Descripción de la solución
Material de la muestra: Hierro macizo nodular.
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Cómo calcular el diámetro de un equipo de tornillo sin fin
En esta publicación, hablaremos sobre las características de los engranajes helicoidales dúplex, de garganta simple y de socavado, así como sobre la evaluación de la deflexión del eje helicoidal. Además, analizaremos cómo se calcula el diámetro de un engranaje helicoidal. Si tiene alguna pregunta sobre el funcionamiento de un engranaje helicoidal, puede consultar la tabla a continuación. Tenga en cuenta también que un engranaje helicoidal tiene numerosos parámetros críticos que determinan su funcionamiento.
Equipo de gusano dúplex
Un conjunto de engranajes de tornillo sin fin dúplex se distingue por su capacidad para mantener ángulos precisos y relaciones de transmisión sustanciales. El juego libre del engranaje se puede reajustar varias veces. La posición axial del eje del tornillo sin fin se determina mediante tornillos en la tapa de la carcasa. Esta característica permite un acoplamiento con mínimo juego libre entre el diente del tornillo sin fin y el engranaje helicoidal. Esta función es especialmente útil cuando el juego libre es un factor crítico al seleccionar engranajes.
El eje de engranaje helicoidal común requiere mucha menos lubricación que su contraparte de doble engranaje. Los engranajes helicoidales son difíciles de lubricar debido a que se deslizan en lugar de girar. Además, tienen menos componentes de transmisión y menos puntos de falla. La desventaja de un engranaje helicoidal es que no se puede invertir el sentido de giro debido a la fricción entre el tornillo sin fin y la rueda. Por ello, son ideales para equipos que funcionan a velocidades mínimas.
Las ruedas helicoidales tienen dientes que forman una hélice. Esta hélice genera fuerzas de empuje axial, que dependen de su forma y del sentido de giro. Para soportar estas fuerzas, los tornillos sin fin deben estar montados de forma segura mediante pasadores de centrado, ejes de accionamiento y pasadores de centrado. Para evitar que el tornillo sin fin se desplace, el eje de la rueda helicoidal debe estar alineado con el centro de su diámetro.
El juego del engranaje helicoidal dúplex CZPT es ajustable. Al desplazar el tornillo sin fin axialmente, la zona con el grosor de diente deseado entra en contacto con la rueda. Como resultado, el juego es ajustable. Los engranajes helicoidales son una opción excepcional para mesas giratorias, sistemas de inversión de alta precisión y cajas de engranajes con juego extremadamente reducido. El juego de desplazamiento axial es una gran ventaja de los engranajes helicoidales dúplex, y esta característica se traduce en un procedimiento de montaje sencillo y rápido.
Al elegir un conjunto de engranajes, el tamaño y el método de lubricación son cruciales. Si no se tiene cuidado, se puede dañar el engranaje o producir un juego incorrecto. Afortunadamente, existen métodos sencillos para mantener el contacto entre dientes y el juego adecuados en los engranajes helicoidales, garantizando así una fiabilidad y un rendimiento óptimos a largo plazo. Como con cualquier conjunto de engranajes, una lubricación adecuada asegurará que los engranajes helicoidales duren muchos años.
Engranaje helicoidal de una sola garganta
Los engranajes helicoidales engranan mediante movimientos de deslizamiento y rodadura, pero el contacto deslizante predomina a altas relaciones de reducción. La eficacia de los engranajes helicoidales se ve limitada por la fricción y el calor generados durante el deslizamiento, por lo que se requiere lubricación para mantener un rendimiento óptimo. El tornillo sin fin y el engranaje suelen estar fabricados con metales diferentes, como bronce fosforoso o acero templado. Para el eje se suele utilizar nailon MC, un plástico sintético de ingeniería.
Los engranajes helicoidales son muy eficaces en la transmisión de energía eléctrica y se adaptan a diversos tipos de equipos y dispositivos. Su baja velocidad de salida y su elevado par motor los convierten en una opción popular para la transmisión de electricidad. Un engranaje helicoidal de una sola garganta es fácil de ensamblar y bloquear. Un engranaje helicoidal de doble garganta requiere dos ejes, uno para cada engranaje helicoidal. Ambos tipos son eficientes en aplicaciones de alto par motor.
Los engranajes helicoidales se utilizan comúnmente en sistemas de transmisión de energía eléctrica debido a su baja velocidad y diseño compacto. Se desarrolló un modelo numérico para determinar la distribución de carga cuasiestática entre los engranajes y las superficies de contacto. El método del coeficiente de impacto permite calcular rápidamente la deformación de la zona del engranaje y el contacto entre las superficies de contacto. El análisis resultante demuestra que un engranaje helicoidal de una sola garganta puede reducir la fuerza necesaria para accionar un motor eléctrico.
Además del desgaste inducido por la fricción, una rueda helicoidal puede experimentar un uso adicional. Dado que la rueda helicoidal es más blanda que el tornillo sin fin, la mayor parte del desgaste se produce en la rueda. De hecho, la cantidad de dientes en una rueda helicoidal no debe coincidir con su número de roscas. Un eje de engranaje helicoidal de una sola garganta puede mejorar la eficiencia de una máquina hasta en 35%. Además, puede reducir el costo de operación.
