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Engrenagens helicoidais para acionamentos de \u00e2ngulo reto com rota\u00e7\u00e3o \u00e0 direita<\/h2>\n
Engrenagens helicoidais s\u00e3o utilizadas em sistemas mec\u00e2nicos para transmitir torque. A engrenagem c\u00f4nica \u00e9 um tipo espec\u00edfico de engrenagem helicoidal. Ela \u00e9 composta por duas engrenagens que se engrenam entre si. Ambas as engrenagens s\u00e3o conectadas por um rolamento. As duas engrenagens devem estar alinhadas para que o empuxo negativo as pressione uma contra a outra. Se houver folga axial no rolamento, o engrenamento n\u00e3o ter\u00e1 folga. Al\u00e9m disso, o projeto da engrenagem helicoidal \u00e9 baseado na geometria dos dentes.![\"Engrenagem\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/gear\/t-gear-3.webp\")
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Equa\u00e7\u00f5es para engrenagens helicoidais<\/h2>\n
A teoria da diverg\u00eancia exige que os raios primitivos dos cones do pinh\u00e3o e da engrenagem sejam inclinados em dire\u00e7\u00f5es opostas. Isso \u00e9 obtido aumentando a inclina\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie convexa do dente da engrenagem e diminuindo a inclina\u00e7\u00e3o da superf\u00edcie c\u00f4ncava do dente do pinh\u00e3o. O pinh\u00e3o \u00e9 uma roda em forma de anel com um furo central e v\u00e1rios eixos transversais deslocados em rela\u00e7\u00e3o ao eixo dos dentes espirais.
As engrenagens c\u00f4nicas helicoidais possuem um flanco do dente helicoidal. A espiral \u00e9 consistente com a curva de corte. O \u00e2ngulo da espiral b \u00e9 igual ao elemento da gen\u00e1tira do cone primitivo. O \u00e2ngulo m\u00e9dio da espiral bm \u00e9 o \u00e2ngulo entre o elemento da gen\u00e1tira e o flanco do dente. As equa\u00e7\u00f5es na Tabela 2 s\u00e3o espec\u00edficas para as engrenagens Spread Blade e Single Side da Gleason.
A equa\u00e7\u00e3o do flanco do dente de uma engrenagem c\u00f4nica espiral logar\u00edtmica \u00e9 derivada utilizando o mecanismo de forma\u00e7\u00e3o dos flancos dos dentes. A for\u00e7a de contato tangencial e o \u00e2ngulo de press\u00e3o normal da engrenagem c\u00f4nica espiral logar\u00edtmica foram determinados em cerca de 20 graus e 35 graus, respectivamente. Esses dois tipos de equa\u00e7\u00f5es de movimento foram utilizados para resolver os problemas que surgem na determina\u00e7\u00e3o da posi\u00e7\u00e3o estacion\u00e1ria da transmiss\u00e3o. Embora a teoria do engrenamento de engrenagens c\u00f4nicas espirais logar\u00edtmicas ainda esteja em seus est\u00e1gios iniciais, ela fornece um bom ponto de partida para a compreens\u00e3o de seu funcionamento.
Essa geometria apresenta diversas solu\u00e7\u00f5es. No entanto, as duas principais s\u00e3o definidas pelo \u00e2ngulo da raiz da engrenagem e do pinh\u00e3o e pelo di\u00e2metro da engrenagem helicoidal. Este \u00faltimo \u00e9 dif\u00edcil de restringir. Um esbo\u00e7o 3D de um dente de engrenagem c\u00f4nica \u00e9 usado como refer\u00eancia. Os raios do perfil do espa\u00e7o do dente s\u00e3o definidos por restri\u00e7\u00f5es nos pontos finais, posicionadas nos cantos inferiores do espa\u00e7o do dente. Em seguida, os raios do dente da engrenagem s\u00e3o determinados pelo \u00e2ngulo.
