Engrenagens helicoidais: o que são e onde são utilizadas?

Engrenagens helicoidais e engrenagens de dentes retos são dois dos tipos mais comuns de engrenagens e podem ser usadas em muitas das mesmas aplicações. As engrenagens de dentes retos são simples e baratas de produzir, mas as engrenagens helicoidais oferecem algumas vantagens importantes sobre as engrenagens de dentes retos.

Os dentes de uma engrenagem helicoidal são colocados em ângulo (em relação ao eixo da engrenagem) e assumem a forma de uma hélice. Isso permite que os dentes se engrenem gradualmente, começando como contato pontual e evoluindo para contato linear à medida que o engate progride. Uma das vantagens mais óbvias das engrenagens helicoidais em comparação às engrenagens cilíndricas é o menor ruído, especialmente em velocidades médias-altas. Além disso, com engrenagens helicoidais, há sempre mais dentes na malha, o que significa menos carga em cada dente individual. Isto resulta numa transição mais suave de forças de um dente para outro, reduzindo assim a vibração, as cargas de choque e o desgaste.

Mas o ângulo inclinado dos dentes também provoca contato deslizante entre os dentes, o que produz forças axiais e calor, diminuindo a eficiência. Essas forças axiais desempenham um papel significativo na seleção de rolamentos de engrenagens helicoidais. Como os rolamentos devem resistir às forças radiais e axiais, as engrenagens helicoidais requerem rolamentos axiais ou de rolos, que são normalmente maiores (e mais caros) do que os rolamentos lisos usados ​​com engrenagens de dentes retos. As forças axiais variam em proporção à largura da tangente do ângulo da hélice. Embora ângulos de hélice maiores proporcionem maior velocidade e movimento mais suave, o ângulo de hélice é normalmente limitado a 45 graus devido à produção de forças axiais.


As cargas axiais produzidas por engrenagens helicoidais podem ser combatidas usando engrenagens helicoidais duplas ou em espinha. Esses arranjos têm a aparência de duas engrenagens helicoidais com ponteiros opostos montados costas com costas, embora na verdade sejam trabalhados a partir da mesma engrenagem. (A diferença entre os dois designs é que as engrenagens helicoidais duplas têm uma ranhura no meio, entre os dentes, enquanto as engrenagens em espinha não têm.) Esse arranjo cancela as forças axiais em cada conjunto de dentes, para que você possa usar ângulos de hélice maiores. . Também elimina a necessidade de rolamentos axiais.

engrenagens helicoidais

Além de movimento mais suave, maior capacidade de velocidade e menos ruído, outra vantagem que as engrenagens helicoidais oferecem em relação às engrenagens de dentes retos é a capacidade de serem usadas com eixos paralelos ou não paralelos (cruzados). Engrenagens helicoidais com eixos paralelos requerem o mesmo ângulo de hélice, mas lados opostos (por exemplo, dentes direitos versus dentes esquerdos).

engrenagens helicoidais

As engrenagens com eixos paralelos têm ponteiros opostos, enquanto as engrenagens com eixos perpendiculares têm o mesmo ponteiro.
Crédito da imagem: JC Leonard

Quando são utilizadas engrenagens helicoidais cruzadas, elas podem ser do mesmo sentido ou de sentidos opostos. Se as engrenagens tiverem os mesmos ponteiros, a soma dos ângulos das hélices deve ser igual ao ângulo entre os eixos. O exemplo mais comum disso são as engrenagens helicoidais cruzadas com eixos perpendiculares (ou seja, 90 graus). Ambas as engrenagens têm o mesmo ponteiro e a soma dos ângulos de hélice é igual a 90 graus. Para configurações opostas, a diferença entre os ângulos da hélice deve ser igual ao ângulo entre os eixos. As engrenagens helicoidais cruzadas oferecem flexibilidade no projeto, mas o contato entre os dentes é mais próximo do contato pontual do que do contato linear, portanto, elas têm capacidades de força mais baixas do que os projetos de eixos paralelos.

As engrenagens helicoidais costumam ser a escolha padrão em aplicações adequadas para engrenagens de dentes retos, mas com eixos não paralelos. Eles também são usados ​​em aplicações que exigem altas velocidades ou cargas. E independentemente da carga ou da velocidade, elas geralmente proporcionam uma operação mais suave e silenciosa do que as engrenagens de dentes retos.

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