La transmisión de engranajes helicoidales se compone de un tornillo sin fin y una rueda helicoidal, siendo generalmente el tornillo sin fin la parte activa. El engranaje helicoidal tiene roscas derecha e izquierda, denominándose respectivamente engranajes helicoidales de rosca derecha e izquierda. El tornillo sin fin es un engranaje con uno o más dientes helicoidales que engrana con la rueda helicoidal para formar un par de engranajes de eje escalonado. La superficie de indexación puede ser cilíndrica, cónica o circular, y existen cuatro categorías: tornillo sin fin de Arquímedes, tornillo sin fin de evolvente, tornillo sin fin de perfil recto y tornillo sin fin cilíndrico envolvente cónico.
Ventajas de la transmisión por engranajes helicoidales.
✦ La relación de transmisión de una sola etapa es grande, generalmente i=10~100. En el mecanismo de indexación para la transmisión de potencia, el máximo puede ser superior a 1500.
✦ El mismo engranaje es de contacto lineal, lo que permite soportar una gran potencia.
✦ Estructura compacta, transmisión fluida y bajo nivel de ruido.
✦ Cuando el ángulo de elevación del tornillo sin fin es menor que el ángulo de fricción equivalente entre los engranajes, se produce un autobloqueo con contracarrera, es decir, solo el tornillo sin fin puede accionar la rueda helicoidal, no la rueda helicoidal.
Desventajas del sistema de transmisión por engranajes helicoidales.
✦Con dos ejes perpendiculares, la velocidad lineal de los dos nodos de la rueda es perpendicular, por lo que la velocidad de deslizamiento relativa es grande, lo que facilita el calentamiento y el desgaste.
✦Baja eficiencia, generalmente de 0,7 a 0,8; los engranajes helicoidales con engranajes helicoidales autoblocantes son aún menos eficientes, generalmente menos de 0,5.
¿Tiene unmotor paso a paso con engranaje helicoidal¿Tienen necesariamente un rendimiento de autobloqueo?
No, existen requisitos previos. Cuando el ángulo de avance < ángulo de fricción, elmotor paso a paso con engranaje helicoidalPuede ser autoblocante.
Normalmente, cuando se selecciona un motor paso a paso con reductor de engranajes, el usuario debe utilizar protección contra fallos de alimentación o un motor con freno, por lo que se seleccionará un motor con reductor de engranajes con freno para lograr el propósito de detenerlo, pero no significa una parada absoluta, todavía hay un poco de inercia.
¿Qué es el autobloqueo?El concepto de autobloqueo implica que, independientemente de la fuerza aplicada o la inercia, si la parte activa deja de funcionar, la máquina completa se puede frenar. Los motores paso a paso con engranajes helicoidales poseen esta capacidad de autobloqueo. Los motores paso a paso con engranajes convencionales carecen de esta capacidad, mientras que los reductores de engranajes helicoidales con relaciones de velocidad de 1:30 o superiores ofrecen un autobloqueo fiable. Cuanto mayor sea la relación de reducción, mejor será el autobloqueo.
¿Cómo elegir la relación de reducción para garantizar el autobloqueo del motor paso a paso de engranaje helicoidal?
1. Si el coeficiente de fricción del engranaje helicoidal es 0,6, el ángulo de guía del engranaje helicoidal es menor que 3°29′11″, lo que indica autobloqueo, y viceversa.
2. Si el coeficiente de fricción del engranaje helicoidal es 0,7, el ángulo de guía del engranaje helicoidal es menor a 4°03′57″, lo que indica autobloqueo, y viceversa.
3. Cuando el coeficiente de fricción de la rueda helicoidal es 0,8, el ángulo de avance del tornillo sin fin es menor que 4°38′39″, es decir, autobloqueante, y viceversa.
