A história da engrenagem helicoidal e suas aplicações
Os dentes de uma engrenagem helicoidal são colocados em um ângulo (em relação ao eixo da engrenagem) e assumem a forma de uma hélice. Isso permite que os dentes se encaixem progressivamente, primeiro com contato pontual e progredindo para contato de linha à medida que o engate se desenvolve. Menos ruído é uma das vantagens mais óbvias das engrenagens helicoidais sobre as engrenagens retas, especialmente em velocidades médias a altas. Além disso, com engrenagens helicoidais, vários dentes estão sempre em malha, resultando em menor esforço em cada dente individual. Isso causa uma transferência mais suave de forças de um dente para o próximo, reduzindo vibrações, cargas de choque e desgaste.
No entanto, o ângulo inclinado dos dentes gera contato deslizante entre os dentes, resultando em forças axiais e calor, reduzindo a eficiência. Essas forças axiais são importantes na escolha de rolamentos para engrenagens helicoidais. As engrenagens helicoidais requerem rolamentos axiais ou de rolos, que geralmente são maiores (e mais caros) do que os rolamentos básicos usados com engrenagens retas, pois devem suportar forças radiais e axiais. O tamanho da tangente do ângulo da hélice afeta as forças axiais. Apesar do fato de que ângulos de hélice maiores permitem movimentos mais rápidos e suaves, o ângulo de hélice é geralmente limitado a 45 graus devido à geração de forças axiais.
As tensões axiais das engrenagens helicoidais podem ser atenuadas empregando engrenagens helicoidais duplas ou em espinha de peixe. Essas configurações parecem ser duas engrenagens helicoidais com mãos opostas colocadas de costas, mas na verdade são usinadas a partir da mesma engrenagem. (A diferença entre os dois tipos é que as engrenagens helicoidais duplas contêm uma ranhura entre os dentes no centro, enquanto as engrenagens em espinha de peixe não.) Como as pressões axiais em cada par de dentes são anuladas por esse design, maiores ângulos de hélice podem ser utilizado. Também elimina a necessidade de rolamentos axiais.
Além do movimento mais suave, melhores capacidades de velocidade e menos ruído, as engrenagens helicoidais têm a vantagem de poderem ser utilizadas com eixos paralelos ou não paralelos (cruzados). Engrenagens helicoidais com eixos paralelos requerem o mesmo ângulo de hélice que engrenagens helicoidais com mãos opostas (ou seja, dentes destros vs. dentes de mão esquerda).
Ao usar engrenagens helicoidais cruzadas, elas podem ser da mesma mão ou de mãos opostas. O total dos ângulos da hélice deve corresponder ao ângulo entre os eixos se as engrenagens tiverem as mesmas mãos. Engrenagens helicoidais cruzadas com eixos perpendiculares (ou seja, 90 graus) são o exemplo mais típico disso. Ambas as engrenagens têm a mesma mão e seus ângulos de hélice somam 90 graus. O ângulo entre os eixos deve ser igual à diferença entre os ângulos da hélice em configurações com mãos opostas. Engrenagens helicoidais cruzadas proporcionam maior liberdade de projeto, mas como o contato entre os dentes está mais próximo do ponto de contato do que do contato de linha, elas têm menor capacidade de força do que as versões de eixo paralelo.
Nos casos em que as engrenagens de dentes retos são adequadas, mas os eixos não são paralelos, as engrenagens helicoidais são frequentemente a escolha padrão. Eles também são utilizados em situações que exigem altas velocidades ou cargas. Eles geralmente fornecem uma operação mais suave e silenciosa do que as engrenagens de dentes retos, independentemente da carga ou velocidade.
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