Los engranajes helicoidales ofrecen varias ventajas, incluida una alta relaciones de transmisión En un tamaño compacto, funcionamiento suave y capacidad de autobloqueo. Sin embargo, un problema potencial que puede surgir en engranaje de tornillo El problema de los sistemas de engranajes es el juego, que se refiere a la holgura o pérdida de movimiento entre los dientes de engranajes acoplados. Este artículo analiza en profundidad el juego de los engranajes sinfín, incluyendo sus causas, consecuencias y métodos para reducirlo o eliminarlo.
¿Qué es el juego del engranaje helicoidal?
El juego en un sistema de engranajes sinfín es la holgura entre los dientes del sinfín y los dientes de la rueda sinfín correspondiente. Al invertir el sentido de giro del sinfín, se produce una pequeña separación antes de que los dientes vuelvan a engranar, lo que provoca una pérdida de movimiento. Este juego se mide típicamente en minutos o segundos de arco en el diámetro primitivo de la rueda sinfín.
¿Cuánta holgura tiene un engranaje helicoidal?
Los engranajes helicoidales estándar que se venden en el mercado pueden tener un juego que va de 20 a 60 minutos de arco. Los engranajes helicoidales de precisión, fabricados con tolerancias más estrictas, pueden reducir el juego a 10 minutos de arco o menos.
Para aplicaciones que requieren un juego mínimo, los engranajes sinfín antijuego especializados pueden lograr niveles de juego tan bajos como 1 a 2 minutos de arco.
Causas del juego en los sistemas de engranajes helicoidales
Tolerancias de fabricación
La causa principal del juego en los engranajes helicoidales son las tolerancias de fabricación. Para permitir un montaje y una lubricación adecuados, debe haber cierta holgura entre el sinfín y los dientes de la rueda helicoidal. Las tolerancias más estrictas reducen el juego, pero aumentan los costos de fabricación.
Úsese y tírese
Con el tiempo, los dientes del sinfín y la rueda helicoidal pueden desgastarse, lo que aumenta la cantidad de juego en el sistema. Factores como la lubricación deficiente, la desalineación y la sobrecarga pueden acelerar el desgaste y provocar un mayor juego.
Expansión térmica
Los engranajes de temperatura pueden hacer que el sinfín y la rueda helicoidal se expandan o contraigan a diferentes velocidades, lo que aumenta o disminuye temporalmente el juego. Esto es especialmente pronunciado en sistemas que utilizan materiales diferentes para el sinfín y la rueda helicoidal.
Montaje y ajuste
El montaje o ajuste incorrecto del sistema de engranajes helicoidales también puede contribuir a un mayor juego. La desalineación del sinfín y la rueda helicoidal o la alineación incorrecta... Distancia central Los ajustes pueden provocar una holgura excesiva entre los dientes acoplados.
Consecuencias de la reacción violenta
Precisión de posicionamiento reducida
En aplicaciones en las que se requiere un posicionamiento preciso, como en robótica o máquinas herramienta, el juego puede provocar una reducción de la precisión y la repetibilidad. La pérdida de movimiento entre el sinfín y los dientes de la rueda helicoidal puede provocar errores e inconsistencias en el posicionamiento.
Mayor vibración y ruido
El juego también puede contribuir a aumentar la vibración y el ruido en el sistema de engranajes helicoidales. A medida que los dientes se acoplan y desacoplan durante el funcionamiento, la holgura entre ellos puede provocar impactos y vibraciones, lo que genera un ruido audible y puede dañar los engranajes con el tiempo.
Reducción de la rigidez del sistema
La presencia de holgura en un sistema de engranajes helicoidales puede reducir su rigidez general y su capacidad de carga. La holgura entre los dientes permite cierto movimiento y deflexión bajo carga, lo que puede comprometer la rigidez y el rendimiento del sistema.
Inestabilidad del sistema de control
En los sistemas de control de lazo cerrado, el juego puede generar no linealidades y zonas muertas que pueden generar inestabilidad y un rendimiento deficiente. El sistema de control puede sobrepasar los límites u oscilar mientras intenta compensar la pérdida de movimiento causada por el juego.
Métodos para reducir o eliminar el contragolpe
Gusanos partidos accionados por resorte
Un método para reducir el juego es utilizar un sinfín dividido accionado por resorte. En este diseño, el sinfín se divide en dos mitades a lo largo de su eje, con un resorte que las separa. El resorte mantiene una presión constante entre las mitades del sinfín y la rueda helicoidal, eliminando cualquier holgura y reduciendo el juego.
Engranajes helicoidales dúplex
Los engranajes helicoidales dúplex constan de dos sinfines y dos ruedas helicoidales montadas en oposición. Los dos juegos de ruedas helicoidales están precargados uno contra el otro, lo que elimina el juego. Este diseño también proporciona una mayor capacidad de carga y rigidez en comparación con los engranajes helicoidales estándar.
Disco cónico precargado
Otro método para reducir el juego es utilizar un disco cónico precargado entre el sinfín y la rueda helicoidal. El disco está accionado por resorte y mantiene un contacto constante con los dientes del sinfín y de la rueda helicoidal, lo que absorbe cualquier espacio libre y minimiza el juego.
Ajuste de la distancia entre centros
En algunos casos, el juego puede reducirse ajustando la distancia central entre el sinfín y la rueda helicoidal. Al acercar el sinfín a la rueda helicoidal, se reduce la holgura entre los dientes, lo que minimiza el juego. Este método requiere un ajuste preciso y puede no ser adecuado para todas las aplicaciones.
Cómo comprobar el juego del engranaje helicoidal
Paso 1: Monte el conjunto de engranaje helicoidal
Monte firmemente el conjunto de engranaje helicoidal en una base o un dispositivo estable. Asegúrese de que el montaje sea rígido y no introduzca ninguna flexibilidad o movimiento adicional.
Paso 2: Aplicar una precarga ligera
Aplique una precarga ligera al sistema de engranajes helicoidales para eliminar cualquier holgura inicial entre el sinfín y los dientes de la rueda helicoidal. Esto se puede hacer aplicando un pequeño par de torsión al eje de entrada o utilizando un dispositivo accionado por resorte para mantener una presión constante.
Paso 3: Medir el movimiento angular
Con un dispositivo de medición angular de precisión, como un comparador de cuadrante o un autocolimador, mida el movimiento angular del eje de salida mientras mantiene estacionario el eje de entrada. Gire lentamente el eje de salida hacia adelante y hacia atrás, anotando el movimiento angular total.
Paso 4: Calcular el juego
El movimiento angular total medido en el paso 3 representa el juego en el sistema de engranajes helicoidales. Convierta esta medida a minutos de arco o segundos de arco para obtener un valor de juego estandarizado. Compare este valor con las especificaciones del fabricante o los requisitos de su aplicación.
Paso 5: Repetir las mediciones
Para garantizar la precisión, repita el proceso de medición del juego varias veces y promedie los resultados. También puede ser necesario medir el juego en varias posiciones alrededor de la rueda helicoidal para tener en cuenta las variaciones en la geometría de los dientes o el desgaste.
