Desgaste do dente de Gleason e chanfro do dente de Kinberg

Quando o número de dentes, o módulo de elasticidade, o ângulo de pressão, o ângulo da hélice e o raio da cabeça de corte são os mesmos, a resistência dos dentes com contorno em arco (dentes Gleason) e dos dentes com contorno cicloidal (dentes Kinberg) é a mesma. As razões são as seguintes:

1) Os métodos para calcular a resistência são os mesmos: Gleason e Kinberg desenvolveram seus próprios métodos de cálculo de resistência para engrenagens cônicas helicoidais e compilaram softwares correspondentes para análise de projeto de engrenagens. No entanto, todos utilizam a fórmula de Hertz para calcular a tensão de contato na superfície do dente; o método da tangente de 30 graus para encontrar a seção crítica; a aplicação da carga na ponta do dente para calcular a tensão de flexão na raiz do dente; e a seção do ponto médio da superfície do dente de uma engrenagem cilíndrica equivalente para calcular aproximadamente a resistência de contato na superfície do dente, a alta resistência à flexão do dente e a resistência à colagem da superfície do dente em engrenagens cônicas helicoidais.

2) O sistema tradicional de Gleason calcula os parâmetros do blank da engrenagem de acordo com o módulo da face final da cabeça do dente, como a altura da ponta, a altura da raiz do dente e a altura do dente de trabalho, enquanto o sistema Kinberg calcula o blank da engrenagem de acordo com o módulo normal do ponto médio. A mais recente norma de projeto de engrenagens Agma unifica o método de projeto do blank da engrenagem cônica helicoidal, e os parâmetros do blank da engrenagem são projetados de acordo com o módulo normal do ponto médio dos dentes da engrenagem. Portanto, para engrenagens cônicas helicoidais com os mesmos parâmetros básicos (como: número de dentes, módulo normal do ponto médio, ângulo da hélice do ponto médio, ângulo de pressão normal), independentemente do tipo de projeto de dente utilizado, as dimensões da seção normal do ponto médio são basicamente as mesmas; e os parâmetros da engrenagem cilíndrica equivalente na seção do ponto médio são consistentes (os parâmetros da engrenagem cilíndrica equivalente estão relacionados apenas ao número de dentes, ângulo de passo, ângulo de pressão normal, ângulo da hélice do ponto médio e diâmetro do círculo primitivo no ponto médio da superfície do dente da engrenagem), portanto, os parâmetros de forma do dente usados ​​na verificação de resistência dos dois sistemas de dentes são basicamente os mesmos.

3) Quando os parâmetros básicos da engrenagem são os mesmos, devido à limitação da largura da ranhura inferior do dente, o raio de curvatura da ponta da ferramenta é menor do que o do projeto de engrenagem Gleason. Portanto, o raio do arco excessivo da raiz do dente é relativamente pequeno. De acordo com a análise de engrenagens e a experiência prática, o uso de um raio maior para o arco da ponta da ferramenta pode aumentar o raio do arco excessivo da raiz do dente e melhorar a resistência à flexão da engrenagem.

Como a usinagem de precisão das engrenagens cônicas cicloidais de Kinberg só pode ser feita com superfícies de dentes endurecidas, as engrenagens cônicas de arco circular de Gleason podem ser processadas por retificação térmica posterior, o que permite obter superfícies cônicas na raiz do dente e superfícies de transição entre as raízes. Além disso, a suavidade excessiva entre as superfícies dos dentes reduz a possibilidade de concentração de tensão na engrenagem, diminui a rugosidade da superfície do dente (podendo atingir Ra ≤ 0,6 µm) e melhora a precisão de indexação da engrenagem (podendo atingir precisão de grau GB3 a GB5). Dessa forma, a capacidade de carga da engrenagem e a resistência à colagem da superfície do dente podem ser aprimoradas.

4) A engrenagem cônica espiral com dentes quase involutos, adotada por Klingenberg nos primórdios, apresenta baixa sensibilidade a erros de instalação do par de engrenagens e à deformação da caixa de engrenagens, devido à forma involuta da linha de dente na direção do seu comprimento. Por razões de fabricação, esse sistema de dentes é utilizado apenas em alguns campos específicos. Embora a linha de dente de Klingenberg seja atualmente uma epicicloide alongada e a linha de dente do sistema Gleason seja um arco, sempre haverá um ponto em ambas as linhas de dente que satisfaça as condições da linha de dente involuta. Engrenagens projetadas e processadas de acordo com o sistema de dentes Kinberg possuem um ponto na linha do dente que satisfaz a condição de involuta próximo à extremidade maior do dente. Dessa forma, a sensibilidade da engrenagem a erros de instalação e deformações sob carga é muito baixa, segundo dados técnicos da empresa Sen. Para engrenagens cônicas espirais com dentes em arco, é possível utilizar uma fresa de diâmetro menor para o processamento, garantindo que o ponto na linha do dente que atende à condição de involuta esteja localizado entre o ponto médio e a extremidade maior da superfície do dente. Assim, garante-se que as engrenagens tenham a mesma resistência a erros de instalação e deformações da caixa que as engrenagens Kinberg. Como o raio da fresa para usinar engrenagens cônicas em arco Gleason com a mesma altura é menor do que o raio da fresa para usinar engrenagens cônicas com os mesmos parâmetros, o ponto que satisfaz a condição de involuta pode ser garantido entre o ponto médio e a extremidade maior da superfície do dente. Durante esse período, a resistência e o desempenho da engrenagem são aprimorados.

5) No passado, algumas pessoas acreditavam que o sistema de dentes Gleason das engrenagens de grande módulo era inferior ao sistema de dentes Kinberg, principalmente pelos seguintes motivos:

①. As engrenagens Klingenberg são raspadas após o tratamento térmico, mas os dentes de contração processados ​​pelas engrenagens Gleason não são acabados após o tratamento térmico, e a precisão não é tão boa quanto a das primeiras.

②. O raio da cabeça de corte para processar dentes de contração é maior do que o dos dentes Kinberg, e a resistência da engrenagem é menor; no entanto, o raio da cabeça de corte com dentes de arco circular é menor do que o da cabeça de corte para processar dentes de contração, sendo semelhante ao dos dentes Kinberg. O raio da cabeça de corte produzida é equivalente.

③. Gleason costumava recomendar engrenagens com um módulo pequeno e um grande número de dentes quando o diâmetro da engrenagem era o mesmo, enquanto a engrenagem de grande módulo de Klingenberg usa um módulo grande e um pequeno número de dentes, e a resistência à flexão da engrenagem depende principalmente do módulo, portanto, a resistência à flexão de Limberg é maior do que a de Gleason.

Atualmente, o projeto de engrenagens adota basicamente o método de Kleinberg, com a exceção de que a linha dos dentes é alterada de uma epicicloide alongada para um arco, e os dentes são retificados após o tratamento térmico.