Els engranatges de cuc són components de transmissió de potència que s'utilitzen principalment com a reduccions d'alta relació per canviar la direcció de rotació de l'eix i per disminuir la velocitat i augmentar el parell entre eixos giratoris no paral·lels.S'utilitzen en eixos amb eixos perpendiculars que no es tallen.Com que les dents dels engranatges d'engranatge llisquen entre si, els engranatges de cuc són ineficients en comparació amb altres accionaments d'engranatges, però poden produir reduccions massives de velocitat en espais molt compactes i, per tant, tenen moltes aplicacions industrials.Essencialment, els engranatges de cuc es poden classificar com a simple i doble embolcall, que descriu la geometria de les dents engranades.Els engranatges de cuc es descriuen aquí juntament amb una discussió sobre el seu funcionament i aplicacions habituals.

Engranatges sinc cilíndrics

La forma bàsica per al cuc és la cremallera d'evolvent mitjançant la qual es generen els engranatges rectes.Les dents de cremallera tenen parets rectes, però quan s'utilitzen per generar dents en blancs d'engranatges produeixen la forma de dent corba coneguda de l'engranatge rectilí involut.Aquesta forma de dent de cremallera s'enrotlla essencialment al voltant del cos del cuc.L'aparellament roda de cuc està compost perengranatge helicoïdalles dents es tallen en un angle que coincideixi amb l'angle de la dent del cuc.La veritable forma d'esperó només es produeix a la secció central de la roda, ja que les dents es corben per embolicar el cuc.L'acció d'engranatge és similar a la d'una cremallera que acciona un pinyó, excepte que el moviment de translació de la cremallera es substitueix pel moviment giratori del cuc.La curvatura de les dents de la roda de vegades es descriu com a "gola".

Els cucs tindran almenys un i fins a quatre (o més) fils o inicis.Cada fil enganxa una dent a la roda de cuc, que té moltes més dents i un diàmetre molt més gran que el cuc.Els cucs poden girar en qualsevol direcció.Les rodes de cuc solen tenir almenys 24 dents i la suma dels fils de cuc i les dents de la roda normalment hauria de ser superior a 40. Els cucs es poden fer directament a l'eix o per separat i es poden lliscar sobre un eix més tard.
Molts reductors d'engranatges sinc són teòricament autoblocants, és a dir, incapaços de ser impulsats per la roda de cuc, un avantatge en molts casos, com ara l'elevació.Quan la conducció enrere és una característica desitjada, la geometria del cuc i la roda es pot adaptar per permetre-ho (sovint requereixen múltiples arrencades).
La relació de velocitat del cuc i la roda està determinada per la relació entre el nombre de dents de la roda i els fils del cuc (no els seus diàmetres).
Com que el cuc veu comparativament més desgast que la roda, sovint s'utilitzen materials diferents per a cadascun, com ara un cuc d'acer endurit que condueix una roda de bronze.També hi ha rodes de cuc de plàstic disponibles.

Engranatges de cuc d'embolcall simple i doble

L'embolcall es refereix a la manera en què les dents de la roda de cuc s'emboliquen parcialment al voltant del cuc o les dents del cuc s'emboliquen parcialment al voltant de la roda.Això proporciona una major àrea de contacte.Un engranatge de cuc d'un sol embolcall utilitza un cuc cilíndric per engranar-se amb les dents de la gola de la roda.
Per donar una superfície de contacte de les dents encara més gran, de vegades el cuc mateix té la gola, en forma de rellotge de sorra, per coincidir amb la curvatura de la roda de cuc.Aquesta configuració requereix una posició axial acurada del cuc.Els engranatges de cuc de doble embolcall són complexos de mecanitzar i veuen menys aplicacions que els engranatges de cuc d'embolcall simple.Els avenços en el mecanitzat han fet que els dissenys de doble embolcall siguin més pràctics del que eren en el passat.
Els engranatges helicoïdals d'eix creuat de vegades s'anomenen engranatges de cuc no embolcallants.És probable que una pinça d'avió sigui un disseny no envoltant.

Aplicacions

Una aplicació comuna per als reductors d'engranatges sense fi són els accionaments de la cinta transportadora, ja que la corretja es mou relativament lentament respecte al motor, la qual cosa justifica una reducció d'alta proporció.La resistència a la conducció enrere a través de la roda de cuc es pot utilitzar per evitar la inversió de la corretja quan el transportador s'atura.Altres aplicacions habituals són en actuadors de vàlvules, preses i serres circulars.De vegades s'utilitzen per a la indexació o com a unitats de precisió per a telescopis i altres instruments.
La calor és una preocupació amb els engranatges de cuc, ja que el moviment és essencialment tot lliscant com una femella en un cargol.Per a un actuador de vàlvules, és probable que el cicle de treball sigui intermitent i probablement la calor es dissipi fàcilment entre operacions poc freqüents.Per a un accionament de cinta transportadora, amb possiblement un funcionament continu, la calor té un paper important en els càlculs de disseny.A més, es recomanen lubricants especials per a accionaments de cuc a causa de les altes pressions entre les dents, així com de la possibilitat d'enganxar entre els diferents materials del cuc i de les rodes.Les carcasses dels accionaments de cuc solen estar equipades amb aletes de refrigeració per dissipar la calor de l'oli.Es pot aconseguir gairebé qualsevol quantitat de refrigeració, de manera que els factors tèrmics dels engranatges de cuc són una consideració, però no una limitació.En general, es recomana que els olis es mantinguin per sota de 200 ° F perquè hi hagi un funcionament efectiu de qualsevol accionament de cuc.
La conducció enrere es pot produir o no, ja que depèn no només dels angles de l'hèlix, sinó també d'altres factors menys quantificables, com ara la fricció i la vibració.Per assegurar-se que sempre es produirà o no es produirà mai, el dissenyador de la unitat de cuc ha de seleccionar angles de l'hèlix que siguin prou pronunciats o prou poc profunds per anul·lar aquestes altres variables.El disseny prudent sovint suggereix incorporar frenades redundants amb accionaments autoblocants on la seguretat està en joc.
Els engranatges de cuc estan disponibles tant com a unitats allotjades com com a conjunts d'engranatges.Algunes unitats es poden adquirir amb servomotors integrals o com a dissenys de diverses velocitats.
Cucs de precisió especials i versions sense joc estan disponibles per a aplicacions que impliquen reduccions d'alta precisió.Hi ha versions d'alta velocitat disponibles d'alguns fabricants.