Los engranajes son fundamentales para la maquinaria, ya que facilitan la transmisión de potencia en diversas aplicaciones. Los engranajes helicoidales y de espiga son dos tipos avanzados, cada uno de los cuales ofrece ventajas únicas.
En este artículo se analizan en profundidad los detalles de los engranajes helicoidales y de espiga, y se detallan sus diseños y características de rendimiento. Se explorarán las diferencias en cuanto al diseño de los dientes, el empuje axial, la capacidad de carga, los niveles de ruido, el coste, la eficiencia y la superposición.
¿Qué es un engranaje helicoidal?
Los engranajes helicoidales son engranajes cilíndricos con dientes cortados en ángulo con respecto al eje del engranaje. Este ángulo se conoce como ángulo de héliceA diferencia de los engranajes rectos, cuyos dientes corren paralelos al eje del engranaje, los engranajes helicoidales tienen dientes que giran a lo largo de la cara del engranaje. Este diseño de dientes en ángulo permite un funcionamiento más suave y silencioso en comparación con los engranajes rectos, gracias al engrane gradual de los dientes durante el engrane. Los engranajes helicoidales pueden utilizarse para transmitir potencia entre ejes paralelos o no paralelos, según el ángulo y la dirección de la hélice.
¿Qué es un engranaje de espiga?
A engranaje de espina de pescadoEl engranaje helicoidal doble, a veces llamado engranaje de doble hélice, es un tipo de engranaje con dientes en forma de V. Se compone básicamente de dos engranajes helicoidales colocados uno al lado del otro con ángulos de hélice opuestos. Esta disposición neutraliza las fuerzas de empuje axial presentes en los engranajes helicoidales simples. Los engranajes de espiga son conocidos por su alta capacidad de carga, su funcionamiento suave y se utilizan a menudo en aplicaciones de servicio pesado.
Diferencia entre engranajes helicoidales y engranajes en espiga
Diseño de dientes
Los engranajes helicoidales tienen dientes en ángulo con respecto al eje del engranaje, formando una hélice. Este ángulo promueve el enganche gradual de los dientes, lo que reduce el ruido y aumenta la resistencia en comparación con los engranajes rectos con dientes rectos. El ángulo de la hélice puede variar, lo que influye en las características de rendimiento del engranaje.
Por otro lado, los engranajes en espiga tienen un diseño de dientes en forma de V. Básicamente, se trata de dos engranajes helicoidales combinados, en los que cada lado del engranaje posee dientes con ángulos de hélice opuestos. Esta configuración da como resultado dos juegos de dientes que se unen en el centro.
Empuje axial
Una diferencia importante entre ambos es la presencia de empuje axial. Los engranajes helicoidales producen empuje axial, que es una fuerza que actúa en paralelo al eje del engranaje. Este empuje requiere cojinetes de empuje para gestionar la fuerza axial y evitar daños.
Los engranajes en espiga eliminan el empuje axial porque los ángulos helicoidales opuestos de los dos conjuntos de dientes anulan las fuerzas de empuje. Esto los hace adecuados para aplicaciones de alta potencia sin necesidad de cojinetes de empuje adicionales.
Capacidad de carga
Los engranajes helicoidales tienen una mayor capacidad de carga que los engranajes rectos debido a su acoplamiento gradual y a una mayor relación de contacto. Sin embargo, están limitados en la cantidad de carga que pueden soportar debido a las fuerzas axiales generadas.
Los engranajes en espiga pueden soportar cargas más elevadas en comparación con los engranajes helicoidales. El diseño helicoidal doble equilibra eficazmente la carga, lo que los hace adecuados para maquinaria de servicio pesado. El diseño de los dientes también aumenta el área de contacto, lo que genera una mayor capacidad de carga.
Ruido y vibración
Los engranajes helicoidales funcionan con menos ruido y vibración que los engranajes rectos debido al acoplamiento gradual de los dientes. Sin embargo, los dientes en ángulo pueden producir cierto nivel de ruido, especialmente a velocidades más altas.
Los engranajes de espiga ofrecen un funcionamiento suave y silencioso, incluso a altas velocidades y bajo cargas pesadas.
Costo
Los engranajes helicoidales suelen ser más asequibles que los engranajes en espiga debido a su diseño más simple. El proceso de fabricación es menos complejo, lo que se traduce en menores costos de producción.
Los engranajes en espiga son más costosos de fabricar que los engranajes helicoidales debido a su complicado diseño de dientes en forma de V y la precisión requerida para cortar los dientes en ambos lados.
Eficiencia
Los engranajes helicoidales suelen tener una buena eficiencia, especialmente cuando están correctamente lubricados y alineados. Sin embargo, es posible que se pierda cierta potencia debido a la fricción y al empuje axial.
Los engranajes en espiga tienden a tener una eficiencia ligeramente superior a la de los engranajes helicoidales, ya que la ausencia de empuje axial reduce la fricción. Transfieren potencia de manera eficiente, incluso en condiciones exigentes.
superposición
Los engranajes helicoidales tienen una mayor superposición de dientes que los engranajes rectos, lo que significa que hay varios dientes engranados en un momento dado, lo que genera un funcionamiento más suave. El ángulo de la hélice afecta la superposición; los ángulos más altos dan como resultado una mayor superposición.
Los engranajes en espiga tienen una superposición significativamente mayor debido al diseño helicoidal doble. La superposición aumentada garantiza una transmisión de potencia suave y continua y reduce el desgaste de los dientes.
