ENGRANAJES

INTRODUCCIÓN

El engranaje es una rueda o cilindro dentado empleado 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.

Uno de los problemas principales de la Ingeniería Mecánica es la transmisión de movimiento, entre un conjunto motor y máquinas conducidas. Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados de madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento.

El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchas de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente.

La forma más básica de un engrane es una pareja de ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas unidas por barras cilíndricas.

Leonardo se dedica mucho a la creación de máquinas de guerra para la defensa y el ataque, sus materiales son madera, hierro y cuerdas las que se elaboran en forma rudimentaria, pero sus esquemas e invenciones trascienden el tiempo y nos enseñan las múltiples alternativas que nos brindan mecanismos básicos de palancas, engranes y poleas unidas entre sí en una máquina cuyo diseño geométrico es notable.

Los engranes propiamente tales son ruedas provistas de dientes que posibilitan que dos de ellas se conecten entre sí. Leonardo nos entrega el siguiente esquema en donde se indican los tres diámetros que definen el tamaño del diente.

1.- Identifique y describa que es una relación de engranajes o cajas reductoras de velocidad

La relación de engranaje es la velocidad de un engranaje multiplicado por el número de piñones, o dientes, en éste comparado con la velocidad y el número de dientes de un segundo engranaje controlado por el primero. No importa cuántos engranajes haya entre el engranaje conductor y el último. Esta relación también se puede expresar usando el número de dientes de cada uno de estos engranajes en comparación con otro.

Caja de velocidades o cambios. Las cajas de cambios son parte de la transmisión del automóvil, y juegan un papel muy importantes, para establecer la fuerza detracción apropiada y así adaptarse a las necesidades del camino o la carga. La cantidad de etapas de cambio dependerá del campo de utilización del automóvil y de la elasticidad del motor. Esta caja de cambios se acopla directamente al motor, a través de un embrague mecánico, hidráulico, o de un convertidor de torque o convertidor de par.

2.- Diferencias entre engranajes rectos y helicoidales

Engranajes rectos: Es un tipo de engranaje que se caracteriza por tener ejes paralelos y dientes rectos. Consta de una rueda o cilindro dentado empleado para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. El engranaje motriz se denomina piñón, y el conducido rueda. Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes.

Su funcionamiento consiste en que el engranaje motriz (piñón) gira en un sentido, gracias a un motor, y al estar en contacto con el segundo engranaje (rueda) hace que éste se mueva en sentido contrario. La velocidad con que gire la rueda dependerá de la velocidad del piñón y de sus diámetros.

Características

• Es la geometría más difundida en las maquinas.

• Su geometría básica está formada por un cilindro.

• Sus dientes se extienden longitudinalmente paralelos al eje de transmisión.

Ventajas:

• Son los más difundidos por su facilidad de fabricación y calculo

Desventajas:

• Limitación por espacio, es decir, si el espacio disponible para aplicar un mecanismo de engranajes es muy pequeño este tipo de engranajes no es el más adecuado.

• La suavidad de transmisión no es muy buena.

• Generan un alto nivel de ruido.

Engranajes helicoidales: se utiliza comúnmente cuando se requiere una mayor relación de transmisión. Los engranajes helicoidales pueden utilizarse para la reducción de hasta 300:1 o más. Por lo general, están en línea con un eje y tienen un eje conductor perpendicular. Los engranajes helicoidales son comunes en los equipos tales como máquinas de molienda, donde pequeños movimientos de incremento son necesarios, tan pequeños como de 0.001 de pulgada (0,0254 mm).

Características

• El trazado de sus dientes presentan un ángulo frente al eje axial de cilindro.

• Los ejes de estos engranajes pueden cruzarse (a 90 ° generalmente).

Ventajas

• Transmiten mayor transmisión de potencia frente a los engranajes rectos.

• Transmiten mayor velocidad.

• Son más silenciosos que los engranajes cónicos rectos.

Desventajas

• Son mucho más costoso que los engranajes rectos.

• Sufren un mayor desgaste que los engranajes rectos.

• El sistema de lubricación es más exigente que el de los engranajes rectos.

3.- Tipos de engranes y sus características

Clasificación de los engranajes:

• Ejes paralelos en un mismo plano.

Engranajes cónico-rectos, cónico-helicoidales o espirales.

• Ejes que se cortan en un mismo plano.

Engranajes cónico-rectos, y helicoidales y cónico-espirales.

• Ejes que se cruzan perpendicularmente.

Engranajes de tornillo-sin-fin, helicoidales, cónico-hipoides

• Ejes que se cruzan a cualquier ángulo.

Helicoidales.

Todos los tipos de engranajes citados, se resumen en las tres clases o tipos siguientes:

• Engranajes cilíndricos

• Engranajes cónicos

• Tornillo sin fin

* Engranajes Cilíndricos: Se fabrican a partir de un disco cilíndrico cortado de una plancha o de un trozo de barra maciza redonda Este disco se lleva al proceso de fresado, en donde se retira material para formar los dientes. La fabricación de estos engranajes es más simple, por lo tanto reduce sus costos. Los engranajes cilíndricos se aplican en la transmisión entre ejes paralelos y que se cruzan.

- Rectos exteriores

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