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Los componentes de la transmisión transportan el par y el movimiento desde el motor hasta la carga y, al hacerlo, fijan la precisión del posicionamiento, la capacidad de par, la eficiencia y la vida útil de la máquina. En un sistema de transmisión sin fino, una sola etapa convierte un eje rápido en una salida lenta y de alto par a 90°, con una relación de reducción que requeriría varias etapas de engranajes rectos.
Principio de funcionamiento
Un tornillo sin fin es un eje en forma de tornillo. Se acopla a una rueda sin fin cuyo eje es perpendicular y desplazado respecto al eje del tornillo. Girar el tornillo sin fin una revolución avanza la rosca en unaConducir, que empuja la rueda hacia adelante porz₁dientes, donde z₁ es el número de inicios de rosca. El contacto es deslizante en lugar de rodar, lo que proporciona un movimiento suave y silencioso y también la fricción que regula la eficiencia y el autobloqueo.
Modelo interactivo de tornillo sin fin y rueda
Cambia los valores. La velocidad, la multiplicación de par, la eficiencia y el autobloqueo se actualizan al instante. La rotación en pantalla se ralentiza para facilitar la legibilidad.
Razón de reducción i
40 : 1
Velocidad de salida n₂
--
Eficiencia η
--
Ganancia de par T₂ / T₁
--
Autobloqueo
--
Ecuaciones utilizadas i = z₂ / z₁ · n₂ = n₁ / i · tan γ = L / (π·d₁), donde L = plomo = z₁ × paso axial η = (cos αn − μ·tan γ) / (cos αn + μ / tan γ) · T₂ = T₁ · i · η Autobloqueo cuando se broncea γ ≤ μ / cos αn (fricción estática, sin vibraciones) Suposiciones:Ángulo de presión normal αn = 20°, μ constante, carga constante, sin pérdidas por rodamiento ni sello. La μ estática suele ser mayor que la de μ en marcha, y la vibración puede liberar un bloqueo marginal, por lo que no dependas del autobloqueo como freno de seguridad.
Reducción en una etapa
La relación es igual a dientes de rueda divididos por los arranques sin fin sin fin. Un tornillo sin fin de 1 arranque en una rueda de 40 dientes da 40:1, mientras que un par de engranajes recesos necesitaría tres o más etapas. Los tornillos sin fin de arranque múltiple ofrecen relaciones más bajas y mayor eficiencia.
Eficiencia y calor
El contacto deslizante convierte parte de la potencia de entrada en calor. La eficiencia aumenta con el ángulo de avance y disminuye con la fricción. Los conjuntos de baja relación y multiarranque pueden superar el 90%, mientras que los conjuntos de alta relación cercanos al límite autobloqueante se acercan al 50%.
Autobloqueo
Cuando el ángulo de avance es lo suficientemente pequeño como para que la fricción supere el componente tangencial de la carga, la rueda no puede accionar el tornillo sin fin. Esto mantiene una posición de eje vertical o de mesa giratoria sin freno, y tiene un coste de eficiencia.
Tipos y diferencias técnicas
Tipo
Característica clave
Control de la reacción
Uso típico
Cilíndrica estándar
Espesor constante de rosca
Establecido por distancia central en el conjunto
Transmisión general de energía
Doble conductor
Los cables laterales izquierdo y derecho difieren, por lo que el grosor del diente varía a lo largo del gusano
Ajusta mediante el desplazamiento axial del gusillo, sin cambio de distancia central
Mesas rotativas, ejes indexadores, cargadores de herramientas
Tornillo sin fin dividido / rueda
Construcción en dos partes con posición relativa ajustable
Ajusta o compensa el desgaste reposicionando las mitades
Ejes de posicionamiento que requieren un bajo juego repetible
Perfil ZC
Forma de hilo cóncavo en los flancos que proporciona un área de contacto mayor
Establecido por distancia central y ensamblaje
Mayor capacidad de carga y reparto de carga más suave
Parámetros clave de rendimiento
Ratio y salidas:i = z₂ / z₁. Las proporciones de 5:1 a 100:1 son comunes en una sola etapa.
Reacción en contra:el juego libre angular en la salida. Establece un error de posicionamiento bidireccional y debe ser bajo para los ejes de indexación y servo.
Eficiencia:Depende principalmente del ángulo de avance, la fricción, la velocidad de deslizamiento y la lubricación.
Capacidad de par:limitado por la presión superficial del diente de la rueda y la resistencia de la raíz, la deflexión del eje sin fin y la clasificación térmica.
Grado de precisión (DIN 1):la clase DIN 3974 más ajustada, errores de tono de delimitación, acumulación y perfil, que determinan la suavidad y la precisión angular.
Comportamiento térmico:una temperatura de cárter superior a unos 90 °C degrada el aceite y acelera el desgaste, así que comprueba el límite de potencia térmica en el ciclo de trabajo, no solo la clasificación mecánica.
Materiales, fabricación y medición
El par estándar es un tornillo sin fin de acero endurecido (normalmente acero aleado cementado, rectificado) con una rueda de estaño de bronce. El acero sobre bronce proporciona buen deslizamiento y permite que la rueda más blanda se adapte y soporte el desgaste, de modo que el tornillo sin fin sobrevive y la rueda es la parte de desgaste. El tornillo se endurece y se rectifica con rosca según el perfil requerido, y la rueda se envuelve o genera con una herramienta adaptada a la rosca. La precisión se verifica midiendo el plomo, el paso, el perfil y el despejamiento en el tornillo y el paso y perfil en la rueda, además de comprobar el patrón de contacto y el juego en el par ensamblado.
Las calificaciones de materiales que se muestran son prácticas típicas de la industria. Sustituye por tus calificaciones exactas y el equipo de inspección antes de publicar.
Guía de selección
Entradas a recoger
Par máximo y de salida continuo
Velocidad de entrada y relación requerida
Ciclo de trabajo y temperatura ambiente
Máxima reacción permitida
Carga de retención estática o necesidad de transmisión trasera
Espacio de montaje e interfaz del eje
Entrada a la elección
Crítica de la reacción, desgaste esperado: doble cable
Mantener la posición con la potencia apagada: arranque simple, γ pequeño
Eficiencia o servicio continuo: arranque múltiple, γ
Alto impacto o carga: módulo más grande, perfil ZC
Modos de fallo comunes
Picaduras: el estrés de contacto es demasiado alto
Raspado: mala lubricación o velocidad de deslizamiento demasiado alta
Sobrecalentamiento: función superior a la clasificación térmica
Crecimiento de reacción: desgaste de las ruedas o juego de rodamientos
El desgaste y los límites térmicos son la causa habitual de un conjunto subdimensionado, así que el tamaño en la clasificación térmica y luego comprueba la resistencia y la rigidez.
