Engrenagens em espiral contra engrenagens helicoidais - Comparação, vantagens, desvantagens e aplicações

1- Engrenagens.

Características fundamentais

• Perfil dentário e processamento: O contorno do dente aparece como uma linha reta (involute na face final), tornando a modelagem 3D no software CAD intuitiva (muitas vezes concluída através de comandos de extrusão).A fabricação depende de processos maduros como cortadores de moldagem de moldes e moldadores de engrenagens, o que resulta em baixos custos.
• Características da malhaOs dentes realizam um contato súbito com toda a face e desligam-se, com a linha de contato paralela ao eixo a qualquer momento.

Vantagens

• Sem força axial, simplificando a seleção de rolamentos e o design da estrutura de suporte.
• Fabricação simples e baixo custo, ideal para produção de peça única ou em pequenos lotes.
• Alta eficiência de transmissão, normalmente variando de 98% a 99,5% em condições ideais.
• Fácil de montar, insensível a pequenas variações de distância do centro.

Desvantagens

• Alto ruído e vibração devido ao impacto súbito da malha, inadequado para operações de alta velocidade.
• Baixa capacidade de carga: apenas um (ou menos de um) par de malhas dentárias por vez, levando a uma elevada carga por largura do dente e uma menor resistência ao contato/dobragem em comparação com engrenagens helicoidais.
• Relação de contacto baixa (1,4-1.6, geralmente inferior a 2), o que resulta numa fraca estabilidade da transmissão.

2Engrenagens helicoidais

Características fundamentais

• Perfil dentário e processamento: O perfil do dente é uma superfície involuída helicoidal, que requer funções de "varredura helicoidal" para modelagem CAD.A fabricação exige máquinas e ferramentas especializadas para a fixação ou moldagem de espirais, levando a uma maior complexidade e custo.
• Características da malha: Os dentes de malha progressiva ligam-se de uma extremidade, estendem-se gradualmente até à largura total do dente e desligam-se suavemente, com linhas de contacto diagonais e malha contínua.

Vantagens

• Operação suave e baixo ruído: a malhagem progressiva minimiza o impacto e a vibração, tornando-a adequada para aplicações de alta velocidade e carga pesada.
• Alta capacidade de carga: uma linha de contato real mais longa reduz a pressão da área da unidade (alta resistência ao contato) e a raiz inclinada do dente aumenta a espessura equivalente (alta resistência à dobra).
• Alta relação de contacto (maior que 2, mesmo 3-4), conseguida pela combinação de relações de contacto transversais e axiais, garantindo a malhagem simultânea de vários pares de dentes para uma distribuição uniforme da carga.

Desvantagens

• Gera força axial (Fα) devido ao ângulo da hélice, exigindo suporte de tração (por exemplo, rolamentos de esferas de contato angulares, rolamentos de rolos cônicos), aumentando a complexidade estrutural e o custo.
• Fabricação complexa e custo mais elevado, necessitando de máquinas de precisão e ferramentas especializadas.
• Eficiência ligeiramente menor (96%-98,5%) do que os engrenagens de espuma devido ao aumento do atrito deslizante da superfície do dente.

3Tabela de comparação básica