Diferença entre engrenagem helicoidal paralela e engrenagem helicoidal cruzada

Acionamentos mecânicos são usados ​​para transmitir movimento, torque e potência de um eixo acionador para o eixo acionado. O eixo de acionamento, na maioria dos casos, é parte do motor principal (como motor elétrico, turbina hidráulica, turbina a vapor, etc.); enquanto que o eixo acionado faz parte da unidade da máquina. Existem quatro acionamentos mecânicos básicos, ou seja, acionamento por engrenagem, acionamento por correia, acionamento por corrente e acionamento por corda. Um acionamento por engrenagem é um acionamento rígido do tipo engate onde o movimento e a potência são transmitidos por meio de engate e desengate sucessivo dos dentes de duas engrenagens conjugadas. É inerentemente livre de deslizamento e isso fornece uma relação de velocidade constante (drive positivo). Pode ser usado para aplicações leves (como brinquedos, relógios, etc.), bem como para aplicações pesadas (como caixa de engrenagens de máquinas, acionamento marítimo, etc.).

Os eixos acionadores e acionados podem ter três orientações mútuas, a saber (i) eixos paralelos, (ii) eixos que se cruzam e (iii) eixos não paralelos que não se cruzam. Existem quatro tipos básicos de engrenagens e uma engrenagem adequada deve ser selecionada com base na orientação mútua dos eixos acionadores e acionados. Engrenagens de dentes retos e helicoidais são aplicáveis ​​para eixos paralelos. A engrenagem cônica pode ser aplicada para dois eixos que se cruzam, que podem não ser necessariamente perpendiculares. O arranjo de engrenagem sem-fim é usado para a terceira categoria (eixos não paralelos sem interseção). Ao contrário das engrenagens retas que possuem dentes retos paralelos ao eixo da engrenagem, as engrenagens helicoidais possuem dentes em forma helicoidal que são cortados no cilindro de passo. Embora as engrenagens helicoidais sejam comumente usadas para eixos paralelos, como engrenagens retas, também podem ser usadas para eixos perpendiculares, mas sem interseção.

Assim, existem dois tipos de engrenagens helicoidais - paralelas e cruzadas. engrenagens helicoidais paralelas , o comum, é usado para transmissão de energia entre eixos paralelos. Duas engrenagens helicoidais paralelas devem ter o mesmo módulo, mesmo ângulo de pressão, mas lado oposto da hélice. Eles oferecem operação silenciosa e sem vibração e podem transmitir cargas pesadas. Por outro lado, as engrenagens helicoidais cruzadas são usadas para eixos sem interseção, mas perpendiculares. Duas engrenagens helicoidais cruzadas acopladas (também chamadas de engrenagens de parafuso) devem ter o mesmo módulo, o mesmo ângulo de pressão e a mesma ou oposta mão da hélice. Este tipo de engrenagem tem aplicação semelhante à engrenagem helicoidal; no entanto, a engrenagem helicoidal é preferida para redução de velocidade acentuada (1:15 a 1:100), enquanto as engrenagens helicoidais cruzadas não podem fornecer redução de velocidade além de 1:2. Várias diferenças entre a engrenagem helicoidal paralela e a engrenagem helicoidal cruzada são dadas abaixo em formato de tabela.

Tabela:Diferenças entre engrenagem helicoidal paralela e engrenagem helicoidal cruzada

Engrenagem Helicoidal Paralela	Engrenagem Helicoidal Cruzada
As engrenagens helicoidais paralelas podem transmitir movimento e potência apenas entre eixos paralelos.	As engrenagens helicoidais cruzadas podem transmitir movimento e potência entre eixos perpendiculares, mas sem interseção.
Duas engrenagens conjugadas devem ser montadas em dois eixos paralelos.	Duas engrenagens conjugadas são montadas em dois eixos perpendiculares, mas sem interseção.
Duas engrenagens de acoplamento devem ter o mesmo ângulo de hélice, mas o lado oposto da hélice.	Duas engrenagens conjugadas podem ter diferentes ângulos de hélice. Elas podem ter a mesma ou oposta lado da hélice.
O encaixe entre dois dentes começa com um contato pontual, mas gradualmente se torna um contato linear.	Dois dentes engrenados sempre têm contato pontual.
A capacidade de transmissão de potência da engrenagem helicoidal paralela é maior devido ao contato mais amplo.	A engrenagem helicoidal cruzada tem menor capacidade de transmissão de potência devido ao contato pontual.
Tem ampla área de aplicação, desde pequenos equipamentos até grandes campos industriais, incluindo trens de engrenagens.	É raramente usado em instrumentos de pequeno porte.

