ENGRANAJES HELICOIDALES

Un engranaje helicoidal puede considerarse como un engranaje recto común maquinado en un equipo de láminas delgadas donde cada una de ella ha girado ligeramente con respecto a sus vecinas (Figura A). En la (figura B) se muestra una transmisión por engranaje helicoidal, con los dientes del engranaje cortados en una espiral que se envuelve alrededor de un cilindro. Los dientes helicoidales entran a la zona de acoplamiento progresivamente y, por lo tanto, tienen una acción más suave que los dientes de los engranajes rectos.

(Figura A).

Así mismo los engranajes helicoidales tienden a ser menos ruidosos. Otra característica positiva de los engranajes helicoidales (con relación a los engranajes rectos) es que la carga que se transmite es un poco más grande, lo cual implica que la vida de los engranajes helicoidales sea más larga para la misma carga. Un engranaje helicoidal más pequeño puede transmitir la misma carga que un engranaje recto más grande. 

(Figura B)

Una desventaja de los engranajes helicoidales es que producen un empuje lateral adicional a lo largo del eje de la flecha, el cual no se presenta en los engranajes rectos. Este empuje lateral puede requerir de un componente adicional, tal como un collar de empuje, cojinetes de bolas o cojinetes de rodillos cónicos. Otra desventaja es que los engranajes helicoidales tienen una eficiencia ligeramente más baja que los engranajes rectos. La eficiencia depende de la carga normal total en los dientes, que es más alta para los engranajes rectos. Aunque la capacidad de soporte de carga total es mayor para los engranajes helicoidales, la carga se distribuye normal y axialmente; mientras que en un engranaje recto toda la carga distribuye normalmente.

CLASIFICACIÓN DE ENGRANAJES HELICOIDALES 

De acuerdo al montaje de los engranajes helicoidales se pueden clasificar de la siguiente manera: 

ENGRANAJES HELICOIDALES DE EJES PARALELOS

Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica. Los engranajes helicoidales acoplados deben tener el mismo ángulo de la hélice, pero el uno en sentido contrario al otro (Un piñón derecho engrana con una rueda izquierda y viceversa). Como resultado del ángulo de la hélice existe un empuje axial además de la carga, transmitiéndose ambas fuerzas a los apoyos del engrane helicoidal. Para una operación suave un extremo del diente debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero 1.1 es un mínimo razonable (relación de contacto). Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho más suave y silenciosamente que los engranajes rectos. Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica. Los engranajes helicoidales acoplados deben tener el mismo ángulo de la hélice, pero el uno en sentido contrario al otro (Un piñón derecho engrana con una rueda izquierda y viceversa). Como resultado del ángulo de la hélice existe un empuje axial además de la carga, transmitiéndose ambas fuerzas a los apoyos del engrane helicoidal. Para una operación suave un extremo del diente debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero 1.1 es un mínimo razonable (relación de contacto). Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho más suave y silenciosamente que los engranajes rectos.

ENGRANAJES HELICOIDALES DE EJES CRUZADOS

Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada (puede considerárseles como engranajes sinfín no envolventes), la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes. Leves cambios en el ángulo de las flechas y la distancia entre centro no afectan al a acción conjugada, por lo tanto el montaje se simplifica grandemente. Estos pueden ser fabricados por cualquier máquina que fabrique engranajes helicoidales.

ENGRANAJES HELICOIDALES DOBLES

Los engranajes "espina de pescado" son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble. Un miembro del juego de engranes "espina de pescado" debe ser apto para absorber la carga axial de tal forma que impida las carga excesivas en el diente provocadas por la disparidad de las dos mitades del engranaje. Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a loso engranajes de helicoidal doble, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

NOMENCLATURA

Hélice primitiva del diente. Es la hélice formada por el diente sobre el cilindro primitivo, correspondiente a la circunferencia primitiva.

Sentido de la hélice. Puede ser a derecha (+) 0 a izquierda (--) con la misma interpretación que se da a la rosca de un tornillo.

(& Ángulo de inclinación del diente. Es el ángulo de la hélice, es decir, el ángulo formado por la tangente a la hélice primitiva con la generatriz del cilindro primitivo.

P = paso de la hélice. Es la distancia entre dos puntos de la hélice primitiva, medida en el sentido axial.

p. paso normal. Es la distancia que hay entre dos dientes consecutivos, medida normalmente a estos y sobre el cilindró primitivo.

P, paso circular. Es la distancia que hay entre flancos homólogos de dos dientes consecutivos, medida sobre la circunferencia primitiva. Al paso circular suele llamarse también paso circunferencial.

P, = paso axial. Es la distancia que hay entre flancos homólogos de dos dientes consecutivos, medida sobre el cilindro primitivo y en un plano axial. Asimismo, cabe distinguir dos ángulos de presión: -ángulo de presión normal, que es el que corresponde a la sección normal del diente (normalizado 20'), Ángulo de presión circular, que es el que corresponden al perfil del diente según un plano normal al eje del piñón.

FORMULAS RELATIVAS AL DIMENSIONADO DE UN PIÑÓN HELICOIDAL.

Como consecuencia de la hélice que tienen los engranajes helicoidales su proceso de tallado es diferente al de un engranaje recto, porque se necesita de una transmisión cinemática que haga posible conseguir la hélice requerida. Algunos datos dimensionales de estos engranajes son diferentes de los rectos.

Diámetro exterior: Diámetro primitivo:

Módulo normal o real:

Paso normal o real:

Angulo de la hélice:

Paso de la hélice:

Módulo circular o aparente:

Paso circular aparente:

Paso axial:

Número de dientes: