La storia dell'ingranaggio elicoidale e le sue applicazioni
I denti di un ingranaggio elicoidale sono disposti ad angolo (rispetto all'asse dell'ingranaggio) e assumono la forma di un'elica. Ciò consente ai denti di ingranare progressivamente, prima con il contatto puntuale e procedendo al contatto con la linea man mano che si sviluppa l'impegno. La minore rumorosità è uno dei vantaggi più evidenti degli ingranaggi elicoidali rispetto agli ingranaggi cilindrici, specialmente a velocità medio-alte. Inoltre, con gli ingranaggi elicoidali, più denti sono sempre in presa, con conseguente riduzione della sollecitazione su ogni singolo dente. Ciò provoca un trasferimento più fluido delle forze da un dente all'altro, riducendo le vibrazioni, i carichi d'urto e l'usura.
Tuttavia, l'angolo inclinato dei denti genera un contatto di scorrimento tra i denti, con conseguente forze assiali e calore, riducendo l'efficienza. Queste forze assiali sono importanti nella scelta dei cuscinetti per gli ingranaggi elicoidali. Gli ingranaggi elicoidali richiedono cuscinetti reggispinta oa rulli, che sono generalmente più grandi (e più costosi) dei cuscinetti di base utilizzati con gli ingranaggi cilindrici poiché devono sopportare forze sia radiali che assiali. La dimensione della tangente dell'angolo dell'elica influisce sulle forze assiali. Nonostante il fatto che angoli dell'elica maggiori consentano un movimento più rapido e regolare, l'angolo dell'elica è generalmente limitato a 45 gradi a causa della generazione di forze assiali.
Le sollecitazioni assiali degli ingranaggi elicoidali possono essere mitigate impiegando ingranaggi elicoidali gemelli oa spina di pesce. Queste configurazioni sembrano essere due ingranaggi elicoidali con mani opposte poste schiena contro schiena, ma in realtà sono lavorate dalla stessa marcia. (La differenza tra i due tipi è che gli ingranaggi a doppia elica contengono una scanalatura tra i denti al centro, mentre gli ingranaggi a spina di pesce no.) Poiché le pressioni assiali su ciascuna coppia di denti sono annullate da questo design, è possibile che angoli dell'elica maggiori siano utilizzato. Elimina anche la necessità di cuscinetti reggispinta.
A parte un movimento più fluido, migliori capacità di velocità e meno rumore, gli ingranaggi elicoidali hanno il vantaggio di poter essere utilizzati con alberi paralleli o non paralleli (incrocianti). Gli ingranaggi elicoidali con alberi paralleli richiedono lo stesso angolo dell'elica degli ingranaggi elicoidali con mani opposte (es. denti destri e mancini).
Quando si utilizzano ingranaggi elicoidali incrociati, potrebbero essere della stessa mano o di mani opposte. Il totale degli angoli dell'elica dovrebbe corrispondere all'angolo tra gli alberi se gli ingranaggi hanno le stesse mani. Gli ingranaggi elicoidali incrociati con alberi perpendicolari (cioè 90 gradi) ne sono l'esempio più tipico. Entrambi gli ingranaggi hanno la stessa mano e i loro angoli dell'elica si sommano fino a 90 gradi. L'angolo tra gli alberi dovrebbe essere uguale alla differenza tra gli angoli dell'elica nelle configurazioni con mani opposte. Gli ingranaggi elicoidali incrociati offrono una maggiore libertà di progettazione, ma poiché il contatto tra i denti è più vicino al contatto puntuale rispetto al contatto lineare, hanno capacità di forza inferiori rispetto alle versioni ad albero parallelo.
Nei casi in cui gli ingranaggi cilindrici sono adatti ma gli alberi non sono paralleli, gli ingranaggi elicoidali sono spesso la scelta predefinita. Sono utilizzati anche in situazioni che richiedono velocità o carichi elevati. Di solito forniscono un funzionamento più fluido e silenzioso rispetto agli ingranaggi cilindrici, indipendentemente dal carico o dalla velocità.
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