Els engranatges són crucials en molts sistemes mecànics perquè serveixen com a principal manera de transmetre el parell i ajustar les velocitats de rotació. Aquestes màquines són fonamentals per a dispositius com ara rellotges simples i moderns. automotive transmissions.
L'objectiu d'aquesta guia és analitzar diversos tipus d'engranatges. Els diferents dissenys d'engranatges tenen aplicacions i avantatges únics adequats per a requisits i reptes mecànics específics. Des de la simplicitat dels engranatges rectes fins a les direccions complexes dels engranatges helicoïdals, s'examinaran àmpliament les subtileses i especificacions tècniques de cada classificació.
Engranatge dels engranatges
Aquests són els tipus d'engranatges més simples i utilitzats que transmeten el moviment de rotació entre eixos paral·lels. Tenen dents cilíndriques, que estan posicionades paral·leles a l'eix de l'eix. Les dents d'aquests engranatges apareixen uniformement espaiades en les seves circumferències amb un perfil de dent típicament en forma d'evolució.
Característiques dels engranatges rectes
1. Forma cilíndrica
2. Dents paral·leles a l'eix de l'eix
3. Perfil de dent involut (utilitzat habitualment)
4. Funcionament amb eixos paral·lels
5. El moviment es pot transmetre en ambdues direccions
Aplicacions dels engranatges rectes
A causa de la seva simplicitat, rendibilitat i capacitat per transmetre moviment entre eixos paral·lels, els engranatges rectes tenen un ús extensiu en una àmplia gamma de sistemes mecànics i indústries, com ara:
- Transmissions i diferencials d'automòbils
- Maquinària industrial (sistemes de transport, premses d'impressió, etc.)
- Rellotges i dispositius de mesura del temps
- Sistemes de robòtica i automatització
- Electrodomèstics (rentadores, batedores, etc.)
- Màquines eina (torns, fresadores, etc.)
- Aplicacions aeroespacials (actuadors d'aeronaus, sistemes de control, etc.)
Avantatges i Desavantatges
Avantatges:
Només disseny i construcció senzills
Barat de produir
Molt alta eficiència de transmissió dins d'eixos paral·lels
En funció de les diferents mides i materials disponibles
Pot transmetre moviment en qualsevol direcció.
Desavantatges:
Limitat a la transmissió de moviment entre eixos paral·lels.
També genera molt de soroll i vibracions, sobretot a altes velocitats.
Cal una alineació precisa dels eixos.
En comparació amb altres tipus d'engranatges, té una capacitat de càrrega limitada.
A altes velocitats o càrregues, es desgasten i pateixen interferències de les dents.
Engranatges helicoïdals
A diferència dels engranatges rectes, que tenen dents paral·leles al seu eix de rotació, els engranatges helicoïdals tenen dents tallades en angle o hèlix al llarg de la cara de l'engranatge, de manera que formen un patró en espiral al voltant del seu cos, a diferència dels engranatges rectes.
Les característiques principals dels engranatges helicoïdals inclouen:
- Dents angulars o helicoïdals.
- Les dents formen un patró en espiral al llarg de la cara de l'engranatge.
- Pot funcionar amb eixos paral·lels o creuats.
- Funcionament suau i silenciós en comparació amb els engranatges rectes.
Avantatges respecte als engranatges rectes
En comparació amb els engranatges rectes tradicionals, els helicoïdals ofereixen diversos avantatges, com ara:
1. Funcionament més suau i silenciós: la interacció gradual de les dents angulars es pot veure en un rendiment més suau i silenciós que quan les dents rectes engranaven de sobte, com passaria amb els aparellaments d'engranatges rectes.
2. Major capacitat de càrrega: s'obté una gran àrea de contacte en tenir dents angulades, augmentant així la capacitat de càrrega dels sistemes d'engranatges helicoïdals.
3. Capacitat d'empenta axial: Són capaços de suportar càrregues d'empenta axials, la qual cosa significa que es poden utilitzar on hi ha forces axials (Csmie et al., 2016).
4. Capacitat d'eix creuat: pot transferir potència entre eixos no paral·lels, cosa que el fa aplicable en diverses àrees.
5. Major eficiència: Això és degut a que, a diferència dels engranatges rectes que engranen bruscament entre si, els engranatges helicoïdals experimenten un engranament gradual de les seves dents que porta a una major eficiència de transmissió de potència.
Usos comuns dels engranatges helicoïdals
- Transmissions i diferencials d'automòbils
- Maquinària industrial (transportadors, compressors, bombes, etc.)
- Maquinària pesada (maquinària de construcció, maquinària minera, etc.)
- Sistemes de transmissió d'energia
- Aplicacions aeroespacials (transmissions d'aeronaus, actuadors, etc.)
- Sistemes de propulsió marítima
- Laminadors i equips de processament d'acer
Engranatges bisells
Aquests tipus d'engranatges s'utilitzen per transmetre el moviment giratori entre un parell d'eixos que es creuen en un angle, comunament anomenat de 90 graus. Aquests últims tenen una forma cònica amb dents tallades obliquament cap a l'eix de rotació.
Tipus d'engranatges cònics
Hi ha dos tipus principals d'engranatges cònics, com es mostra a continuació:
Engranatges cònics rectes: posseeixen dents rectes que els fan de forma cònica per tal que puguin transmetre el moviment entre dos eixos que es creuen en angle recte.
Engranatges cònics en espiral: Aquests tenen dents corbes que s'enrotllen en espiral al voltant d'un con i van ser dissenyats d'aquesta manera per funcionar de manera més silenciosa que els en espiral rectes, alhora que són capaços de treballar a velocitats i càrregues més elevades sense danys ni risc de desgast.
