Gleasonengrenaxes cónicas en espiralson un tipo especializado de engrenaxe cónica deseñada para transmitir potencia entre eixes que se intersecan, xeralmente nun ángulo de 90 graos. O que distingue o sistema Gleason é a súa xeometría única dos dentes e o seu método de fabricación, que proporcionan un movemento suave, unha alta capacidade de par e un funcionamento silencioso. Estas engrenaxes úsanse amplamente en transmisións automotrices, industriais e aeroespaciais onde a fiabilidade e a precisión son fundamentais.
O sistema Gleason foi desenvolvido para mellorar o sistema recto eengrenaxes cónicas zeroolmediante a introdución dun dente curvo en forma de espiral. Esta forma en espiral permite un encaixe gradual entre os dentes, o que reduce significativamente o ruído e a vibración, ao tempo que permite maiores velocidades de rotación e capacidade de carga. O deseño tamén mellora a relación de contacto e a resistencia superficial, garantindo unha transmisión de potencia eficiente baixo cargas pesadas ou dinámicas.
Cada par de engrenaxes cónicas helicoidais Gleason consta dun piñón e unha engrenaxe de acoplamento, producidos con xeometría coincidente. O proceso de fabricación é altamente especializado. Comeza co forxado ou a fundición de precisión de pezas en bruto de aceiro de aliaxe, como 18CrNiMo7-6, seguido de corte en bruto, fresado ou conformado para xerar a forma inicial da engrenaxe. Os métodos avanzados como o mecanizado de 5 eixes, o biselado e o corte duro garanten unha alta precisión dimensional e un acabado superficial optimizado. Despois dun tratamento térmico como a carburación (58–60 HRC), as engrenaxes sofren un lapeado ou rectificado para lograr un engranaxe perfecto entre o piñón e a engrenaxe.
A xeometría das engrenaxes cónicas en espiral de Gleason defínese mediante varios parámetros críticos: o ángulo en espiral, o ángulo de presión, a distancia do cono de paso e a anchura da cara. Estes parámetros calcúlanse con precisión para garantir patróns de contacto dos dentes e unha distribución da carga correctos. Durante a inspección final, ferramentas como a máquina de medición por coordenadas (CMM) e a análise de contacto dos dentes (TCA) verifican que o conxunto de engrenaxes cumpre coa clase de precisión DIN 6 ou ISO 1328-1 requirida.
En funcionamento, espiral de Gleasonengrenaxes cónicasofrecen alta eficiencia e rendemento estable mesmo en condicións esixentes. Os dentes curvos proporcionan contacto continuo, o que reduce a concentración de tensión e o desgaste. Isto fainos ideais para diferenciais de automóbiles, caixas de cambios de camións, maquinaria pesada, sistemas de propulsión mariña e ferramentas eléctricas. Ademais, a capacidade de personalizar a xeometría dos dentes e a distancia de montaxe permite aos enxeñeiros optimizar o deseño para restricións específicas de par, velocidade e espazo.
