Por que escolher uma caixa de engrenagens helicoidais?

A escolha de uma caixa de engrenagens helicoidais é uma decisão importante para qualquer fabricante de máquinas. Ela pode ajudar a reduzir os custos de manutenção, melhorar a produtividade e a eficiência, além de garantir que o equipamento opere de forma silenciosa e eficiente. Ademais, pode ser compacta e fácil de instalar.

Alta produtividade e eficiência

Em comparação com as engrenagens cilíndricas de dentes retos, as engrenagens helicoidais apresentam alta produtividade e eficiência. Isso se deve ao fato de a caixa de engrenagens helicoidal ser mais eficaz na transferência de potência entre configurações em ângulo reto. As engrenagens helicoidais também são mais silenciosas e capazes de suportar cargas maiores. Essas engrenagens são geralmente utilizadas em aplicações de alta carga, como transmissões automotivas.
As principais características das engrenagens helicoidais incluem uma face do dente inclinada, uma maior relação de contato e um funcionamento mais suave. As engrenagens helicoidais também são menos dispendiosas do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. Possuem maior capacidade de transmissão de potência, vida útil mais longa e são mais fáceis de manter.
Existem muitos fatores que afetam a eficiência das caixas de engrenagens helicoidais. Alguns deles incluem o número de estágios, a relação de redução, as condições ambientais e a lubrificação. O número de dentes também influencia a eficiência.
A perda de potência em engrenagens helicoidais deve-se principalmente ao atrito e ao calor. Existem várias abordagens para minimizar essas perdas. Uma delas é analisar as perdas de potência utilizando um método numérico.
Outros fatores que afetam a eficiência dos sistemas helicoidais incluem a velocidade, o ruído e o número de dentes. A quantidade de potência perdida no acoplamento das engrenagens depende da carga.

Baixo consumo de energia

Em comparação com outros tipos de caixas de engrenagens, as caixas de engrenagens helicoidais apresentam baixo consumo de energia. Isso se deve à sua capacidade de suportar cargas maiores, proporcionar um funcionamento suave e serem mais silenciosas. Além disso, exigem menos trocas de óleo e possuem uma vida útil mais longa.
As engrenagens helicoidais possuem dentes especiais cortados em ângulo. Os dentes são projetados para engatar gradualmente, em vez de rapidamente. Elas podem transferir potência entre configurações paralelas e configurações em ângulo reto.
As caixas de engrenagens helicoidais são as mais utilizadas e também as mais eficientes, podendo atingir uma eficiência de 98%. No entanto, são mais caras do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. Podem ser montadas com carcaças preenchidas com óleo. São menos ruidosas e exigem menos manutenção. Operam a temperaturas mais baixas e têm maior capacidade de torque.
As caixas de engrenagens helicoidais são de dois tipos: simples e duplas. No tipo simples, as engrenagens são perpendiculares ao eixo. Elas são geralmente usadas em transmissões automotivas. Também podem ser usadas em transmissões de velocidade constante. No tipo duplo, as faces helicoidais são adjacentes.
As engrenagens helicoidais operam com relações de transmissão mais elevadas, o que aumenta sua eficiência. Elas também são menos ruidosas do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos. São uma boa opção para aplicações que exigem alta capacidade de torque. A eficiência básica das caixas de engrenagens helicoidais varia de 90% a 99,5%. Além disso, são mais fáceis de operar e têm uma vida útil mais longa. São adequadas para uma ampla gama de aplicações.

Tamanho compacto

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Operação silenciosa

Em comparação com engrenagens cilíndricas de dentes retos, as engrenagens helicoidais apresentam melhor capacidade de velocidade e operação mais silenciosa. No entanto, as caixas de engrenagens helicoidais frequentemente apresentam problemas que interrompem sua operação. Essas falhas resultam em aumento dos custos de produtividade. Tais problemas incluem fadiga, lascamento da ponta, trincas e quebra de dentes.
Neste artigo, propomos um novo esquema de processamento de sinais para detectar falhas em caixas de engrenagens em velocidade constante. O método envolve o uso de subtração espectral (SS) para remover o ruído espectral de um sinal. Essa abordagem é amplamente utilizada no processamento de sinais de voz e também para estimar informações de ruído em tempo real. O método foi aplicado com sucesso à análise de falhas em caixas de engrenagens.
A técnica de subtração espectral é aplicada ao erro de transmissão e à característica de frequência da banda lateral. A frequência da banda lateral é igual à frequência de rotação do eixo de entrada. Um método de espectro de envelope quadrado é usado para obter a característica espectral. Em seguida, ela foi usada para obter o sinal de falha correspondente. O método é então comparado com dados de ruído medidos experimentalmente.
É importante notar também que a característica de banda lateral não é estável em diferentes níveis de ruído. O método ideal de seleção da subbanda de demodulação não é óbvio. No entanto, o método proposto consegue obter um valor de amplitude estável mesmo quando a relação sinal-ruído (SNR) é baixa.
Outro fator importante que reduz o ruído é a taxa de sobreposição. A taxa de sobreposição é a soma da taxa de contato transversal e da taxa de contato frontal. Quando a taxa de sobreposição se aproxima de um, o ruído é minimizado.

