El paso axial es un parámetro fundamental en el diseño y análisis de engranajes, particularmente para engranajes helicoidales, cónicos y engranajes de gusanoComprender el paso axial es esencial para los ingenieros y diseñadores que trabajan con engranajes, ya que afecta directamente la geometría, la resistencia y el rendimiento del engranaje.
En esta publicación de blog, profundizaremos en el concepto de paso axial, explorando su definición, la fórmula para calcularlo y los factores clave que lo influyen, como el módulo normal, ángulo de hélice y Angulo de PRESIONTambién examinaremos cómo se aplica el paso axial a diferentes tipos de engranajes, incluidos los engranajes helicoidales, rectos y sinfín, para brindar una descripción general completa de este parámetro crítico de diseño de engranajes.
¿Qué es el paso axial?
El paso axial, también conocido como paso lineal, es un parámetro crucial en el diseño y la fabricación de engranajes, en particular de engranajes helicoidales. Es la distancia entre puntos correspondientes en dientes adyacentes, medida a lo largo del eje de rotación del engranaje. En otras palabras, el paso axial representa la distancia lineal que avanza un engranaje en una revolución completa dividida por el número de dientes.
Fórmula para calcular el paso axial
El paso axial (pa) se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
pa = π * mn /cos(β)
Lugar:
- π es la constante matemática pi (aproximadamente 3.14159)
- mn es el módulo normal del engranaje
- β es el ángulo de hélice de los dientes del engranaje
Para entender mejor esta fórmula, analicemos sus componentes:
Módulo normal (mn)
El módulo normal es un parámetro estandarizado que determina el tamaño de los dientes de un engranaje. Se define como la relación entre el diámetro de paso y el número de dientes. Un módulo normal más grande produce dientes más grandes y resistentes, mientras que un módulo normal más pequeño produce dientes más pequeños y precisos.
Ángulo de hélice (β)
El ángulo de hélice es el ángulo entre la traza del diente y una línea perpendicular al eje de rotación del engranaje. Determina la inclinación de los dientes del engranaje con respecto al eje. Un ángulo de hélice de 0° corresponde a un engranaje recto, en el que los dientes son paralelos al eje. A medida que aumenta el ángulo de hélice, los dientes se vuelven más angulados, formando un engranaje helicoidal.
La función coseno de la fórmula tiene en cuenta la inclinación de los dientes. A medida que aumenta el ángulo de la hélice, el coseno disminuye, lo que da como resultado un paso axial mayor para un módulo normal determinado.
Paso axial en el diseño de engranajes
Relación de transmisión y distancia entre ejes
El paso axial juega un papel crucial en la determinación de la relación de transmisión y Distancia central Entre engranajes acoplados. Cuando dos engranajes engranan, sus pasos axiales deben ser iguales para garantizar un engrane correcto y una transmisión de potencia fluida. La relación de transmisión se determina por el número de dientes de cada engranaje, que está directamente relacionado con el paso axial.
Capacidad de carga y resistencia
El paso axial también influye en la capacidad de carga y la resistencia de los dientes del engranaje. Un paso axial mayor permite tener dientes más anchos y fuertes que puedan soportar cargas más elevadas. Sin embargo, aumentar el paso axial también aumenta el tamaño general del engranaje, que puede verse limitado por limitaciones de espacio en determinadas aplicaciones.
Precisión y reacción
Los pasos axiales más pequeños permiten el diseño de engranajes más precisos con un juego reducido. El juego se refiere a la distancia entre los dientes acoplados, que puede causar errores de posición y ruido en los sistemas de engranajes. Al utilizar un paso axial más pequeño, los diseñadores pueden minimizar el juego y mejorar la precisión de la transmisión de engranajes.
Factores que afectan el paso axial
Módulo normal
Como se mencionó anteriormente, el módulo normal afecta directamente el paso axial. Si se aumenta el módulo normal manteniendo constante el ángulo de hélice, se obtendrá un paso axial mayor. Los diseñadores deben seleccionar un módulo normal adecuado en función del tamaño, la resistencia y la precisión del engranaje requeridos.
Ángulo de hélice
El ángulo de la hélice tiene un impacto significativo en el paso axial. A medida que aumenta el ángulo de la hélice, el paso axial también aumenta para un módulo normal determinado. Esta relación permite a los diseñadores ajustar el paso axial modificando el ángulo de la hélice, sin cambiar el módulo normal.
Sin embargo, aumentar el ángulo de la hélice también afecta otras características del engranaje, como la carga de empuje sobre los cojinetes y la fuerza axial generada durante el funcionamiento.
Angulo de PRESION
El ángulo de presión es el ángulo entre el perfil del diente y una línea perpendicular al círculo primitivo. Si bien no aparece directamente en la fórmula del paso axial, el ángulo de presión influye en la forma del diente y en el módulo normal.
Un ángulo de presión mayor da como resultado dientes más gruesos y resistentes en la base, pero también aumenta la carga radial sobre los cojinetes. Los ángulos de presión más comunes en el diseño de engranajes son 20° y 25°.
Paso axial en diferentes tipos de engranajes
Engranajes helicoidales
Los engranajes helicoidales son el tipo más común de engranajes que utilizan paso axial. Los dientes en ángulo de los engranajes helicoidales proporcionan un enganche gradual, lo que reduce el ruido y la vibración en comparación con los engranajes rectos. El paso axial de los engranajes helicoidales determina el avance de la hélice, que es la distancia que avanza el engranaje en una revolución completa.
Ruedas dentadas
Los engranajes rectos tienen dientes paralelos al eje de rotación, lo que corresponde a un ángulo de hélice de 0°. En este caso, el paso axial es igual al paso circular, que es la distancia entre puntos correspondientes en dientes adyacentes medida a lo largo del círculo primitivo.
Engranajes de gusano
Los engranajes helicoidales consisten en un sinfín (similar a un tornillo) que engrana con un engranaje helicoidal, llamado rueda helicoidal. El paso axial del sinfín determina el paso de su rosca, mientras que el paso axial de la rueda helicoidal determina el espaciado de sus dientes. Para que el engrane sea correcto, el paso axial del sinfín y la rueda helicoidal deben ser iguales.
