Engranajes Y Levas

Engranaje.

Un Engranaje es una rueda o cilindro dentado utilizado para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.

El objetivo de los engranajes es transmitir una rotación entre dos ejes con una relación de velocidades angulares constante se puede conseguir también mediante otros dispositivos como correas, cadenas, ruedas de fricción, levas o mecanismos de barras articuladas, pero todos ellos tienen sus limitaciones:

 Las correas, cadenas, ruedas de fricción y levas no pueden transmitir grandes potencias.

 Los mecanismos de barras articuladas son aplicables solo en casos concretos.

Por el contrario, los engranajes presentan toda una serie de ventajas:

 Son relativamente sencillos de construir.

 Pueden transmitir grandes potencias.

 Están universalmente aceptados, de tal modo que, además, su diseño está normalizado.

 Permiten obtener soluciones variadas y adaptarse, por tanto, a cualquier tipo de problema de transmisión de rotación con relación constante entre ejes.

Todo ello da lugar a que los engranajes sea el elemento de máquinas más utilizado: cajas de velocidades, reductores, diferenciales, cadenas de transmisión.

Tipos de Engranajes.

Engranajes Rectos.

Son engranajes cilíndricos de dientes rectos y van colíndales con el propio eje de la rueda dentada. Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos formando así lo que se conoce con el nombre de trenes de engranajes. Este tipo de engranaje hace que sean unos de los más utilizados, pues no en vano se pueden encontrar en cualquier tipo de máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc.

En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada que se denomina 'rueda loca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. En cualquier sistema de engranajes, la velocidad del eje impulsado depende del número de dientes de cada engranaje.

Figura 1. Engranajes cilíndricos.

Entres los engranajes cilíndricos o restos tenemos:

 Rectos exteriores.

Figura 2. Engranajes rectos.

 Interiores.

Figura 3. Helicoidal o doble-helicoidal.

 Helicoidales.

Figura 4. Engranajes helicoidales.

 Doble-helicoidales.

Figura 5. Engranaje Doble Helicoidales.

 Helicoidales para ejes cruzados.

Figura 6. Engranajes Helicoidales para ejes cruzados.

 Cremallera.

Figura 7. Engranaje tipo cremallera.

Engranes cónicos.

Los engranajes cónicos, así llamados por su forma, tienen dientes rectos y se emplean para transmitir movimiento giratorio entre ejes no paralelos.

Se utilizan para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares, aunque también se fabrican formando ángulos diferentes a 90 grados.

Se trata de ruedas dentadas en forma de troncos de cono, con dientes tallados en una de sus superficies laterales. Dichos dientes pueden ser rectos o curvos (hipoides), siendo estos últimos muy utilizados en sistemas de transmisión para automóviles.

Se fabrican a partir de un trozo de cono, formando los dientes por fresado de su superficie exterior. Los dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los engranajes cónicos tienen sus dientes cortados sobre la superficie de un tronco de cono.

Figura 8. Engranaje Cónico.

Engranajes Helicoidales.

Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un engranaje recto.. A veces se denominan de forma incorrecta engranajes en espiral los engranajes helicoidales empleados para transmitir rotación entre ejes no paralelos.

Ventajas del uso de engranajes.

 Presentan un comportamiento más silencioso que el de los dientes rectos usándolos entre ejes paralelos.

 Poseen una mayor relación de contacto debido al efecto de traslape de los dientes.

 Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado gradual que poseen.

Desventajas de engranajes helicoidales

 La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial que este produce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y transversalmente al árbol.

Figura 9. Engranajes Helicoidales.

Tipos:

 Engranajes Helicoidales de ejes paralelos

Figura10. Engranajes helicoidales de ejes paralelos.

 Engranajes Helicoidales de ejes cruzados

Figura 11. Engranajes helicoidales de ejes cruzados.

Estandarización.

En vista de la gama de aplicaciones de los engranajes se hizo necesaria la estandarización de su diseño. Esta estandarización se agrupa en dos normas: el SI (sistema internacional) y la SA (sistema americano o inglés).

Ley Fundamental del engrane.

La Ley Fundamental de los engranes tiene como objeto garantizar que la relación de velocidades entre dos engranes acoplados sea constantes; es decir, que no se presenten fluctuaciones.

La normal común de los perfiles de dientes entre dos puntos de contacto dentro del engranado debe pasar siempre por el Punto de Paso ubicado en la Línea de Centros.

La relación de velocidades angulares es una constante definida por la relación de radios medidos desde el punto de paso.

El diseño adecuado de engranes se basa en la aplicación de ecuaciones y estándares que rigen el dimensionamiento y selección para fabricación. Esto permite el emparejamiento y la intercambiabilidad entre

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