A dist\u00e2ncia entre os cones (Am) de uma engrenagem helicoidal tamb\u00e9m \u00e9 conhecida como geometria do dente. Essa dist\u00e2ncia deve estar correlacionada com as diversas se\u00e7\u00f5es do percurso da ferramenta de corte. A faixa de dist\u00e2ncia entre os cones (Am) deve estar correlacionada com o \u00e2ngulo de press\u00e3o dos flancos. Os raios de base de uma engrenagem c\u00f4nica n\u00e3o precisam ser definidos, mas essa geometria deve ser considerada se a engrenagem c\u00f4nica n\u00e3o tiver um deslocamento hipoide. Ao desenvolver a geometria do dente de uma engrenagem c\u00f4nica helicoidal, o primeiro passo \u00e9 converter a terminologia para pinh\u00e3o em vez de engrenagem.
O sistema normal \u00e9 mais conveniente para a fabrica\u00e7\u00e3o de engrenagens helicoidais. Al\u00e9m disso, as engrenagens helicoidais devem ter o mesmo \u00e2ngulo de h\u00e9lice. Engrenagens helicoidais com sentidos de rota\u00e7\u00e3o opostos devem engrenar entre si. Da mesma forma, as engrenagens helicoidais com perfil deslocado exigem um engrenamento mais complexo. Esse par de engrenagens pode ser fabricado de maneira semelhante a uma engrenagem cil\u00edndrica de dentes retos. Ademais, os c\u00e1lculos para o engrenamento de engrenagens helicoidais s\u00e3o apresentados na Tabela 7-1.![\"Engrenagem\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/gear\/c-gear-3.webp\")
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Projeto de engrenagens c\u00f4nicas helicoidais<\/h2>\n
Um projeto proposto para engrenagens c\u00f4nicas helicoidais utiliza um m\u00e9todo de mapeamento de fun\u00e7\u00e3o para forma para determinar a geometria da superf\u00edcie do dente. Este modelo s\u00f3lido \u00e9 ent\u00e3o testado com um m\u00e9todo de desvio de superf\u00edcie para determinar sua precis\u00e3o. Comparadas a outros tipos de engrenagens de \u00e2ngulo reto, as engrenagens c\u00f4nicas helicoidais s\u00e3o mais eficientes e compactas. As engrenagens da CZPT Gear Company atendem aos padr\u00f5es AGMA. Um conjunto de engrenagens c\u00f4nicas helicoidais de alta qualidade atinge a efici\u00eancia 99%.
Prop\u00f5e-se e analisa-se um par de engrenamento geom\u00e9trico baseado em elementos geom\u00e9tricos para engrenagens c\u00f4nicas helicoidais. Essa abordagem proporciona alta resist\u00eancia de contato e \u00e9 insens\u00edvel ao desalinhamento do \u00e2ngulo do eixo. Os elementos geom\u00e9tricos das engrenagens c\u00f4nicas helicoidais s\u00e3o modelados e discutidos. Os padr\u00f5es de contato s\u00e3o investigados, assim como o efeito do desalinhamento na capacidade de carga. Al\u00e9m disso, um prot\u00f3tipo do projeto \u00e9 fabricado e testes de rolamento s\u00e3o realizados para verificar sua precis\u00e3o.
Os tr\u00eas elementos b\u00e1sicos de uma engrenagem c\u00f4nica helicoidal s\u00e3o o par pinh\u00e3o-engrenagem, os eixos de entrada e sa\u00edda e o flanco auxiliar. Os eixos de entrada e sa\u00edda est\u00e3o sujeitos \u00e0 tor\u00e7\u00e3o, o par pinh\u00e3o-engrenagem possui rigidez torsional e a elasticidade do sistema \u00e9 pequena. Esses fatores tornam as engrenagens c\u00f4nicas helicoidais ideais para o engrenamento por impacto. Para melhorar o engrenamento por impacto, um modelo matem\u00e1tico \u00e9 desenvolvido utilizando os par\u00e2metros da ferramenta e as configura\u00e7\u00f5es iniciais da m\u00e1quina.
