As engrenaxes sen fin son compoñentes de transmisión de potencia que se empregan principalmente como reducións de alta relación para cambiar a dirección de rotación do eixe e para diminuír a velocidade e aumentar o par entre eixes rotatorios non paralelos. Úsanse en eixes con eixes perpendiculares que non se intersectan. Debido a que os dentes das engrenaxes de engranaxe deslízanse uns sobre os outros, as engrenaxes sen fin son ineficientes en comparación con outros accionamentos de 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. As engrenaxes sen fin descríbense aquí xunto cunha discusión do seu funcionamento e aplicacións comúns.

Engrenaxes cilíndricas de sen fin

A forma básica do sen fin é a cremalleira en evolvente mediante a cal se xeran as engrenaxes cilíndricas. Os dentes da cremalleira teñen paredes rectas, pero cando se usan para xerar dentes en engrenaxes en bruto, producen a coñecida forma de dente curva da engrenaxe cilíndrica en evolvente. Esta forma de dente de cremalleira esencialmente enrólase arredor do corpo do sen fin. O acoplamento roda sen fin está composto deengrenaxe helicoidaldentes cortados nun ángulo que coincide co ángulo do dente do sen fin. A verdadeira forma de esporón só se produce na sección central da roda, xa que os dentes se curvan para envolver o sen fin. A acción de engranaxe é similar á dunha cremalleira que acciona un piñón, agás que o movemento de translación da cremalleira é substituído polo movemento rotatorio do sen fin. A curvatura dos dentes da roda ás veces descríbese como "de garganta".

Os vermes terán polo menos unha e ata catro (ou máis) roscas, ou arranques. Cada rosca encaixa nun dente da roda sen fin, que ten moitos máis dentes e un diámetro moito maior que o verme. Os vermes poden xirar en calquera dirección. As rodas sen fin adoitan ter polo menos 24 dentes e a suma das roscas do verme e os dentes da roda normalmente debería ser superior a 40. Os vermes pódense fabricar directamente no eixe ou por separado e deslizarse nun eixe máis tarde.
Moitos redutores de engrenaxe sen fin son teoricamente autoblocantes, é dicir, incapaces de ser accionados cara atrás pola roda sen fin, unha vantaxe en moitos casos, como a elevación. Cando o accionamento cara atrás é unha característica desexada, a xeometría da roda sen fin e da roda pode adaptarse para permitilo (o que a miúdo require varios arranques).
A relación de velocidades do sen fin e a roda vén determinada pola relación entre o número de dentes da roda e as roscas do sen fin (non polos seus diámetros).
Debido a que o sen fin sofre comparativamente máis desgaste que a roda, a miúdo utilízanse materiais diferentes para cada un, como un sen fin de aceiro endurecido que acciona unha roda de bronce. Tamén hai rodas sen fin de plástico dispoñibles.

Engrenaxes sen fin de envoltura simple e dobre

A envolvente refírese á forma en que os dentes da roda sen fin envolven parcialmente o sen fin ou os dentes do sen fin envolven parcialmente a roda. Isto proporciona unha maior área de contacto. Unha engrenaxe sen fin dunha soa envolvente usa un sen fin cilíndrico para engranar cos dentes con garganta da roda.
Para dar unha superficie de contacto cos dentes aínda maior, ás veces a propia vertedura ten unha garganta (con forma de reloxo de area) para coincidir coa curvatura da roda sen fin. Esta configuración require un posicionamento axial coidadoso da vertedura. As engrenaxes sen fin de dobre envoltura son complexas de mecanizar e teñen menos aplicacións que as engrenaxes sen fin dunha soa envoltura. Os avances no mecanizado fixeron que os deseños de dobre envoltura sexan máis prácticos que no pasado.
Ás veces, as engrenaxes helicoidais de eixe cruzado denomínanse engrenaxes sen fin non envolventes. É probable que unha abrazadeira de aeronave teña un deseño non envolvente.

Aplicacións

Unha aplicación común para os redutores de engrenaxes sen fin son os accionamentos de cintas transportadoras, xa que a cinta móvese comparativamente lentamente con respecto ao motor, o que xustifica unha redución de alta relación. A resistencia ao retroceso a través da roda sen fin pódese usar para evitar a inversión da cinta cando a cinta transportadora se detén. Outras aplicacións comúns son os actuadores de válvulas, gatos e serras circulares. Ás veces utilízanse para a indexación ou como accionamentos de precisión para telescopios e outros instrumentos.
A calor é un problema coas engrenaxes sen fin, xa que o movemento é esencialmente deslizante, de xeito semellante ao dunha porca nun parafuso. Para un actuador de válvula, é probable que o ciclo de traballo sexa intermitente e a calor probablemente se disipe facilmente entre operacións pouco frecuentes. Para un accionamento de cinta transportadora, con posible funcionamento continuo, a calor xoga un papel importante nos cálculos de deseño. Ademais, recoméndanse lubricantes especiais para os accionamentos sen fin debido ás altas presións entre os dentes, así como á posibilidade de desgaste entre os materiais diferentes do sen fin e da roda. As carcasas para os accionamentos sen fin adoitan estar equipadas con aletas de refrixeración para disipar a calor do aceite. Pódese conseguir case calquera cantidade de refrixeración, polo que os factores térmicos para as engrenaxes sen fin son unha consideración, pero non unha limitación. Xeralmente, recoméndase que os aceites se manteñan por debaixo dos 200 °F para que haxa un funcionamento eficaz de calquera accionamento sen fin.
O retroceso pode ou non ocorrer, xa que depende non só dos ángulos da hélice, senón tamén doutros factores menos cuantificables, como a fricción e a vibración. Para garantir que sempre ocorrerá ou que nunca ocorrerá, o deseñador do accionamento sen fin debe seleccionar ángulos de hélice que sexan o suficientemente pronunciados ou superficiais como para anular estas outras variables. Un deseño prudente adoita suxerir a incorporación de freadas redundantes con accionamentos autoblocantes cando a seguridade está en xogo.
As engrenaxes sen fin están dispoñibles tanto como unidades en carcasa como conxuntos de engrenaxes. Algunhas unidades pódense adquirir con servomotores integrais ou como deseños de varias velocidades.
Hai dispoñibles vermes de precisión especiais e versións sen xogo para aplicacións que implican reducións de alta precisión. Algúns fabricantes dispoñen de versións de alta velocidade.