Engranajes

Engranajes

Para evitar el desgaste y la pérdida de energía provocada por el rozamiento en las ruedas de fricción se inventaron unas ruedas no lisas, con dientes, que se transmiten el movimiento por empuje (diente-diente) en vez de por fricción. Estas ruedas dentadas pueden transmitir grandes potencias con una relación de transmisión exacta.

Eso sí, para que dos ruedas engranen (los dientes de un engranaje encajen en los huecos del otro) es necesario que ambos engranajes tengan el mismo módulo (m=dp/z) o, lo que es lo mismo, que los dientes (y huecos) de ambos tengan el mismo tamaño (mm/diente). Además, las ruedas giran en sentidos contrarios. Éste es uno de los sistemas de transmisión más empleados desde siempre.

La relación cinemática entre dos ruedas dentadas con números de dientes z1 y z2 y velocidades de giro n1 y n2 (en rpm), así como su relación de transmisión, RT, se determina con las fórmulas:

n1•z1=•n2•z2 RT=n1/n2=z2/z1

De esta forma, al igual que con el sistema de transmisión por poleas y correa, según los tamaños del engranaje motriz y conducido (al grande se le suele llamar corona y al pequeño piñón) podemos tener un sistema multiplicador, un sistema reductor o un simple transmisor. Y, también, como la RT que se consigue es pequeña se suelen acoplar varios sistemas formando un tren de engranajes compuesto:

Si, además, queremos que las ruedas motriz y de salida giren en el mismo sentido tendremos que poner en medio un tercer engranaje (que no influye a efectos de cálculo) que por girar al contrario que los otros dos se le llama engranaje loco:

En cuanto a la posición de engrane podemos tener engranajes exteriores o interiores:

Engranajes exteriores:

Engranajes interiores: Como los engranajes planetarios o epicicloidales, que permiten hacer varias desmultiplicaciones con un solo juego de engranajes. Entre sus diversos usos destaca el diferencial de casi todos los coches de motor y cambio transversal; también es el engranaje común en las cajas de cambio automáticas con convertidor hidráulico de par. Está formado por cuatro elementos: planeta, satélites, portasatélites y corona.

Y según la forma del engranaje pueden ser: Engranajes rectos, engranajes helicoidales o engranajes cónicos.

Engranajes rectos:

Engranajes helicoidales:

Engranajes cónicos (a su vez pueden ser rectos, helicoidales o hipoides):

Engranajes Cónicos de dientes rectos:

Engranajes Cónicos Helicoidales:

Engranajes Cónicos Hipoides:

Como vemos en las imágenes, el movimiento se puede transmitir entre ejes o árboles paralelos (engranajes rectos y helicoidales), entre árboles que se cortan (engranajes cónicos) y entre árboles que se cruzan perpendicularmente (tornillo sin fin-corona).

Tornillo sin fin y corona

Consiste en un sistema formado por un engranaje (corona) acoplado a un tornillo sin fin (el filete del tornillo engrana con los dientes del engranaje). De esta forma, cuando el sin fin da una vuelta el filete avanza un paso y mueve solo un diente de la corona. Por ello, para que la corona dé una vuelta completa, el sin fin deberá dar tantas vueltas como dientes tenga dicha corona, consiguiéndose una gran reducción de velocidad: RT = z (veces que se reduce la velocidad)

Debido a esta gran relación (reduce mucho la velocidad y aumenta mucho la fuerza) y a su disposición, el mecanismo no es reversible y sólo se puede usar con el sin fin como entrada y la corona como salida.

TRANSFORMACIÓN DEL MOVIMIENTO

Rueda-eje

La rueda constituye el primer mecanismo de transformación usado por el hombre ya que el eje gira mientras la rueda se desplaza o avanza linealmente.

Tornillo-tuerca

Este mecanismo consta de un tornillo y una tuerca que tienen como objeto transformar el movimiento circular en rectilíneo. Si hacemos girar el tornillo o la tuerca manteniendo la orientación del otro, uno gira y el otro avanza según la fórmula (por cada vuelta avanza un paso):

a=p•n

Siendo "a" el avance del tornillo, "p" el paso del tornillo y "n" el número de vueltas.

Esta gran reducción de la distancia hace que se multiplique su Fuerza en la misma proporción. Por ello, este mecanismo tiene muchas aplicaciones en desplazamientos lineales lentos

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