Desempenho aprimorado em altas velocidades

Seja em aplicações industriais, automotivas ou de geração de energia, as caixas de engrenagens helicoidais oferecem diversas vantagens em relação aos sistemas tradicionais de engrenagens cilíndricas. Essas vantagens incluem menor ruído, maior capacidade de carga e operação mais suave.
Com o objetivo de reduzir o ruído e melhorar o desempenho em altas velocidades, os engenheiros da Parker desenvolveram uma caixa de engrenagens helicoidal mais silenciosa e que produz de 30 a 40% mais torque do que uma engrenagem modificada convencionalmente. Eles também redesenharam os pontos de entrada e saída do dente da engrenagem para aumentar a eficiência e a resistência.
O trem de engrenagens helicoidais de alta velocidade foi testado com uma potência de 5.000 hp. Os testes foram realizados na Instalação de Teste de Trens de Engrenagens Helicoidais de Alta Velocidade do Centro de Pesquisa Glenn da NASA. Os testes foram conduzidos em quatro configurações de projeto diferentes e em múltiplas velocidades do eixo de entrada. Esses testes incluíram o aumento da temperatura da entrada à saída, as temperaturas de desprendimento e a perda de potência do sistema helicoidal.
O primeiro passo foi melhorar a distribuição de carga do par de engrenagens. Isso foi feito modificando a microgeometria de cada engrenagem. Além de modificar a microgeometria de cada dente, o comprimento da linha de contato foi estendido. Isso resultou em uma maior relação de contato entre os dentes.
Outra opção é modificar o pino de montagem do PGS. Esta é uma tarefa complexa devido às restrições de espaço. Para determinar se o pino terá o efeito desejado, é necessário testá-lo em situações reais.

Reduzir custos de manutenção

Em comparação com as engrenagens cilíndricas de dentes retos, as engrenagens helicoidais apresentam diversas vantagens, como menor ruído e vibração, maior capacidade de carga e vida útil mais longa. Além disso, possuem custos de manutenção reduzidos.
As engrenagens helicoidais podem ser divididas em dois tipos principais: helicoidais simples e helicoidais de eixos cruzados. No tipo helicoidal simples, dois ou três dentes estão sempre conectados.
Em engrenagens helicoidais de eixos cruzados, os eixos são inclinados em diversos ângulos. Essas engrenagens são usadas principalmente em transmissões não perpendiculares. Elas podem ter uma capacidade de carga muito baixa, mas oferecem maior resistência e redução de velocidade do que as engrenagens cilíndricas de dentes retos.
O tipo de engrenagem helicoidal dupla possui duas fileiras de dentes simétricas e anguladas. Esse tipo de engrenagem também é conhecido como engrenagem em espinha de peixe. É um projeto ideal para transmissões não perpendiculares.
As engrenagens helicoidais são acondicionadas em carcaças preenchidas com óleo. São redutores de velocidade compactos, utilizados em transmissões automotivas e outras máquinas de transmissão de velocidade. Também são encontradas em caixas de engrenagens industriais.
As engrenagens helicoidais podem ser feitas de materiais sólidos ou semissólidos. Elas podem ser cortadas em um número arbitrário de seções transversais. Isso permite que a hélice seja ajustada para atender às necessidades da aplicação.
É importante escolher a engrenagem correta para sua aplicação. O projeto da engrenagem pode incluir o número de dentes, o tipo de lubrificante, o tratamento da superfície e o ângulo do dente. Também é importante escolher o lubrificante correto, pois ele pode afetar os níveis de ruído e a eficiência da engrenagem.

Editor por CX 2023-05-10