Diferença entre engrenagem cônica reta e engrenagem cônica espiral

Máquina pode ser definida como um conjunto de mecanismos que podem realizar determinada tarefa através da expansão de energia. Tais mecanismos são acionados por energia mecânica, que vem na forma de torque rotacional. Um motor principal (como motor elétrico, turbina, etc.) geralmente fornece energia mecânica e é então transmitida para a unidade da máquina com a ajuda de acionamentos mecânicos. Existem quatro acionamentos mecânicos, ou seja, acionamento por engrenagem, acionamento por correia, acionamento por corrente e acionamento por corda. O acionamento por engrenagem transmite movimento e potência do eixo acionador para o eixo acionado por meio do engate dos dentes. É um acionamento rígido devido à ausência de qualquer elemento flexível intermediário. Ele pode transmitir energia leve a pesada sem qualquer deslizamento (drive positivo) básico é preferido para transmissão de energia de pequena distância.

Existem quatro tipos básicos de engrenagens – engrenagem de dentes retos, engrenagem helicoidal, engrenagem cônica e engrenagem sem-fim. Engrenagens de dentes retos e helicoidais são usadas para eixos paralelos; entretanto, a engrenagem reta tem dentes retos paralelos ao eixo da engrenagem; enquanto que a engrenagem helicoidal possui dentes em forma helicoidal que são cortados no cilindro de passo. Esta forma helicoidal de dentes oferece certas vantagens, como a coleta gradual de carga no dente, menos vibração, menos ruído, menos desgaste, etc.; enquanto, o arranjo de engrenagem helicoidal é aplicável para eixos não paralelos e sem interseção. Existem diferentes tipos de engrenagens cônicas, como engrenagem cônica reta, engrenagem cônica oblíqua, engrenagem frontal, engrenagem espiral, engrenagem hipóide, engrenagem de coroa, engrenagem zerol, etc. Cada uma delas tem características diferentes e são adequadas para tipos específicos de aplicações.

Os dentes da engrenagem cônica podem ter perfil reto ou espiral; no entanto, ambos são aplicáveis ​​apenas para eixos de interseção. Como o nome sugere, em engrenagem cônica de dentes retos , os dentes são retos como uma engrenagem de dentes retos, mas são cortados ao longo do eixo da engrenagem mantendo uma inclinação. Devido ao contato súbito entre os dentes de duas engrenagens, o dente sofre uma carga de impacto. Isso resulta em vibração e ruído. A engrenagem cônica frontal e a engrenagem cônica oblíqua também possuem dentes retos. engrenagens helicoidais de dentes espirais oferecem benefícios semelhantes sobre as engrenagens cônicas de dentes retos como as engrenagens helicoidais fornecem sobre as engrenagens retas. Aqui os dentes têm um perfil em espiral e, assim, gradualmente entram em contato durante o acasalamento. Assim, oferece uma operação suave, sem vibrações e silenciosa. No entanto, exerce alta carga de impulso nos rolamentos. A engrenagem hipóide também tem dentes em espiral. Várias diferenças entre a engrenagem cônica reta e a engrenagem cônica espiral são fornecidas abaixo no formato de tabela.

Tabela:Diferenças entre engrenagem cônica reta e engrenagem cônica espiral

Equipamento cônico reto	Equipamento cônico espiral
Os dentes desse tipo de engrenagem são retos e são cortados ao longo do eixo em um cone.	Aqui os dentes são em espiral e são cortados em forma de curva espiral no cone de passo.
Dois dentes das engrenagens correspondentes entram em contato repentino. O contato é sempre uma linha de comprimento igual à largura da face dos dentes.	Os dentes de duas engrenagens acasaladas entram em contato gradualmente. O acoplamento começa com um ponto e gradualmente se torna uma linha.
Devido ao contato súbito, os dentes também estão sujeitos a impacto ou carga de choque.	Aqui os dentes são submetidos a carregamento gradual.
O contato repentino também causa ruído.	Sua operação é bastante.
A carga de choque induz a vibração e, portanto, sua operação não é suave.	Devido ao acúmulo gradual de carga, produz menos vibração e, portanto, a operação é suave.
O projeto e a fabricação de engrenagens cônicas de dentes retos são mais fáceis e, portanto, mais baratos.	Design e fabricação complicados levam a um custo mais alto para esse tipo de equipamento.
Exerce menos força de impulso nos rolamentos que seguram os eixos.	Exerce mais força de impulso nos rolamentos.