Se utiliza un mecanismo de tornillo sin fin cuando el paso diametral de la rueda helicoidal y el engranaje helicoidal son idénticos. Si el paso diametral de ambos engranajes es el mismo, los dos tornillos sin fin engranarán correctamente. Además, la rueda helicoidal y el tornillo sin fin se conectan entre sí mediante un tornillo. Este tornillo se inserta en el cubo y se fija con una contratuerca.
Engranaje helicoidal socavado
Los engranajes helicoidales de ranura tienen un eje cilíndrico y sus dientes presentan una forma evolutiva. Los tornillos sin fin están fabricados con una aleación cementada endurecida, 16MnCr5. El número de dientes del engranaje se determina por el ángulo de tensión en el punto de inflexión cero. Los dientes son convexos en las secciones transversales y centrales. El diámetro del tornillo sin fin se identifica mediante su perfil tangencial, d1. Los engranajes helicoidales de ranura se emplean cuando el volumen del cilindro es considerable y el eje es lo suficientemente rígido como para soportar cargas excesivas.
La longitud de la línea central de los engranajes helicoidales es la distancia desde el centro del tornillo sin fin hasta su diámetro exterior. Esta distancia influye en la deflexión del tornillo sin fin y en su protección. Introduzca un valor específico para la distancia de apoyo. A continuación, el programa propone una selección de soluciones adecuadas en función del tipo de diente y el módulo. La tabla de respuestas incluye numerosas posibilidades, y la variante elegida se transfiere al cálculo principal.
Un tornillo sin fin con compensación de fuerza-ángulo-ángulo se puede fabricar utilizando tornos de un solo filo o fresadoras de tope. El diámetro y la profundidad del tornillo sin fin dependen de la herramienta de corte empleada. Además, el diámetro de la muela abrasiva determina el perfil del tornillo sin fin. Si el tornillo sin fin se corta demasiado profundo, se producirá un socavado. A pesar de este riesgo, el diseño del engranaje de tornillo sin fin es flexible y ofrece una gran libertad.
La relación de reducción de un engranaje helicoidal es enorme. Con una mínima cantidad de energía, el engranaje helicoidal puede reducir sustancialmente la velocidad y el par. En contraste, los engranajes tradicionales requieren múltiples reducciones para lograr el mismo nivel de reducción. Los engranajes helicoidales también presentan varias desventajas. No pueden invertir el sentido de la fuerza debido a la fricción entre el tornillo sin fin y la rueda. El engranaje helicoidal no puede invertir la dirección de la fuerza eléctrica, sino que el tornillo sin fin se mueve de una dirección a otra.
El proceso de socavado es fundamental para el perfil del tornillo sin fin. Este perfil varía según su diámetro, el ángulo de ataque y el diámetro de la muela abrasiva. El perfil también se modifica si el proceso de fabricación elimina material de la base del diente. Un pequeño socavado reduce la dureza del diente y el contacto. Para engranajes pequeños, se recomienda un ángulo de ataque mínimo de 14,5°.
Examen de la deflexión del eje del tornillo sin fin
Para analizar la deflexión del eje del tornillo sin fin, primero determinamos su valor óptimo de deflexión. Esta se calculó mediante la técnica de Euler-Bernoulli y la deformación por cizallamiento de Timoshenko. Posteriormente, calculamos el instante de inercia y la región de la sección transversal utilizando software CAD. En nuestro análisis, aprovechamos las ventajas de esta verificación para comparar los parámetros resultantes con los modelos teóricos.
Podemos usar la longitud de la línea central resultante y los perfiles de los dientes del engranaje helicoidal para calcular la deflexión necesaria. Con estos valores, podemos utilizar la evaluación de la deflexión del engranaje helicoidal para asegurar la dimensión correcta del cojinete y el diente del engranaje helicoidal. Una vez que tengamos estos valores, podemos transferirlos al cálculo principal. Luego, podemos estimar la deflexión del engranaje helicoidal y su seguridad básica. A continuación, introducimos los valores en las tablas correspondientes y las opciones resultantes se transfieren inmediatamente al cálculo principal. Sin embargo, debemos tener en cuenta que la deflexión no se considerará segura si es mayor que el diámetro exterior del engranaje helicoidal.
Utilizamos un enfoque de cuatro fases para investigar la deflexión del eje del tornillo sin fin. Inicialmente, empleamos la técnica de factores finitos para calcular la deflexión y analizamos los resultados de la simulación con los ejes analizados experimentalmente. Finalmente, realizamos estudios científicos de parámetros con quince dentados de engranajes de tornillo sin fin, sin considerar la geometría del eje. Este paso constituye la primera de las cuatro etapas de la investigación. Una vez calculada la deflexión, podemos utilizar los resultados de la simulación para determinar los parámetros esenciales para optimizar el diseño.
Mediante un programa de cálculo para determinar la deflexión del eje helicoidal, podemos establecer la eficacia de los engranajes helicoidales. Existen varios parámetros para optimizar la eficacia del engranaje, como los materiales, la geometría y el lubricante. Además, podemos reducir las pérdidas por fallas en los cojinetes. También podemos identificar la estrategia de soporte para los ejes helicoidales en el menú de opciones. La sección teórica proporciona información adicional.