Sol·licitud
1. Indústria de l'automòbil: sistemes diferencials, mecanismes de direcció, transmissions
2. Indústria aeroespacial: sistemes de tren d'aterratge d'avions, transmissions d'helicòpters, etc.
3. Maquinària industrial: sistemes de transport, premses d'impressió, altres equips industrials
4. Aplicacions marines: sistemes de propulsió de vaixells, mecanismes de timó, entre d'altres
5. Equips de mineria i construcció com ara excavadores, grues, etc.
6. Sistemes de transmissió de potència: caixes de canvis, reductors de velocitat, diverses aplicacions de transmissió de potència
Altres tipus d'engranatges
Engranatges de cremallera i pinyó
Un sistema d'engranatges de cremallera i pinyó és un tipus d'actuador lineal que converteix el moviment de rotació en moviment lineal. Comprèn un pinyó rodó que engrana amb una barra lineal que té un assortiment de dents tallades.
Mentre gira, el pinyó entra en contacte amb les dents de la cremallera, cosa que fa que la cremallera es mogui en una direcció. A l'inrevés, el moviment de la cremallera provocarà la rotació d'un pinyó.
Alguns usos comuns dels engranatges de cremallera i pinyó inclouen:
- Sistemes de direcció en automòbils
- Actuadors utilitzats en màquines industrials
- Mecanismes d'elevació i sistemes de posicionament
- Portes i portes corredisses
Engranatges interns
Els engranatges interns són tipus d'engranatges les dents dels quals es tallen dins d'una peça circular en lloc de fora. Aquests s'utilitzen principalment juntament amb un engranatge extern que té les dents engranant amb les dents internes de l'engranatge intern.
En els sistemes d'engranatges planetaris, els engranatges interns sovint serveixen com a sol central al voltant del qual diversos engranatges planetaris s'acoblen entre si i amb un anell exterior.
Per exemple:
1. Transmissions d'automòbils (engranatges planetaris)
2. Engranatges diferencials
3. Reductors de velocitat o caixes de canvis
4. Sistemes de robòtica i automatització
Engranatges no circulars
Els engranatges no circulars són aquells que no tenen formes circulars com el seu nom indica. Posseeixen perfils especialment dissenyats que permeten que tinguin patrons de moviment específics o relacions variables entre diferents parts.
Aquests poden incloure:
1. Engranatges el·líptics: Aquí, hi ha una relació variable i un moviment oscil·lant perquè aquests engranatges el·líptics de forma no circular passen per aquesta fase mentre transmeten potència d'un punt a un altre.
2. Engranatges hipocicloïdals: aquest tipus també té un perfil de dents únic que ajuda a un control precís del moviment juntament amb relacions de transmissió variables.
3. Engranatges ovalats: Com a l'exemple anterior, els engranatges ovalats tenen una forma ovalada que provoca un moviment oscil·lant i relacions de transmissió variables.
Els engranatges no circulars s'utilitzen en contextos on es necessiten patrons de moviment específics o relacions de transmissió variables, per exemple:
1. Sistemes de lleves mecàniques
2. Mecanismes d'indexació
3. Sistemes de robòtica i automatització
4. Maquinària especialitzada amb requisits precisos de control de moviment.
Materials i fabricació d'engranatges
materials
Els engranatges solen estar fets de materials que poden suportar alts nivells d'estrès i desgast. Els materials d'engranatges més utilitzats poden incloure:
- Acer: El material més comú per la seva alta resistència, durabilitat i capacitat per ser tractat tèrmicament per millorar les seves propietats.
- Acer al carboni: econòmic i bo per a aplicacions de resistència moderada.
- Acer d'aliatge: propietats millorades mitjançant l'addició d'elements com el crom, el níquel i el molibdè.
- Acer inoxidable: Excel·lent resistència a la corrosió, adequat per a entorns on l'òxid és un problema.
- Ferro colat: s'utilitza per a engranatges grans i resistents on són importants una alta resistència al desgast i un baix cost.
- Bronze: Bona resistència al desgast i baixa fricció, sovint utilitzat en engranatges sense fi i engranatges en aplicacions d'alta càrrega i baixa velocitat
Processos de fabricació
Casting -Adequat per a engranatges grans o petits volums de producció, especialment amb materials de ferro colat o bronze.
Forjant – Aquest mètode enèrgic dóna forma als metalls i els converteix en altres de resistents, principalment utilitzat en engranatges d'acer.
mecanitzat– Abarca processos de tall, en particular el rectificat per aconseguir amb precisió la forma desitjada de la peça en brut de l'engranatge.
Hobbing – la manera més habitual de tallar les dents dels engranatges.
mòlta– Aquest procés s'utilitza en la fabricació de dents d'engranatges i altres perfils, entre d'altres.
mòlta– Això s'utilitza per garantir la precisió dels engranatges i un acabat superficial llis, sobretot en engranatges endurits.
Metalurgia de pólvora – això implica compactar les pols metàl·liques en forma d'engranatge i després sinteritzar-les; Apte per a la producció d'alt volum d'engranatges de mida petita i mitjana.
Motllura per injecció – aquest procés consisteix a injectar plàstic fos en un motlle per fabricar un engranatge de plàstic.
Conclusió
L'article explica diferents tipus d'engranatges, com ara engranatges rectes, engranatges helicoïdals, engranatges cònics i engranatges sense fi, i ofereix descripcions detallades sobre els seus dissenys, aplicacions i avantatges únics. EASIAHOME té experts en la fabricació d'engranatges que us poden ajudar a superar les dificultats en la fabricació d'engranatges.
