Engranajes

ENGRANAJES

Generalidades: Los engranajes son, en general, cilindros con resaltos denominados dientes,

conformando ruedas dentadas, las que permiten, cuando giran,

transmitir el movimiento de rotación entre sus árboles o ejes

colocados a una distancia relativamente reducida entre sí. Esta

transmisión se realiza mediante la presión que ejercen los dientes

de una de las ruedas, denominada motora sobre los dientes de la

otra rueda, denominada conducida, cuando engranan entre

ambas, estando durante el movimiento en contacto varios dientes

sin choques ni interferencias que lo impidan o entorpezcan. Los

engranajes cilíndricos pueden ser de dientes rectos, cuando éstos

son paralelos al eje de giro del cilindro, o de dientes helicoidales,

cuando son parte de una hélice que envuelve a dicho eje. En la

figura (Fig.4.1) se pueden observar dos engranajes cilíndricos

rectos que engranan entre sí, z1 y z2 estando montados sobre los

ejes I y II, siendo el primero estriado, lo que permite al engranaje

z1 deslizarse a lo largo del mismo, ocupando otra posición.

Distintos materiales se utilizan para la construcción de los engranajes pudiendo ser éstos fundición de

hierro, acero, bronce, aluminio, materiales sintéticos, como el teflón, por ejemplo, etc.

Debido al constante rozamiento entre las superficies en contacto, éstas están expuestas al desgaste,

motivo por el cual son endurecidas mediante tratamientos térmicos de endurecimiento superficial

como es el caso del cementado de los aceros. A los efectos de evitar el desgaste, el engrane está

continuamente lubricado, lo que además lo refrigera, favoreciendo la transmisión del movimiento a

elevada velocidad.

Los engranajes son construidos mediante el fresado o tallado, de acuerdo a normas específicas. Para el

cálculo de las dimensiones, resistencia y características se debe conocer previamente: a) distancia

entre los ejes de las ruedas dentadas, b) número de vueltas por minuto de la rueda motora, c) relación

de transmisión y d) fuerza tangencial que se debe transmitir.

Clasificación de los engranajes

Según como los engranajes interactúen entre sí, se los puede clasificar como:

a) Engranajes de acción directa: formados por dos o más ruedas que engranan entre sí, directamente

una con otra, como es el caso de la figura (Fig.4.1).

b) Engranajes de acción indirecta: cuando accionan uno

sobre otro a través de un vínculo intermedio o auxiliar,

como es el caso de los engranajes a cadena que se muestra

en la figura (Fig.4.2), donde z1 es la rueda conductora o

motora, la cual se encuentra montada sobre un eje motor y

transmite el movimiento a la rueda conducida z2 a través de

la cadena. Caso de las bicicletas, donde la rueda de menor

diámetro se denomina generalmente piñón.

A su vez, los engranajes de acción directa, según sean las

posiciones de sus ejes, pueden presentar los siguientes casos: 1- sus ejes son paralelos; 2- sus ejes se

cortan; 3- sus ejes se cruzan; 4- engranajes de rueda y tornillo sinfín.

1- Ruedas de ejes paralelos : se presenta para ruedas cilíndricas que están montadas sobre ejes

paralelos, pudiendo

presentarse distintos

casos, según se

muestran a

continuación:

En la (Fig.4.3) se

tiene una rueda o

piñón z1 que engrana

4

con una cremallera z2, siendo esta última una rueda dentada de radio infinito, por lo tanto el número de

dientes que tendrá es infinito, por lo que se utiliza una porción de la misma, de acuerdo al recorrido o

desplazamiento que se quiera obtener. Los ejes sobre los cuales están montados ambos son paralelos.

Para una velocidad angular n1 le corresponderá para la cremallera una velocidad v de desplazamiento.

En la (Fig.4.4) se presentan dos engranajes montados sobre los ejes paralelos dispuestos a una

distancia L siendo ésta de igual medida a la suma de sus radios primitivos, de engrane exterior,

pudiendo tener dientes rectos, helicoidales o en V.

En la (Fig.4.5) se observan dos ruedas de engrane interior, una de las

cuales, la de menor diámetro que se encuentra dentro de la de mayor

diámetro, tiene dentado exterior, en tanto que la exterior cuenta con

dientes interiores. La distancia L entre los ejes es igual a la diferencia

de sus radios primitivos.

En la figuras (Fig.4.6), (Fig.4.7) y (Fig.4.8) se puede observar

engranajes de ejes paralelos, de dientes rectos, helicoidales y en V

respectivamente.

2- Ruedas cuyos ejes se cortan: este caso se

presenta en los engranajes cónicos, los que están

construidos de tal modo que si sus ejes se

prolongaran, ellos se encontrarán en un punto o

vértice común. Sus dientes pueden ser rectos, en

arco o en espiral, respondiendo en cada caso a determinadas

condiciones de trabajo y trazado. En la figura (Fig.4.9) se observa un

engranaje cónico de dientes rectos y en la figura (Fig.4.10) un engranaje

cónico de dientes en espiral.

El ángulo a que forman los ejes I y II de los engranajes z1 y z2 respectivamente, al cortarse puede ser:

figura (Fig.4.11a) a = 90º, con lo que se obtiene

un cambio en la transmisión del movimiento de

rotación perpendicular al original; figura

(Fig.4.11b) a < 90º el cambio se produce en

ángulo agudo y figura (Fig.4.11c) a > 90º la

dirección cambia en un ángulo obtuso.

3- Ruedas cuyos ejes se cruzan en el espacio: son engranajes cilíndricos de dientes helicoidales

cuyos ejes se cruzan en el espacio, lo que permite lograr el cambio de dirección de la transmisión del

movimiento. Los ejes pueden cruzarse en forma oblicua

(Fig.4.12), formando un ángulo a menor a 90º o en forma

perpendicular (Fig.4.13), donde es a igual a 90º. Estos

engranajes son de dientes helicoidales.

4- Engranajes de rueda y tornillo sinfín: se pueden presentar tres casos, según sea el perfil de los

dientes y filete que presenta la rueda y el tornillo sinfín respectivamente, los cuales se indican

esquemáticamente en la figura: en la (Fig.4.14a) se tiene ambos de perfiles cilíndricos, la (Fig.4.14b)

muestra la rueda de perfil globoide y el tornillo sinfín cilíndrico, y en la (Fig.4.14c) tanto la rueda

como el tornillo sinfín presentan perfiles globoides. La (Fig.4.14d)

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