Gleasonengranatges cònics en espiralsón un tipus especialitzat d'engranatge cònic dissenyat per transmetre potència entre eixos que s'intersequen, generalment en un angle de 90 graus. El que distingeix el sistema Gleason és la seva geometria de dents i el seu mètode de fabricació únics, que proporcionen un moviment suau, una alta capacitat de parell i un funcionament silenciós. Aquests engranatges s'utilitzen àmpliament en transmissions d'automoció, indústria i aeroespacial, on la fiabilitat i la precisió són crítiques.
El sistema Gleason es va desenvolupar per millorar el sistema recte iengranatges cònics zeroolmitjançant la introducció d'una dent corbada en forma d'espiral. Aquesta forma en espiral permet un encaix gradual entre les dents, reduint significativament el soroll i la vibració alhora que permet velocitats de rotació i capacitat de càrrega més elevades. El disseny també millora la relació de contacte i la resistència superficial, garantint una transmissió de potència eficient sota càrregues pesades o dinàmiques.
Cada parell d'engranatges cònics helicoïdals de Gleason consta d'un pinyó i un engranatge d'acoblament, produïts amb una geometria coincident. El procés de fabricació és altament especialitzat. Comença amb la forja o la fosa de precisió de peces en brut d'acer d'aliatge, com ara 18CrNiMo7-6, seguit d'un tall en brut, fresat o conformació per generar la forma inicial de l'engranatge. Mètodes avançats com el mecanitzat de 5 eixos, el bisellat i el tall dur garanteixen una alta precisió dimensional i un acabat superficial optimitzat. Després d'un tractament tèrmic com la carburació (58–60 HRC), els engranatges se sotmeten a un solapat o rectificat per aconseguir un engranament perfecte entre el pinyó i l'engranatge.
La geometria dels engranatges cònics helicoïdals de Gleason es defineix per diversos paràmetres crítics: l'angle helicoïdal, l'angle de pressió, la distància del con de pas i l'amplada de la cara. Aquests paràmetres es calculen amb precisió per garantir patrons de contacte de les dents i una distribució de la càrrega correctes. Durant la inspecció final, eines com la màquina de mesurar per coordenades (CMM) i l'anàlisi de contacte de les dents (TCA) verifiquen que el conjunt d'engranatges compleix la classe de precisió DIN 6 o ISO 1328-1 requerida.
En funcionament, espiral de Gleasonengranatges cònicsofereixen una alta eficiència i un rendiment estable fins i tot en condicions exigents. Les dents corbades proporcionen un contacte continu, reduint la concentració d'estrès i el desgast. Això les fa ideals per a diferencials d'automòbils, caixes de canvis de camions, maquinària pesada, sistemes de propulsió marina i eines elèctriques. A més, la capacitat de personalitzar la geometria de les dents i la distància de muntatge permet als enginyers optimitzar el disseny per a restriccions específiques de parell, velocitat i espai.
Engranatge cònic espiral tipus Gleason: taula de càlcul clau
| Ítem | Fórmula / Expressió | Variables / Notes |
|---|---|---|
| Paràmetres d'entrada | (z_1, z_2, m_n, α_n, Sigma, b, T) | dents del pinyó/engranatge (z); mòdul normal (m_n); angle de pressió normal (α_n); angle de l'eix (σ); amplada de la cara (b); parell de gir transmès (T). |
| Diàmetre de referència (mitjà) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (pinyó), 2 (engranatge). Diàmetre mitjà/de referència a la secció normal. |
| Angles de pas (con) | (Δ1, Δ2) tal que (Δ1 + Δ2 = Sigma) i (\dfrac{\sin Δ1}{d_1} = \dfrac{\sin Δ2}{d_2}) | Resol els angles del con coherents amb les proporcions de les dents i l'angle de l'eix. |
| Distància del con (distància de l'àpex del pas) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Distància des del vèrtex del con fins al cercle de mida mesurada al llarg de la generatriu. |
| Pas circular (normal) | (p_n = π_m_n) | Pas lineal a la secció normal. |
| Mòdul transversal (aprox.) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (β_n) = angle espiral normal; es transforma entre seccions normals i transversals segons calgui. |
| Angle espiral (relació mitjana/transversal) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (Δm) = angle mitjà del con; utilitza transformades entre angles normal, transversal i espiral mitjà. |
| Recomanació d'amplada de cara | (b = k_b , m_n) | (k_b) normalment escollit entre 8 i 20 segons la mida i l'aplicació; consulteu la pràctica de disseny per obtenir el valor exacte. |
| Addenda (mitjana) | (a aproximadament m_n) | Aproximació estàndard d'un addendum de profunditat completa; utilitzeu taules de proporcions exactes de les dents per obtenir valors precisos. |
| Diàmetre exterior (de punta) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Diàmetre de l'arrel | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (de les proporcions del sistema d'engranatges). |
| Gruix de la dent circular (aprox.) | (s \approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | Per a la geometria del bisell, utilitzeu el gruix corregit de les taules de dents per a més precisió. |
| Força tangencial al cercle de tonatge | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = parell de torsió; (d_p) = diàmetre de pas (feu servir unitats consistents). |
| Tensió de flexió (simplificada) | (\sigma_b = \dfrac{F_t ∫ K_O ∫ K_V}{b ∫ m_n ∫ Y}) | (K_O) = factor de sobrecàrrega, (K_V) = factor dinàmic, (Y) = factor de forma (geometria de flexió). Utilitzeu l'equació de flexió AGMA/ISO completa per al disseny. |
| Tensió de contacte (tipus 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}}}) | Constant geomètrica (C_H), mòduls elàstics del material (E_i, νi) i coeficients de Poisson. Utilitzeu equacions completes de tensió de contacte per a la verificació. |
| Relació de contacte (general) | (\varepsilon = \dfrac{\text{arc d'acció}}{\text{pas base}}) | Per a engranatges cònics, calculeu utilitzant la geometria del con de pas i l'angle en espiral; normalment s'avalua amb taules de disseny d'engranatges o programari. |
| Nombre virtual de dents | (z_v aproximadament \dfrac{d}{m_t}) | Útil per a comprovacions de contacte/socavament; (m_t) = mòdul transversal. |
| Comprovació mínima de dents / socavament | Utilitzeu la condició mínima de les dents basada en l'angle en espiral, l'angle de pressió i les proporcions de les dents | Si (z) és inferior al mínim, cal un tall en rebaixes o eines especials. |
| Configuració de la màquina/talladora (pas de disseny) | Determinar els angles del capçal de tall, la rotació del suport i la indexació a partir de la geometria del sistema d'engranatges | Aquests ajustos es deriven de la geometria de l'engranatge i del sistema de tall; seguiu el procediment de la màquina/utillatge. |
La tecnologia de producció moderna, com ara les màquines CNC de tall i rectificat d'engranatges cònics, garanteix una qualitat i una intercanviabilitat constants. Integrant el disseny assistit per ordinador (CAD) i la simulació, els fabricants poden realitzar enginyeria inversa i proves virtuals abans de la producció real. Això minimitza el termini de lliurament i el cost alhora que millora la precisió i la fiabilitat.
En resum, els engranatges cònics espirals de Gleason representen la combinació perfecta de geometria avançada, resistència del material i precisió de fabricació. La seva capacitat per oferir una transmissió de potència suau, eficient i duradora els ha convertit en un component indispensable en els sistemes d'accionament moderns. Tant si s'utilitzen en els sectors de l'automoció, la indústria o l'aeroespacial, aquests engranatges continuen definint l'excel·lència en moviment i rendiment mecànic.
Data de publicació: 24 d'octubre de 2025