El mecanisme d'engranatge de cuc i cuc s'utilitza habitualment per transmetre el moviment i la potència entre dos eixos que s'entrecreuen. En el pla intermedi, el cuc i l'engranatge de cuc són anàlegs a un engranatge i cremallera, amb el cuc semblant a un cargol en forma. Aleshores, quin és el principi de funcionament del cuc i l'engranatge de cuc?
En un mecanisme d'engranatge de cuc típic, els eixos es tallen en un angle de 90 graus, sent el cuc normalment el component conductor. Externament, el cuc s'assembla a un cargol, mentre que l'engranatge de cuc és similar a un engranatge cilíndric helicoïdal. Durant el funcionament, les dents de l'engranatge de la roda de cuc llisquen i roden al llarg de la superfície helicoïdal del cuc. Per millorar el contacte entre les dents de l'engranatge, la roda de cuc es fa amb una forma d'arc al llarg de la direcció de l'amplada de la dent, que tanca el cuc. D'aquesta manera, l'engranatge del cuc i la roda de cuc és un contacte de línia més que un contacte puntual.
La transmissió de l'engranatge de cuc consta d'un engranatge de cuc i un engranatge de cuc, sent el cuc generalment el component de conducció. Igual que els fils, els cucs poden tenir espirals de mà dreta o esquerra, i les transmissions de cuc s'anomenen unitats de cuc de mà dreta o esquerra. Un cuc amb un sol fil helicoïdal s'anomena cuc d'inici únic, el que significa que una volta completa del cuc fa que l'engranatge de cuc giri una dent. Si el cuc té dos fils helicoïdals, s'anomena cuc de doble inici, de manera que una volta completa del cuc fa que l'engranatge de cuc giri amb dues dents.
Característiques de les transmissions d'engranatges sinc:
Alta relació de transmissió:Poden aconseguir una relació d'engranatges molt gran i són més compactes en comparació amb els mecanismes d'engranatges helicoïdals d'eix que s'entrecreuen.
Línia de contacte:Les superfícies de les dents engranades tenen contacte de línia, la qual cosa proporciona una capacitat de càrrega molt més gran que els mecanismes d'engranatges helicoïdals de l'eix que s'entrecreuen.
Funcionament suau:Les transmissions d'engranatges de cuc són equivalents a transmissions helicoïdals i impliquen un engranatge de diverses dents, donant lloc a una transmissió suau i baix soroll.
Autobloqueig:Quan l'angle de plom del cuc és menor que l'angle de fricció equivalent de les dents de l'engranatge d'engranatge, el mecanisme té propietats d'autobloqueig. Això permet l'autobloqueig invers, és a dir, el cuc pot conduir la roda de cuc, però la roda de cuc no pot conduir el cuc. Per exemple, en maquinària d'elevació, els mecanismes de cuc autoblocant poden proporcionar protecció de seguretat.
Baixa eficiència i alt desgast:L'eficiència és relativament baixa a causa de l'alta velocitat relativa de lliscament entre les dents de la malla, la qual cosa provoca una pèrdua de fricció i un desgast importants. L'alta velocitat de lliscament també provoca un desgast greu de la superfície de les dents i la generació de calor. Per millorar la refrigeració i reduir el desgast, sovint s'utilitzen materials antidesgast i lubricació d'alta qualitat, la qual cosa augmenta el cost.
Força axial gran:El cuc exerceix una força axial important.
En les transmissions d'engranatges de cuc, els modes de fallada habituals per a les dents de la roda de cuc inclouen les fractures de picat, desgast, soldadura i flexió de les dents. A causa de la baixa eficiència, les altes velocitats de lliscament i la tendència a la generació de calor, la soldadura i el desgast són més freqüents. Per evitar la soldadura i reduir el desgast, els materials han de tenir propietats antifricció, resistents al desgast i antisoldadura. Normalment, els cucs es fabriquen d'acer al carboni o d'acer aliat, amb la superfície helicoïdal tractada tèrmicament (per exemple, trempat i cementació) per aconseguir una alta duresa (HRC 45–63), i després es rectifica o es rectifica per millorar la capacitat de càrrega. Les rodes de cuc estan fetes principalment de bronze i, de vegades, de llautó o ferro colat per a transmissions de baixa velocitat i no crítiques. Per evitar la soldadura i reduir el desgast, s'han d'utilitzar bons mètodes de lubricació amb additius antisoldadura. No hi ha mètodes de càlcul madurs per a la soldadura i el desgast en les unitats de cuc. L'estrès de contacte a la superfície de la dent és un factor clau que causa la soldadura de la superfície i el desgast, de manera que els càlculs de la força de contacte segueixen sent fonamentals. En alguns casos, també pot ser que s'hagi de verificar la resistència a la flexió de les dents. En general, els engranatges de cuc no requereixen càlculs de resistència per a les dents, però cal verificar la força i la rigidesa de l'eix de cuc. Per a transmissions tancades, s'han de realitzar càlculs de balanç tèrmic. Si els càlculs de l'equilibri tèrmic no són satisfactoris, es poden afegir aletes de refrigeració o dispositius de refrigeració forçada a la carcassa exterior. Les transmissions d'engranatges de cuc s'utilitzen habitualment en aplicacions amb eixos que s'entrecreuen, on es necessiten altes relacions de transmissió, o per transmetre una potència relativament baixa o un treball intermitent. Quan es requereix una transmissió d'alta potència, sovint es millora l'eficiència seleccionant Z1=2–4. A més, com que l'autobloqueig es produeix amb un 1 més petit, els engranatges de cuc s'utilitzen sovint en maquinària d'elevació com els cabrestants per protegir la seguretat. També s'utilitzen àmpliament en màquines eina, automòbils, instruments, maquinària metal·lúrgica i altres màquines o equips a causa de la reducció del consum d'energia.