Nos \u00faltimos anos, diversos avan\u00e7os na tecnologia de fabrica\u00e7\u00e3o foram realizados para produzir engrenagens c\u00f4nicas espirais de alto desempenho. Pesquisadores como Ding et al. otimizaram as configura\u00e7\u00f5es da m\u00e1quina e os perfis das l\u00e2minas de corte para eliminar o contato entre as arestas dos dentes, resultando em uma engrenagem c\u00f4nica espiral precisa e de grandes dimens\u00f5es. De fato, esse processo ainda \u00e9 utilizado hoje na fabrica\u00e7\u00e3o de engrenagens c\u00f4nicas espirais. Se voc\u00ea se interessa por essa tecnologia, continue lendo!
O projeto de engrenagens c\u00f4nicas espirais \u00e9 complexo e intrincado, exigindo a habilidade de maquinistas experientes. As engrenagens c\u00f4nicas espirais representam o estado da arte na transfer\u00eancia de pot\u00eancia de um sistema para outro. Embora sua fabrica\u00e7\u00e3o j\u00e1 tenha sido dif\u00edcil, hoje s\u00e3o comuns e amplamente utilizadas em diversas aplica\u00e7\u00f5es. De fato, as engrenagens c\u00f4nicas espirais s\u00e3o o padr\u00e3o ouro para a transfer\u00eancia de pot\u00eancia em \u00e2ngulo reto. Enquanto m\u00e1quinas convencionais para engrenagens c\u00f4nicas podem ser usadas para fabricar engrenagens c\u00f4nicas espirais, a produ\u00e7\u00e3o de engrenagens c\u00f4nicas duplas \u00e9 muito complexa. O conjunto de engrenagens c\u00f4nicas espirais duplas n\u00e3o pode ser usinado com m\u00e1quinas tradicionais para engrenagens c\u00f4nicas. Consequentemente, novos m\u00e9todos de fabrica\u00e7\u00e3o foram desenvolvidos. Um m\u00e9todo de manufatura aditiva foi utilizado para criar um prot\u00f3tipo de um conjunto de engrenagens c\u00f4nicas espirais duplas, e a fabrica\u00e7\u00e3o de um centro de usinagem CNC multieixos ser\u00e1 realizada em seguida.
As engrenagens c\u00f4nicas helicoidais s\u00e3o componentes cr\u00edticos de helic\u00f3pteros e motores aeroespaciais. Sua durabilidade, resist\u00eancia e desempenho de engrenamento s\u00e3o cruciais para a seguran\u00e7a. Muitos pesquisadores t\u00eam se voltado para as engrenagens c\u00f4nicas helicoidais para solucionar esses problemas. Um dos desafios \u00e9 reduzir o ru\u00eddo, melhorar a efici\u00eancia da transmiss\u00e3o e aumentar sua resist\u00eancia. Por esse motivo, as engrenagens c\u00f4nicas helicoidais podem ter di\u00e2metro menor do que as engrenagens c\u00f4nicas retas. Se voc\u00ea tiver interesse em engrenagens c\u00f4nicas helicoidais, confira este artigo.![\"Engrenagem\"](\"https:\/\/img.hzpt.com\/img\/gear\/b-gear-3.webp\")
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Limita\u00e7\u00f5es das formas dent\u00e1rias obtidas geometricamente<\/h2>\n
As formas geom\u00e9tricas dos dentes de uma engrenagem helicoidal podem ser calculadas a partir de um problema de programa\u00e7\u00e3o n\u00e3o linear. A aproxima\u00e7\u00e3o do dente Z \u00e9 o erro de deslocamento linear ao longo da normal de contato. Ela pode ser calculada usando a f\u00f3rmula dada na Eq. (23) com alguns par\u00e2metros adicionais. No entanto, o resultado n\u00e3o \u00e9 preciso para cargas pequenas porque a rela\u00e7\u00e3o sinal-ru\u00eddo do sinal de deforma\u00e7\u00e3o \u00e9 baixa.