Transmissão de potência e orientação dos eixos: Com exceção da correia de um quarto de volta, o acionamento por engrenagem é apenas o acionamento mecânico que pode ser empregado com vantagem para transmitir potência e movimento em qualquer ângulo em qualquer plano. Diferentes tipos de engrenagens são preferidos para várias orientações de eixos acionadores e acionados. Semelhante às engrenagens retas, as engrenagens helicoidais paralelas podem transmitir movimento e potência apenas entre eixos paralelos. Portanto, eles devem ser montados em eixos paralelos com alinhamento angular e locacional adequado. Por outro lado, engrenagens helicoidais cruzadas ou engrenagens helicoidais podem transmitir movimento e potência entre eixos perpendiculares e, portanto, devem ser montadas em eixos perpendiculares, mas sem interseção.

Mão da hélice: Independentemente da disposição paralela ou transversal, duas engrenagens helicoidais conjugadas devem ter o mesmo módulo, mesmo ângulo de pressão e mesmo ângulo de hélice. O diâmetro do círculo primitivo de duas engrenagens conjugadas também deve tocar em um único ponto. Agora, se as engrenagens helicoidais conjugadas têm arranjo paralelo, então uma engrenagem deve ter hélice do lado direito e outra engrenagem deve obrigatoriamente ter hélice do lado esquerdo. Assim, duas engrenagens helicoidais paralelas devem ter o lado oposto da hélice. No entanto, no caso de arranjo cruzado, uma engrenagem helicoidal com hélice direita pode acoplar com outra engrenagem helicoidal com hélice esquerda ou direita. Assim, duas engrenagens helicoidais cruzadas acasaladas podem ter a mesma ou oposta mão de hélice.

Contato entre os dentes: Com base no perfil dos dentes e na orientação da engrenagem, o contato entre os dentes de duas engrenagens conjugadas ocorre de várias maneiras. Por exemplo, os dentes de duas engrenagens de dentes retos entram em contato repentino e seu comprimento de contato sempre permanece uma linha de comprimento igual à largura da face dos dentes. Tal contato súbito é substituído por contato gradual na engrenagem helicoidal. No caso de engrenagens helicoidais paralelas, o acoplamento de dois dentes inicia com um ponto e gradualmente se torna uma linha e então eles se desengatam como um ponto. No entanto, no caso de engrenagens helicoidais cruzadas, o contato entre dois dentes permanece sempre um único ponto. No início do encaixe, este ponto fica em uma extremidade da face do dente e gradualmente o ponto de contato se move sobre a face. No desengate, o ponto de contato fica na outra extremidade da face do dente.

Capacidade de transmissão de energia: O propósito básico de todo acionamento mecânico é transmitir energia do eixo acionador para o eixo acionado. Sendo um acionamento rígido do tipo engate, o acionamento por engrenagem possui a capacidade máxima de transmissão entre todos os acionamentos mecânicos. No entanto, diferentes tipos de acionamento por engrenagem oferecem níveis variados de capacidade de transmissão de energia. Um par de engrenagens helicoidais paralelas pode transmitir uma potência comparativamente maior em comparação com uma engrenagem de dentes retos de tamanho semelhante do mesmo material. Com base no tamanho e no material, as engrenagens helicoidais paralelas podem transmitir de apenas alguns watts a poucos megawatts de potência. Por outro lado, as engrenagens helicoidais cruzadas são preferidas para pequenas transmissões de potência, geralmente limitadas a 100kW.

Áreas de aplicação: Devido à alta capacidade de transmissão de potência, as engrenagens helicoidais paralelas são vantajosamente empregadas em muitos campos. Ele pode ser empregado com sucesso para aplicações de baixa e alta velocidade. As áreas típicas de aplicação incluem caixas de engrenagens de máquinas, automóveis, moinhos de óleo, acionamentos marítimos, etc. motor, etc

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).