Los engranajes de espolón contra los engranajes helicoidales: comparación, ventajas, desventajas y aplicaciones

1Los engranajes

Características clave

• Perfil y procesamiento de los dientes: El contorno del diente aparece como una línea recta (involute en la cara del extremo), lo que hace que el modelado 3D en el software CAD sea intuitivo (a menudo completado a través de comandos de extrusión).La fabricación se basa en procesos maduros como los cortadores de molinos y los moldeadores de engranajes, lo que resulta en unos costes bajos.
• Características de las mallas: Los dientes hacen un contacto y desacoplamiento súbito de toda la cara, con la línea de contacto paralela al eje en cualquier momento.

Ventajas

• No hay fuerza axial, simplificando la selección de rodamientos y el diseño de la estructura de soporte.
• Fabricación sencilla y bajo costo, ideal para la producción de una sola pieza o en pequeños lotes.
• Alta eficiencia de transmisión, que generalmente oscila entre el 98% y el 99,5% en condiciones ideales.
• Fácil de ensamblar, insensible a las variaciones menores de la distancia central.

Desventajas

• Alto ruido y vibración debido al impacto repentino de la malla, inadecuado para el funcionamiento a alta velocidad.
• Baja capacidad de carga: solo un par (o menos de un) de dientes se enlazan a la vez, lo que conduce a una carga alta por ancho del diente y una menor resistencia al contacto / flexión en comparación con los engranajes helicoidales.
• Relación de contacto baja (1.4-1.6, por lo general menos de 2), lo que resulta en una baja estabilidad de la transmisión.

2Los engranajes helicoidales

Características clave

• Perfil y procesamiento de los dientes: El perfil del diente es una superficie involuta helicoidal, que requiere funciones de barrido helicoidal para el modelado CAD.La fabricación requiere máquinas y herramientas especializadas para la elaboración de piezas y para la conformación de las hélices., lo que conduce a una mayor complejidad y costo.
• Características de las mallas: Los dientes de malla progresiva se enganchan desde un extremo, se extienden gradualmente hasta el ancho completo del diente y se desenganchan suavemente, con líneas de contacto diagonales y malla continua.

Ventajas

• Funcionamiento suave y bajo ruido: La malla progresiva minimiza el impacto y la vibración, por lo que es adecuada para aplicaciones de alta velocidad y carga pesada.
• Alta capacidad de carga: una línea de contacto real más larga reduce la presión de área unitaria (alta resistencia al contacto) y la raíz inclinada del diente aumenta el grosor equivalente (alta resistencia a la flexión).
• Alta relación de contacto (mayor de 2, incluso 3-4), lograda mediante la combinación de relaciones de contacto transversales y axiales, asegurando múltiples pares de dientes con malla simultáneamente para una distribución uniforme de la carga.

Desventajas

• Genera fuerza axial (Fα) debido al ángulo de la hélice, que requiere soporte de empuje (por ejemplo, rodamientos de bolas de contacto angulares, rodamientos de rodillos cónicos), aumentando la complejidad estructural y el costo.
• Fabricación compleja y mayor costo, que requiere maquinaria de precisión y herramientas especializadas.
• Eficiencia ligeramente inferior (96%-98,5%) que los engranajes de espolón debido al aumento de la fricción de deslizamiento de la superficie de los dientes.

3Cuadro de comparación básico