Engranajes

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Buen día compañeros blogueros, para este día me gustaría compartirles una breve introducción sobre el tema de los engranajes, ya que, recientemente tuve que realizar una transmisión de dos engranajes rectos y dos helicoidales meramente demostrativos, diseñándolos, para posteriormente imprimirlos en la impresora 3D en la empresa. Con lo que encontré bastante información y me pareció un tema muy extenso por lo que les dejo una pequeña recolección de datos generales.

Definición.

Engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas, las cuales son piezas cilíndricas en cuya superficie lateral se han tallado unos dientes, situadas en posición adecuada los diente de una rueda se introducen en los huecos del otro engrane para transmitir el movimiento de manera que ambas ruedas giran en sentido contrario. Ambas ruedas están movilizadas sobre sus respectivos ejes mediante chavetas u otros elementos de unión, de este modo, cuando gira un eje, gira la segunda rueda la cual está en contacto con el engrane principal con un giro en sentido contrario.

El eje que tiene movimiento propio se denomina eje motriz; y la rueda sobre él montada, rueda conductora. El eje al que se transmite el movimiento recibe el nombre de eje conducido; y su rueda correspondiente, rueda conducida. Independientemente de su carácter de conductora o conducida, la de mayor número de dientes se denomina rueda; y la de menor número de dientes, piñón.

En una rueda dentada hay que distinguir dos partes:

Corona: parte exterior de la rueda en la que se encuentran los dientes.

Cubo: parte mediante la cual la rueda queda fijada a su eje.

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Los engranajes son los mecanismos más utilizados para transmitir el movimiento entre los diferentes órganos de las máquinas, pudiéndose decir que son insustituibles cuando:

  • Se desea mantener una rigurosa relación de transmisión.
  • Los ejes están muy próximos entre sí.
  • Los ejes no son paralelos.
  • Según la posición relativa de los ejes motriz y conducido:
  • Cuando los ejes son paralelos, se emplea un engranaje formando por dos ruedas cilíndricas de dientes rectos o helicoidales
  • Cuando los ejes se cruzan, el engranaje debe hallarse constituido por dos ruedas cilíndricas de dientes helicoidales, o por una corona dentada y un tornillo sin fin.
  • Cuando los ejes se cortan, se utilizan engranajes de ruedas cónicas de dientes rectos o helicoidales.
  • Para convertir un movimiento circular en rectilíneo se utiliza un mecanismo de piñón-cremallera.

Las ruedas de dientes helicoidales se presentan sobre las de dientes rectos. La ventaja de ser más silenciosas y transmitir el movimiento de forma más suave y uniforme, lo que es debido a que el contacto entre los dientes no se realiza de golpe, sino de forma progresiva; por el contrario, presentan el inconveniente de que son más difíciles de obtener y fabricar, además, debido a la inclinación de los dientes, se originan fuerzas paralelas a los ejes (fuerzas axiales), que deben ser tenidas en cuenta en los cálculos correspondientes.

Ya adentrándonos en la terminología del engrane, los principales elementos en una rueda dentada cilíndrica de dientes rectos son:

Circunferencia primitiva.

Es aquella circunferencia según la cual se realiza la tangencia teórica del engranaje.

En la figura se muestran dos ruedas dentadas en las que se han dibujado sus respectivas circunferencias primitivas, pudiendo apreciarse la tangencia de las mismas y el contacto de los dientes de ambas ruedas. Las circunferencias primitivas de dos ruedas que engranan tienen la misma velocidad lineal.

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Diámetro primitivo (Dp): Es el diámetro correspondiente a la circunferencia primitiva.

Diámetro exterior (De): También denominado diámetro total, es el correspondiente a la circunferencia en la cual está inscrita la rueda dentada.

Diámetro interior (Di): Conocido también como diámetro de fondo, es el correspondiente a la circunferencia que limita interiormente a los dientes.

Paso circular (P): Es la distancia entre dos puntos homólogos de dos dientes consecutivos, medida sobre la circunferencia primitiva. Para que dos ruedas engranen ambas tienen que tener el mismo paso circular

Numero de dientes (z)

Módulo (m): Es el cociente que resulta de dividir el diámetro primitivo, expresado en milímetros, entre el número de dientes de la rueda.

Altura del diente (h): medida desde el fondo del diente a la cresta.

Altura de la cabeza del diente (hc): medida desde la circunferencia primitiva a la cresta del diente.

Altura del pie del diente (hp): medida desde el fondo del diente a la circunferencia primitiva.

Espesor del diente (e): medido sobre la circunferencia primitiva.

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Otro punto relevante es lo que señala la Ley fundamental del engrane:

Los engranajes deben de diseñarse para que la relación de velocidades (velocidad angular de una rueda dividido por la velocidad angular de la otra) sea constante en todo momento ya que de lo contrario aparecerían unas vibraciones enromes que acortarían drásticamente la vida útil de la transmisión, para que se cumpla esta condición, el perfil de los dientes no puede ser cualquiera, sino que debe ser cuidadosamente diseñado de tal forma que la normal común en el punto de contacto entre dientes debe pasar siempre a través de un punto fijo sobre la línea de centros a esta condición se le conoce como ley fundamental del engrane y si se cumple se dice que los engrane tienen acción conjugada.

Espero haya sido de su agrado la aportación del día de hoy y continuaremos con el tema en el siguiente blog, saludos.

 

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