Orientação dos dentes: As engrenagens cônicas podem ter dentes retos ou espirais. Quando os dentes de uma engrenagem cônica são retos, mas inclinados de tal maneira que convergem em um ponto de vértice comum, essa engrenagem é chamada de engrenagem cônica reta. Duas dessas engrenagens devem ser montadas apenas em eixos de interseção. Uma variante de engrenagem cônica reta, chamada engrenagem cônica inclinada, pode ser empregada para eixos não paralelos e sem interseção. Por outro lado, quando os dentes são cortados em forma de espiral no blank da engrenagem cônica de tal forma que as curvas em espiral convergem em um único ponto de vértice, então é denominado como engrenagem cônica espiral. Um par de engrenagens cônicas em espiral deve ser montado em eixos de interseção; alternativamente, a engrenagem hipóide (também tem dentes em espiral) pode ser empregada para eixos não paralelos e sem interseção.

Cenário de contato: O acionamento por engrenagem é um tipo de acionamento de engate rígido que indica que os dentes de duas engrenagens conjugadas entram em contato direto para transmitir movimento e potência de um eixo para outro. Independentemente do tipo de engrenagem, os dentes paralelos ao eixo da engrenagem entram em contato repentino. Isso acontece no caso de engrenagens retas, bem como engrenagens cônicas retas. Aqui o contato é sempre uma linha de comprimento igual à largura da face dos dentes. Por outro lado, os dentes de duas engrenagens cônicas espirais acopladas entram em contato gradativamente, como acontece nas engrenagens helicoidais. Aqui o engajamento se inicia com um ponto e gradualmente se torna uma linha e finalmente se desprende como ponto.

Carga de impacto e suas consequências: Devido ao contato súbito, os dentes das engrenagens cônicas retas sofrem impacto ou carga de choque. Também resulta em ruído e vibração consideráveis. Essa vibração às vezes impõe limite na velocidade máxima de operação e também na capacidade de transmissão de energia. Por outro lado, os dentes das engrenagens cônicas espirais sofrem carregamento gradual, o que é muito menos prejudicial. Sua operação é, portanto, suave e silenciosa, mesmo em alta velocidade.

Comparação de custos: A fabricação complicada leva ao alto preço das engrenagens cônicas espirais. Para o mesmo material, tamanho e tolerância, as engrenagens espirais são 1,2 a 1,5 vezes mais caras do que as engrenagens cônicas retas. A diferença de custo aumenta quando o tamanho da engrenagem é pequeno devido à dificuldade de fabricação. A alta exigência de acabamento também pode levar a uma diferença de preço mais ampla.

Força de impulso: Duas engrenagens conjugadas sempre exercem força nos rolamentos que montam os eixos. Com base na orientação dos dentes, essa força pode ser radial ou axial ou ambas. Por exemplo, dentes retos que são paralelos ao eixo da engrenagem (como na engrenagem de dentes retos) produzem apenas carga radial; enquanto que os dentes helicoidais (como na engrenagem helicoidal) produzem ambos os tipos de força. Engrenagens cônicas retas, bem como engrenagens cônicas espirais, produzem carga radial e axial; no entanto, a carga de empuxo (axial) na engrenagem cônica espiral é comparativamente maior, pois induz a partir de duas fontes.

A comparação científica entre a engrenagem helicoidal paralela e a engrenagem helicoidal cruzada é apresentada neste artigo. O autor também sugere que você consulte as seguintes referências para melhor compreensão do tema.

1. Design de elementos de máquina por V. B. Bhandari (quarta edição; McGraw Hill Education).
2. Design de máquina por R. L. Norton (quinta edição; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design de R. S. Khurmi e J. K. Gupta (S. Chand; 2014).