As engrenagens sem-fim oferecem várias vantagens, incluindo alta relações de transmissão em um tamanho compacto, operação suave e capacidade de travamento automático. No entanto, um problema potencial que pode surgir em engrenagem helicoidal sistemas é a folga, que se refere à folga ou perda de movimento entre os dentes da engrenagem. Este artigo fornece uma análise aprofundada da folga da engrenagem sem-fim, incluindo suas causas, consequências e métodos para reduzi-la ou eliminá-la.
O que é folga da engrenagem sem-fim
A folga em um sistema de engrenagem sem-fim é a quantidade de folga ou "folga" entre os dentes do sem-fim e os dentes da roda sem-fim correspondente. Quando o sem-fim é invertido, há uma pequena folga antes que os dentes se engatem novamente, resultando em perda de movimento. Essa folga é normalmente medida em minutos de arco ou segundos de arco no diâmetro do passo da roda sem-fim.
Quanta folga tem uma engrenagem sem-fim
Engrenagens sem-fim padrão prontas para uso podem ter folga variando de 20 a 60 minutos de arco. Engrenagens sem-fim de precisão, fabricadas com tolerâncias mais rígidas, podem reduzir a folga para 10 minutos de arco ou menos.
Para aplicações que exigem folga mínima, engrenagens sem-fim antifolga especializadas podem atingir níveis de folga tão baixos quanto 1-2 minutos de arco.
Causas de folga em sistemas de engrenagens sem-fim
Tolerâncias de fabricação
A principal causa de folga em engrenagens sem-fim são as tolerâncias de fabricação. Para permitir a montagem e lubrificação adequadas, deve haver alguma folga entre o sem-fim e os dentes da roda sem-fim. Tolerâncias mais apertadas reduzem a folga, mas aumentam os custos de fabricação.
Desgasto
Com o tempo, os dentes do sem-fim e da roda sem-fim podem se desgastar, aumentando a quantidade de folga no sistema. Fatores como lubrificação ruim, desalinhamento e sobrecarga podem acelerar o desgaste e levar ao aumento da folga.
Expansão térmica
Mudanças na temperatura podem fazer com que o sem-fim e a roda sem-fim se expandam ou contraiam em taxas diferentes, aumentando ou diminuindo temporariamente a folga. Isso é especialmente pronunciado em sistemas que usam materiais diferentes para o sem-fim e a roda sem-fim.
Montagem e Ajuste
A montagem ou ajuste inadequado do sistema de engrenagem helicoidal também pode contribuir para o aumento da folga. Desalinhamento do sem-fim e da roda helicoidal ou Distância do centro configurações podem resultar em folga excessiva entre os dentes correspondentes.
Consequências da reação
Precisão de posicionamento reduzida
Em aplicações onde posicionamento preciso é necessário, como em robótica ou máquinas-ferramentas, a folga pode levar à redução da precisão e repetibilidade. O movimento perdido entre o sem-fim e os dentes da roda sem-fim pode causar erros de posicionamento e inconsistências.
Maior vibração e ruído
A folga também pode contribuir para o aumento da vibração e do ruído no sistema de engrenagem sem-fim. Conforme os dentes engatam e desengatam durante a operação, a folga entre eles pode causar impactos e vibrações, levando a ruídos audíveis e potencialmente danificando as engrenagens ao longo do tempo.
Rigidez do sistema reduzida
A presença de folga em um sistema de engrenagem sem-fim pode reduzir sua rigidez geral e capacidade de carga. A folga entre os dentes permite algum movimento e deflexão sob carga, o que pode comprometer a rigidez e o desempenho do sistema.
Instabilidade do sistema de controle
Em sistemas de controle de malha fechada, a folga pode introduzir não linearidades e zonas mortas que podem levar à instabilidade e ao baixo desempenho. O sistema de controle pode ultrapassar ou oscilar ao tentar compensar o movimento perdido causado pela folga.
Métodos para reduzir ou eliminar a reação
Minhocas de divisão com mola
Um método para reduzir a folga é usar um sem-fim bipartido com mola. Neste projeto, o sem-fim é dividido em duas metades ao longo do seu eixo, com uma mola separando-as. A mola mantém pressão constante entre as metades do sem-fim e a roda sem-fim, eliminando qualquer folga e reduzindo a folga.
Engrenagens sem-fim duplex
Engrenagens sem-fim duplex consistem em dois sem-fins e duas rodas sem-fim montadas em oposição. Os dois conjuntos de rodas sem-fim são pré-carregados um contra o outro, eliminando folga. Este projeto também fornece maior capacidade de carga e rigidez em comparação com engrenagens sem-fim padrão.
Disco cônico pré-carregado
Outro método para reduzir a folga é usar um disco cônico pré-carregado entre o sem-fim e a roda sem-fim. O disco é carregado por mola e mantém contato constante com os dentes do sem-fim e da roda sem-fim, absorvendo qualquer folga e minimizando a folga.
Ajustando a distância central
Em alguns casos, a folga pode ser reduzida ajustando a distância central entre o sem-fim e a roda sem-fim. Ao mover o sem-fim para mais perto da roda sem-fim, a folga entre os dentes é reduzida, minimizando a folga. Este método requer ajuste preciso e pode não ser adequado para todas as aplicações.
Como verificar a folga da engrenagem sem-fim
Etapa 1: Monte o conjunto da engrenagem sem-fim
Monte firmemente o conjunto de engrenagem sem-fim em uma base ou fixação estável. Certifique-se de que a montagem seja rígida e não introduza nenhuma flexibilidade ou movimento adicional.
Etapa 2: aplique uma pré-carga leve
Aplique uma pré-carga leve ao sistema de engrenagem sem-fim para remover qualquer folga inicial entre o sem-fim e os dentes da roda sem-fim. Isso pode ser feito aplicando um pequeno torque ao eixo de entrada ou usando um dispositivo com mola para manter a pressão constante.
Etapa 3: Medir o movimento angular
Usando um dispositivo de medição angular de precisão, como um indicador de mostrador ou um autocolimador, meça o movimento angular do eixo de saída enquanto mantém o eixo de entrada estacionário. Gire lentamente o eixo de saída para frente e para trás, observando o movimento angular total.
Etapa 4: Calcular a folga
O movimento angular total medido na Etapa 3 representa a folga no sistema de engrenagem sem-fim. Converta essa medição para minutos de arco ou segundos de arco para um valor de folga padronizado. Compare esse valor com as especificações do fabricante ou com os requisitos da sua aplicação.
Etapa 5: Repita as medições
Para garantir a precisão, repita o processo de medição de folga várias vezes, calculando a média dos resultados. Também pode ser necessário medir a folga em várias posições ao redor da roda sem-fim para considerar quaisquer variações na geometria do dente ou desgaste.