Cuando el ángulo de avance del tornillo sin fin es menor que el ángulo de fricción equivalente entre los dientes de la rueda dentada, el mecanismo del motor paso a paso reductor tiene autobloqueo, lo que permite el autobloqueo inverso; es decir, solo el tornillo sin fin puede accionar la rueda helicoidal, pero no al revés. Generalmente, en el diseño de maquinaria pesada, los diseñadores tienden a utilizar el mecanismo de engranaje helicoidal con autobloqueo, ya que su autobloqueo inverso puede desempeñar un papel muy importante en la protección de seguridad.
Fórmula de cálculo de la rueda helicoidal y el engranaje helicoidal.
1. Relación de transmisión = número de dientes del engranaje helicoidal ÷ número de cabezas del tornillo sin fin
2、Distancia entre centros = (paso de la rueda helicoidal + paso del engranaje helicoidal) ÷ 2
3. Diámetro de la rueda helicoidal = (número de dientes + 2) × módulo
4. Paso de la rueda helicoidal = módulo × número de dientes
5. Paso del gusano = diámetro exterior del gusano - 2 × módulo
6. Guía del gusano = π × módulo × cabeza
7. Ángulo de hélice (ángulo guía) tgB = (módulo × número de cabezas) ÷ paso del tornillo sin fin
8. Cable del gusano = π × módulo × cabezal
9. Módulo = diámetro del círculo de indexación / número de dientes
Número de cabezas del gusano: gusano de una sola cabeza (solo hay una hélice en el gusano, es decir, el gusano gira durante una semana y la rueda helicoidal gira a través de un diente); gusano de dos cabezas (hay dos hélices en el gusano, es decir, el gusano gira durante una semana y la rueda helicoidal gira a través de dos dientes).
El módulo es el tamaño de la hélice del tornillo; es decir, cuanto mayor sea el módulo, mayor será la hélice del tornillo.
El factor de diámetro es el grosor del tornillo.
Módulo: El círculo de indexación de un engranaje es el punto de referencia para diseñar y calcular las dimensiones de cada parte del engranaje, y la circunferencia del círculo de indexación del engranaje = πd = zp, por lo que el diámetro del círculo de indexación
d=zp/π
Dado que π es un número irracional en la ecuación anterior, no resulta conveniente utilizar el círculo índice como referencia. Para facilitar el cálculo, la fabricación y la inspección, la relación p/π se especifica ahora artificialmente con algunos valores simples, y esta relación se denomina módulo, expresado como m.
Tipos de engranajes helicoidales
Según su forma, el tornillo sin fin se puede clasificar en cilíndrico, anular y cónico. De todos ellos, el cilíndrico es el más utilizado.
Los engranajes helicoidales cilíndricos convencionales se mecanizan generalmente en el torno con una herramienta de torneado de hoja recta. Variando la posición de instalación de la herramienta y la herramienta utilizada, se pueden obtener cuatro tipos de engranajes helicoidales con diferentes perfiles de dientes en la sección transversal del eje vertical: engranajes helicoidales de evolvente (tipo ZI), engranajes helicoidales de Arquímedes (tipo ZA), engranajes helicoidales de perfil recto (ZN) y engranajes helicoidales cilíndricos envolventes cónicos (ZK).
Gusano involuto (tipo ZI)- El plano de la cuchilla es tangente al cilindro de la base del tornillo sin fin, y los dientes de los extremos son de perfil evolvente, adecuados para mayor velocidad y mayor potencia.
Gusano arquimediano (tipo ZA)- El perfil del diente perpendicular al plano del eje es un tornillo de Arquímedes, y el perfil del diente en el plano que pasa por el eje es recto, de procesamiento simple y baja precisión. (Engranaje helicoidal de perfil recto axial).
Gusano de perfil recto normal (ZN)- Se puede utilizar para rectificar dientes con una muela abrasiva modificada, el procesamiento es sencillo, se usa a menudo para tornillos sin fin de múltiples cabezales, eficiencia de transmisión de hasta 0,9.
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Fecha de publicación: 30 de enero de 2023