Engranajes

Engranajes helicoidales

En los engranajes helicoidales la resistencia de los dientes mejora en relación con los engranajes rectos debido a la vuelta de contacto helicoidal alargada en el soporte de la base del diente. Para los engranajes helicoidales, la razón de contacto es mayor debido a la superposición axial del diente. Por lo tanto, los engranajes helicoidales tienden a mostrar unacapacidad de soporte de carga mayor que los engranajes rectos del mismo tamaño. Por otro lado, los engranajes rectos tienen una eficiencia un poco más alta.

Relaciones de engranajes helicoidales
Todas las relaciones que rigen a los engranajes rectos se aplican a los helicoidales con algunas modificaciones que consideran la torsión axial de los dientes causadas por el ángulo de la hélice. El ángulode la hélice varía desde la base del diente hasta el radio exterior. El ángulo de la hélice ψ se define como el ángulo entre el eje del engranaje y la tangente al diente helicoidal en la intersección del cilindro de paso y el perfil del diente.

Pasos de engranajes helicoidales
Los engranajes helicoidales tienen dos pasos relacionados: uno en el plano de rotación, y el otro en un plano normalal diente. Para los engranajes rectos los pasos sólo se describieron en términos del plano de rotación.

El paso axial de un engrane helicoidal es la distancia entre los puntos correspondientes sobre los dientes adyacentes, medida en forma paralela al eje del engrane



Número equivalente de dientes y ángulo de presión
El número de dientes para engranajes helicoidales equivalentes al que sedeterminó para engranajes rectos Para engranajes helicoidales existe un ángulo de presión normal, así como también el ángulo de presión usual en el plano de rotación, y se relaciona con el ángulo de la hélice


Proporciones de los dientes helicoidales
Las proporciones de los dientes helicoidales siguen los mismos estándares que los de los engranes rectos. La cabeza, la raíz, la profundidadcompleta y la holgura son exactamente las mismas. El diámetro de paso se proporciona por medio de la misma expresión que se usó para los rectos, pero si se involucra el paso normal, es función del ángulo de la hélice. La razón de contacto de los engranes helicoidales se mejora por la superposición axial de los dientes. La razón de contacto total es la suma de las razones de contacto circunferencialcalculada de lamisca manera que se hizo para los engranajes rectos, y sumada a la razón de contacto axial


Cargas y esfuerzos

La carga de empuje Wt es la misma para engranajes rectos o helicoidales. Hay que recordar que la carga de empuje es la fuerza que transmite potencia del engranaje impulsor al engranaje impulsado y actúa perpendicular al eje que soporta el engranaje. La carga axialen un engranaje helicoidal es:
tan a t W =W ψ Obsérvese que la carga axial aumenta cuando el ángulo de la hélice se incrementa. Los ángulos de la hélice varían comúnmente entre 15 y 45º. La carga radial es la fuerza que actúa hacia el centro del engrane. La acción de la dirección de la fuerza es empujar los dos engranes en direcciones opuestas para apartarlos Los esfuerzos flexionarte y decontacto son los mismos que para los engranajes rectos.
Fuerzas actuantes en un engrane de tornillo sinfín.
Como anteriormente se explica, las fuerzas N y Ft son componentes de la reacción total en el plano representado actuando sobre el tornillo. La fuerza de rozamiento Ft es tangente a la hélice en O y está contenida en el plano xz. Sin embargo, son más útiles las componentes rectangulares en lasdirecciones x, y y z; éstas son Wt, que es la fuera tangencial (al cilindro primitivo) transmitida sobre el tornillo; Ft, la fuerza transmitida sobre la rueda dentada, y S, la fuerza separadora que tiende a empujar ambos elementos en sentidos contrarios. Como estas fuerzas son respectivamente las componentes sobre los ejes x, z, y y de la resultante de N y Ft (Ft no tiene componentes en el eje y),...