Os engrenaxes sen fin son compoñentes de transmisión de potencia que se utilizan principalmente como reducións de alta relación para cambiar a dirección de rotación do eixe e para diminuír a velocidade e aumentar o par entre os eixes rotativos non paralelos. Utilízanse en eixes con eixes perpendiculares que non se cruzan. Debido a que os dentes dos engrenaxes de engranaxe deslizan entre si, os engrenaxes sen fin son ineficientes en comparación con outros engrenaxes, pero poden producir reducións masivas de velocidade en espazos moi compactos e, polo tanto, teñen moitas aplicacións industriais. Esencialmente, as engrenaxes sen fin poden clasificarse como de envolvente simple e dobre, o que describe a xeometría dos dentes engranados. Descríbense aquí os engrenaxes sen fin xunto cunha discusión sobre o seu funcionamento e aplicacións comúns.

Engrenaxes sin fin cilíndricas

A forma básica para o verme é a cremallera evolvente pola que se xeran engrenaxes rectos. Os dentes de cremallera teñen paredes rectas, pero cando se usan para xerar dentes en brancos de engrenaxes producen a forma familiar de dentes curvos do engranaje recto evolvente. Esta forma de dente de cremallera enrola esencialmente ao redor do corpo do verme. O apareamento roda de verme está composto porengrenaxe helicoidaldentes cortados nun ángulo que coincida co ángulo do dente do verme. A verdadeira forma de espolón só ocorre na sección central da roda, xa que os dentes se curvan para envolver o verme. A acción de engranaxe é semellante á dunha cremallera que acciona un piñón, excepto que o movemento de traslación da cremallera é substituído polo movemento rotatorio do verme. Ás veces, a curvatura dos dentes da roda descríbese como "garganta".

Os vermes terán polo menos un e ata catro (ou máis) fíos ou inicios. Cada fío engancha un dente na roda de verme, que ten moitos máis dentes e un diámetro moito maior que o verme. Os vermes poden virar en calquera dirección. As rodas de verme adoitan ter polo menos 24 dentes e a suma dos fíos de verme e dos dentes das rodas normalmente debería ser superior a 40. As vermes pódense facer directamente sobre o eixe ou por separado e deslizarse nun eixe máis tarde.
Moitos redutores de engrenaxes sen fin son teoricamente autobloqueantes, é dicir, incapaces de ser impulsados ​​por detrás pola roda de tornillo sinfín, unha vantaxe en moitos casos, como o izado. Onde a condución cara atrás é unha característica desexada, a xeometría do gusano e da roda pode adaptarse para que o permita (requirindo moitas veces arranques múltiples).
A relación de velocidade do verme e da roda está determinada pola relación entre o número de dentes da roda e os fíos de verme (non os seus diámetros).
Debido a que o verme ve comparativamente máis desgaste que a roda, moitas veces úsanse materiais diferentes para cada un, como un gusano de aceiro endurecido que conduce unha roda de bronce. Tamén están dispoñibles rodas de plástico.

Engrenaxes sen fin de envolvente simple e dobre

O envolvente refírese á forma en que os dentes da roda de verme envolven parcialmente o verme ou os dentes do verme envolven parcialmente a roda. Isto proporciona unha maior área de contacto. Unha engrenaxe sen fin de envoltura única usa unha verme cilíndrica para engranar cos dentes da garganta da roda.
Para dar aínda unha maior superficie de contacto dos dentes, ás veces o propio verme ten a garganta, en forma de reloxo de area, para que coincida coa curvatura da roda de verme. Esta configuración require un posicionamento axial coidadoso do verme. As engrenaxes sen fin de envolvente dobre son complexas de mecanizar e teñen menos aplicacións que as engrenaxes sen fin de envolvente simple. Os avances no mecanizado fixeron que os deseños de dobre envolvente sexan máis prácticos que no pasado.
As engrenaxes helicoidais de eixes cruzados denomínanse ás veces como engrenaxes sen envolvente. É probable que unha abrazadeira de avión sexa un deseño non envolvente.

Aplicacións

Unha aplicación común para os redutores de engrenaxes sen fin son as transmisións de cinta transportadora xa que a correa se move relativamente lentamente con respecto ao motor, o que fai o caso dunha redución de alta relación. A resistencia ao retroceso a través da roda de gusano pódese utilizar para evitar a inversión da correa cando o transportador se detén. Outras aplicacións comúns son os actuadores de válvulas, gatos e serras circulares. Ás veces úsanse para indexar ou como unidades de precisión para telescopios e outros instrumentos.
A calor é unha preocupación cos engrenaxes sen fin, xa que o movemento é esencialmente todo deslizando como unha porca nun parafuso. Para un actuador de válvulas, o ciclo de traballo é probable que sexa intermitente e a calor probablemente se disipe facilmente entre operacións pouco frecuentes. Para un accionamento de cinta transportadora, posiblemente con funcionamento continuo, a calor xoga un papel importante nos cálculos do deseño. Ademais, recoméndanse lubricantes especiais para os accionamentos por tornillo sinfín debido ás altas presións entre os dentes, así como á posibilidade de que se produzan abrasións entre os materiais diferentes do gusano e das rodas. As carcasas para as unidades de vermes adoitan estar equipadas con aletas de refrixeración para disipar a calor do aceite. Pódese conseguir case calquera cantidade de arrefriamento, polo que os factores térmicos dos engrenaxes de tornillo sin fin son unha consideración pero non unha limitación. En xeral, recoméndase que os aceites se manteñan por debaixo dos 200 °F para que haxa un funcionamento eficaz de calquera accionamento de vermes.
O retroceso pode ocorrer ou non, xa que depende non só dos ángulos da hélice senón tamén doutros factores menos cuantificables, como a fricción e a vibración. Para asegurarse de que sempre ocorrerá ou nunca ocorrerá, o deseñador do gusano debe seleccionar ángulos de hélice que sexan o suficientemente pronunciados ou pouco profundos para anular estas outras variables. Un deseño prudente suxire a miúdo incorporar freadas redundantes con unidades de autobloqueo onde a seguridade está en xogo.
Os engrenaxes sen fin están dispoñibles tanto como unidades aloxadas como como conxuntos de engrenaxes. Algunhas unidades pódense adquirir con servomotores integrais ou como deseños de varias velocidades.
Para aplicacións que impliquen reducións de alta precisión están dispoñibles vermes de precisión especiais e versións con cero contragolpes. Algúns fabricantes están dispoñibles versións de alta velocidade.