Engrenaxe cónica helicoidal tipo Gleason: táboa de cálculo clave
| Elemento | Fórmula / Expresión | Variables / Notas |
|---|---|---|
| Parámetros de entrada | (z_1, z_2, m_n, α_n, Sigma, b, T) | dentes do piñón/engrenaxe (z); módulo normal (m_n); ángulo de presión normal (α_n); ángulo do eixo (σ); anchura da cara (b); par transmitido (T). |
| Diámetro de referencia (medio) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (piñón), 2 (engrenaxe). Diámetro medio/de referencia na sección normal. |
| Ángulos de paso (cono) | (Δ1, Δ2) tal que (Δ1 + Δ2 = Sigma) e (sin Δ1}{d1=sin Δ2}{d2) | Resolve ángulos cónicos consistentes coas proporcións dos dentes e o ángulo do eixe. |
| Distancia do cono (distancia do vértice do paso) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Distancia entre o vértice do cono e o círculo de división medida ao longo da xeritrix. |
| Paso circular (normal) | (p_n = π_m_n) | Paso lineal na sección normal. |
| Módulo transversal (aprox.) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (β_n) = ángulo espiral normal; transfórmase entre seccións normais e transversais segundo sexa necesario. |
| Ángulo espiral (relación media/transversal) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (Δm) = ángulo medio do cono; use transformadas entre ángulos normal, transversal e espiral medio. |
| Recomendación de ancho de cara | (b = k_b , m_n) | (k_b) normalmente escollido entre 8 e 20 dependendo do tamaño e da aplicación; consulte a práctica de deseño para obter o valor exacto. |
| Adenda (media) | (a \approx m_n) | Aproximación estándar de adicións de profundidade completa; use táboas de proporcións exactas dos dentes para obter valores precisos. |
| Diámetro exterior (punta) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | eu = 1,2 |
| Diámetro da raíz | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (das proporcións do sistema de engrenaxes). |
| Grosor do dente circular (aprox.) | (s \approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | Para a xeometría do bisel, use o grosor corrixido das táboas de dentes para obter precisión. |
| Forza tanxencial no círculo de ton | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = par de torsión; (d_p) = diámetro primitivo (use unidades consistentes). |
| Tensión de flexión (simplificada) | (\sigma_b = \dfrac{F_t ⋅ K_O ⋅ K_V}{b ⋅ m_n ⋅ Y}) | (K_O) = factor de sobrecarga, (K_V) = factor dinámico, (Y) = factor de forma (xeometría de flexión). Utilice a ecuación de flexión AGMA/ISO completa para o deseño. |
| Tensión de contacto (tipo Hertz, simplificada) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\dfrac{F_t}{d_p , b} \cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1} + \frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | constante xeométrica (C_H), módulos elásticos do material (E_i, νi) e relacións de Poisson. Empregar ecuacións completas de tensión de contacto para a verificación. |
| Relación de contacto (xeral) | (\varepsilon = \dfrac{\text{arco de acción}}{\text{ton base}}) | Para engrenaxes cónicas, calcule usando a xeometría do cono de paso e o ángulo en espiral; normalmente avalíase con táboas de deseño de engrenaxes ou software. |
| Número virtual de dentes | (z_v \approx \dfrac{d}{m_t}) | Útil para comprobacións de contacto/rebaixe; (m_t) = módulo transversal. |
| Comprobación mínima de dentes/socavado | Usar a condición mínima dos dentes baseada no ángulo en espiral, no ángulo de presión e nas proporcións dos dentes | Se (z) está por debaixo do mínimo, requírese un corte entallado ou ferramentas especiais. |
| Configuración da máquina/cortadora (paso de deseño) | Determinar os ángulos do cabezal de corte, a rotación do soporte e a indexación a partir da xeometría do sistema de engrenaxes | Estes axustes derivan da xeometría da engrenaxe e do sistema de corte; siga o procedemento da máquina/ferramenta. |
A tecnoloxía de produción moderna, como as máquinas CNC de corte e rectificado de engrenaxes cónicas, garante unha calidade e intercambiabilidade consistentes. Ao integrar o deseño asistido por ordenador (CAD) e a simulación, os fabricantes poden realizar enxeñaría inversa e probas virtuais antes da produción real. Isto minimiza o prazo de entrega e o custo, ao tempo que mellora a precisión e a fiabilidade.
En resumo, as engrenaxes cónicas en espiral de Gleason representan a combinación perfecta de xeometría avanzada, resistencia do material e precisión de fabricación. A súa capacidade para ofrecer unha transmisión de potencia suave, eficiente e duradeira converteunas nun compoñente indispensable nos sistemas de accionamento modernos. Tanto se se usan nos sectores da automoción, a industria ou a aeroespacial, estas engrenaxes seguen a definir a excelencia no movemento e no rendemento mecánico.
Data de publicación: 24 de outubro de 2025