Diseño de dientes helicoidales: una forma innovadora de mejorar la capacidad de carga de los reductores

1. Principios y características básicas del diseño de dientes helicoidales
Como su nombre indica, la superficie del diente de los dientes helicoidales no es perpendicular al eje, sino que se inclina en un ángulo determinado. Este diseño está inspirado en la búsqueda dual de la eficiencia de la transmisión y la capacidad de carga. El diseño de la forma del diente de los dientes helicoidales hace que el malhechado entre los dientes adyacentes ya no sea un contacto de punto o contacto de línea simple, sino un contacto superficial más complejo, y a medida que gira el engranaje, el punto de contacto se moverá gradualmente a lo largo de la superficie del diente, formando un efecto de contacto rodante. Este diseño no solo aumenta el área de contacto real de la superficie del diente, sino que también dispersa efectivamente la carga a través del contacto rodante, reduciendo la presión por unidad de área, mejorando significativamente la capacidad de carga del reductor.

2. Análisis comparativo del diseño de dientes helicoidales y el diseño de dientes espolones
En comparación con el diseño tradicional de dientes espolones, los dientes helicoidales muestran ventajas significativas en muchos aspectos. Primero, en términos de capacidad de carga, las características de contacto rodante de los dientes helicoidales hacen que la distribución de carga sea más uniforme, evitando el desgaste de la superficie del diente o la fractura causada por la sobrecarga local, para que pueda soportar mayores cargas. En segundo lugar, el diseño de dientes helicoidales ayuda a reducir la vibración y el ruido. Dado que el proceso de maleos de los dientes helicoidales es más suave, el impacto y la vibración se reducen, lo que hace que el reductor funcione más suavemente y el nivel de ruido se reduzca significativamente. Además, el diseño del diente helicoidal también mejora la eficiencia de la transmisión. Debido al aumento en el área de contacto y las características del contacto rodante, se reduce la pérdida de fricción y se mejora la eficiencia de transferencia de energía.

3. Mejora de la resistencia a la raíz del diente por diseño de dientes helicoidales
El diseño de bisel no solo optimiza el estado de contacto de la superficie del diente, sino que también mejora la resistencia de la raíz del diente hasta cierto punto. En el diseño del diente recto, la raíz del diente es un área clave de concentración de estrés y es susceptible a un gran estrés por flexión, lo que resulta en fractura por fatiga. El diseño del diente helicoidal cambia la dirección de la fuerza de la raíz del diente, lo que hace que la distribución de tensión sea más uniforme y reduciendo el fenómeno de concentración de estrés. Al mismo tiempo, el ángulo de inclinación del diente helicoidal ayuda a convertir parte de la carga en fuerza axial, reducir la tensión de flexión de la raíz del diente, mejorando así la resistencia de fatiga de la raíz del diente y mejorando aún más la capacidad general de carga del reductor.

4. Aplicación y desafíos del diseño de dientes helicoidales
Debido a su excelente rendimiento, el diseño del diente helicoidal se ha utilizado ampliamente en maquinaria pesada, aeroespacial, generación de energía eólica y otros campos con altos requisitos de carga y alta precisión. Sin embargo, el diseño y la fabricación de dientes helicoidales también enfrentan ciertos desafíos. Por un lado, el mecanizado de precisión de los engranajes helicoidales requiere máquinas herramientas de alta precisión y flujos de procesos complejos, lo que aumenta los costos de producción. Por otro lado, el ajuste y el mantenimiento de los engranajes helicoidales son relativamente complejos, lo que requiere un mayor nivel de habilidades técnicas y experiencia. Por lo tanto, en aplicaciones prácticas, es necesario considerar de manera integral la rentabilidad, la dificultad técnica y las condiciones de trabajo específicas para seleccionar razonablemente diseños de engranajes helicoidales o rectos.