As formas geom\u00e9tricas dos dentes podem levar a formas de contato linear e pontual. No entanto, elas t\u00eam suas limita\u00e7\u00f5es quando os corpos dos dentes invadem a forma geom\u00e9trica obtida. Isso \u00e9 chamado de interfer\u00eancia de perfis de dentes. Embora esse limite possa ser superado por diversos outros m\u00e9todos, as formas geom\u00e9tricas dos dentes s\u00e3o limitadas pelo engrenamento e pela resist\u00eancia dos dentes. Elas s\u00f3 podem ser usadas quando o engrenamento da engrenagem for adequado e o movimento relativo for suficiente.
Durante a medi\u00e7\u00e3o do perfil do dente, a posi\u00e7\u00e3o relativa entre a engrenagem e o LTS (Sistema de Medi\u00e7\u00e3o de Longo Prazo) mudar\u00e1 constantemente. A superf\u00edcie de montagem do sensor deve ser paralela ao eixo de rota\u00e7\u00e3o. A orienta\u00e7\u00e3o real do sensor pode diferir desse ideal. Isso pode ocorrer devido \u00e0s toler\u00e2ncias geom\u00e9tricas do suporte do eixo da engrenagem e da plataforma. No entanto, esse efeito \u00e9 m\u00ednimo e n\u00e3o representa um problema s\u00e9rio. Portanto, \u00e9 poss\u00edvel obter as formas geom\u00e9tricas dos dentes da engrenagem helicoidal sem recorrer a procedimentos experimentais dispendiosos.
O processo de medi\u00e7\u00e3o das formas geom\u00e9tricas dos dentes de uma engrenagem helicoidal baseia-se em um perfil involuto ideal gerado a partir de medi\u00e7\u00f5es \u00f3pticas de uma das extremidades da engrenagem. Assume-se que esse perfil seja quase perfeito, considerando a orienta\u00e7\u00e3o geral do sistema de transmiss\u00e3o de baixa velocidade (LTS) e do eixo de rota\u00e7\u00e3o. H\u00e1 pequenas varia\u00e7\u00f5es nos \u00e2ngulos de passo e guinada. Os limites inferior e superior s\u00e3o definidos como -10\u00b0 e -10\u00b0, respectivamente.
O formato dos dentes de uma engrenagem helicoidal deriva da substitui\u00e7\u00e3o da denti\u00e7\u00e3o de uma engrenagem cil\u00edndrica de dentes retos. No entanto, o formato dos dentes de uma engrenagem helicoidal ainda est\u00e1 sujeito a diversas limita\u00e7\u00f5es. Al\u00e9m do formato do dente, o di\u00e2metro primitivo tamb\u00e9m afeta a folga angular. Os valores desses dois par\u00e2metros variam para cada engrenagem em um engrenamento. Eles est\u00e3o relacionados pela rela\u00e7\u00e3o de transmiss\u00e3o. Uma vez compreendido isso, \u00e9 poss\u00edvel criar uma engrenagem com o formato de dente correspondente.
Como o comprimento e o passo transversal da base de uma engrenagem helicoidal s\u00e3o iguais, o \u00e2ngulo da h\u00e9lice de cada perfil \u00e9 igual. Isso \u00e9 crucial para o engrenamento. Um passo de base imperfeito resulta em uma distribui\u00e7\u00e3o desigual da carga entre os dentes da engrenagem, o que leva a cargas maiores que as nominais em alguns dentes. Isso causa vibra\u00e7\u00f5es moduladas em amplitude e ru\u00eddo. Al\u00e9m disso, o ponto de contato entre o raio de concord\u00e2ncia da raiz e a evolvente poderia ser reduzido ou eliminado antes do di\u00e2metro da ponta.<\/p>\n
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