Engrenagens sem-fim são componentes de transmissão de potência utilizados principalmente como reduções de alta relação para alterar a direção de rotação do eixo e para diminuir a velocidade e aumentar o torque entre eixos rotativos não paralelos. São utilizadas em eixos com eixos perpendiculares e sem interseção. Como os dentes das engrenagens engrenadas deslizam uns sobre os outros, as engrenagens sem-fim são ineficientes em comparação com outros acionamentos por engrenagem, mas podem produzir reduções significativas na velocidade em espaços muito compactos e, portanto, têm muitas aplicações industriais. Essencialmente, as engrenagens sem-fim podem ser classificadas como de envoltório simples e duplo, o que descreve a geometria dos dentes engrenados. As engrenagens sem-fim são descritas aqui, juntamente com uma discussão sobre seu funcionamento e aplicações comuns.

Engrenagens sem-fim cilíndricas

A forma básica do sem-fim é a cremalheira envolvente, pela qual as engrenagens cilíndricas são geradas. Os dentes da cremalheira têm paredes retas, mas quando usados ​​para gerar dentes em blanks de engrenagens, produzem a conhecida forma curva dos dentes da engrenagem cilíndrica envolvente. Essa forma dos dentes da cremalheira essencialmente envolve o corpo do sem-fim. O acoplamento roda sem-fim é composto deengrenagem helicoidalDentes cortados em um ângulo que coincide com o ângulo do dente do sem-fim. O formato verdadeiro da espora ocorre apenas na seção central da roda, pois os dentes se curvam para envolver o sem-fim. A ação de engrenamento é semelhante à de uma cremalheira acionando um pinhão, exceto que o movimento de translação da cremalheira é substituído pelo movimento de rotação do sem-fim. A curvatura dos dentes da roda é às vezes descrita como "garganta".

As roscas sem-fim têm pelo menos uma e até quatro (ou mais) roscas, ou inícios. Cada rosca engata em um dente da roda sem-fim, que tem muito mais dentes e um diâmetro muito maior do que a própria rosca sem-fim. As roscas sem-fim podem girar em qualquer direção. As rodas sem-fim geralmente têm pelo menos 24 dentes e a soma das roscas sem-fim e dos dentes da roda deve ser normalmente maior que 40. As roscas sem-fim podem ser fabricadas diretamente no eixo ou separadamente e posteriormente encaixadas em um eixo.
Muitos redutores de engrenagem helicoidal são teoricamente autotravantes, ou seja, incapazes de serem acionados pela roda helicoidal, uma vantagem em muitos casos, como em içamentos. Quando a acionamento reverso é uma característica desejada, a geometria da roda helicoidal pode ser adaptada para permitir isso (frequentemente exigindo múltiplas partidas).
A relação de velocidade do sem-fim e da roda é determinada pela relação entre o número de dentes da roda e as roscas do sem-fim (não seus diâmetros).
Como o sem-fim sofre comparativamente mais desgaste do que a roda, frequentemente são utilizados materiais diferentes para cada um, como um sem-fim de aço temperado que aciona uma roda de bronze. Rodas sem-fim de plástico também estão disponíveis.

Engrenagens sem-fim de envoltório simples e duplo

Envelopamento refere-se à maneira como os dentes da roda sem-fim se enrolam parcialmente ao redor do sem-fim ou os dentes do sem-fim se enrolam parcialmente ao redor da roda. Isso proporciona uma maior área de contato. Uma engrenagem sem-fim de envelopamento simples utiliza um sem-fim cilíndrico para se engrenar com os dentes da roda.
Para proporcionar uma superfície de contato ainda maior com os dentes, às vezes o próprio sem-fim recebe uma garganta – em forma de ampulheta – para corresponder à curvatura da roda sem-fim. Essa configuração exige um posicionamento axial cuidadoso do sem-fim. Engrenagens sem-fim com envoltório duplo são complexas de usinar e têm menos aplicações do que engrenagens sem-fim com envoltório simples. Os avanços na usinagem tornaram os projetos com envoltório duplo mais práticos do que eram no passado.
Engrenagens helicoidais de eixo cruzado são às vezes chamadas de engrenagens sem-fim não envolventes. Uma braçadeira de aeronave provavelmente possui um design não envolvente.

Aplicações

Uma aplicação comum para redutores de engrenagem helicoidal é em acionamentos de correias transportadoras, visto que a correia se move relativamente lentamente em relação ao motor, o que justifica uma redução de alta relação. A resistência ao acionamento reverso através da roda helicoidal pode ser usada para evitar a reversão da correia quando o transportador para. Outras aplicações comuns são em atuadores de válvulas, macacos e serras circulares. Às vezes, são usados ​​para indexação ou como acionamentos de precisão para telescópios e outros instrumentos.
O calor é uma preocupação com engrenagens sem-fim, pois o movimento é essencialmente deslizante, como uma porca em um parafuso. Para um atuador de válvula, o ciclo de trabalho provavelmente será intermitente e o calor provavelmente se dissipará facilmente entre operações pouco frequentes. Para um acionamento de transportador, com operação possivelmente contínua, o calor desempenha um papel importante nos cálculos de projeto. Além disso, lubrificantes especiais são recomendados para engrenagens sem-fim devido às altas pressões entre os dentes, bem como à possibilidade de escoriações entre os materiais diferentes da rosca sem-fim e da roda. As carcaças para engrenagens sem-fim são frequentemente equipadas com aletas de resfriamento para dissipar o calor do óleo. Quase qualquer quantidade de resfriamento pode ser alcançada, portanto, os fatores térmicos para engrenagens sem-fim são uma consideração, mas não uma limitação. Geralmente, recomenda-se que os óleos permaneçam abaixo de 93°C para que haja uma operação eficaz de qualquer engrenagem sem-fim.
O retrocesso pode ou não ocorrer, pois depende não apenas dos ângulos da hélice, mas também de outros fatores menos quantificáveis, como atrito e vibração. Para garantir que isso sempre ocorra ou nunca ocorra, o projetista do sistema de transmissão sem-fim deve selecionar ângulos de hélice que sejam inclinados ou rasos o suficiente para anular essas outras variáveis. Um projeto prudente frequentemente sugere a incorporação de frenagem redundante com acionamentos autoblocantes quando a segurança estiver em jogo.
Engrenagens sem-fim estão disponíveis tanto como unidades com alojamento quanto como conjuntos de engrenagens. Algumas unidades podem ser adquiridas com servomotores integrados ou em projetos multivelocidade.
Versões especiais de precisão e sem-fim com folga zero estão disponíveis para aplicações que envolvem reduções de alta precisão. Versões de alta velocidade também estão disponíveis em alguns fabricantes.