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TIPOS DE ENGRANAJES

¿QUÉ ES UN ENGRANAJE?

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.

PARA QUÉ SIRVEN?

Los engranajes sirven para cambiar:

•Velocidad
•Torque (fuerza de rotación)
•Dirección de los ejes.

TIPOS DE ENGRANJES



Tornillo sin fin - corona

Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre árboles que se cruzan. El eje propulsor coincide siempre con el tornillo sin fin, que comunica el movimiento de giro a la rueda dentada que engrana con él, llamada corona. Una vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de la corona. En ningún caso puede usarse la corona como rueda motriz. Puede observarse un tornillo sin fin en el interior de muchos contadores mecánicos.

Engranaje cónico

Es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas troncocónicas. El paso de estas ruedas depende de la sección considerada, por lo que deben engranar con ruedas de características semejantes. El mecanismo permite transmitir movimiento entre árboles con ejes que se cortan. En los taladros se usa este mecanismo para cambiar de broca. Aunque normalmente los ejes de los árboles son perpendiculares, el sistema funciona también para ángulos arbitrarios entre 0º y 180º. Las prestaciones del mecanismo son parecidas a las del engranaje recto.

Engranaje recto

Está formado por dos ruedas dentadas cilíndricas rectas. Es un mecanismo de transmisión robusto, pero que sólo transmite movimiento entre ejes próximos y, en general, paralelos. En algunos casos puede ser un sistema ruidoso, pero que es útil para transmitir potencias elevadas. Requiere lubricación para minimizar el rozamiento. Cada rueda dentada se caracteriza por el número de dientes y por el diámetro de la circunferencia primitiva. Estos dos valores determinan el paso, que debe ser el mismo en ambas ruedas.

Transmisión por cadena

Las dos ruedas dentadas se comunican mediante una cadena o una correa dentada tensa. Cuando se usa una cadena el mecanismo es bastante robusto, pero más ruidoso y lento que uno de poleas. Todas las bicicletas incorporan una transmisión por cadena. Los rodillos de la cadena están unidos mediante eslabones y, dependiendo del número de huecos, engranan con uno o varios dientes de las ruedas. En algunas máquinas, la rueda menor suele llamarse piñón, y la rueda mayor plato.. Utilizando este mecanismo se consigue que las dos ruedas giren en el mismo sentido.

Tren de engranajes compuesto

El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas compuestas, que engranan. Las ruedas compuestas constan de dos o más ruedas dentadas simples solidarias a un mismo eje. En el caso más sencillo, se usan tres ruedas dentadas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña de una rueda doble engrana con la rueda grande de la rueda doble siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, muy grandes. Efectivamente, su valor viene dado por el producto de los dos engranajes simples que tiene el mecanismo.

Tren de engranajes simple

El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas simples, que engranan. La rueda motriz transmite el giro a una rueda intermedia, que suele llamarse rueda loca o engranaje loco. Finalmente, el giro se transmite a la rueda solidaria al eje resistente. Esta disposición permite que el eje motor y el resistente giren en el mismo sentido. También permite transmitir el movimiento a ejes algo más alejados.

TRANSMISION EN ENGRANAJES

Una transmisión por engranajes está formada por el acoplamiento de dos ruedas dentadas, una motriz y otra conducida, que, al introducir los dientes de una en los huecos de la contraria y producirse el giro de la rueda motora, arrastra a la conducida diente a diente.

Los engranajes se utilizan para transmitir movimiento rotatorio de unos ejes a otrosdentro de una máquina. Estos sistemas se utilizan para variar la velocidad. Llamamos relación de transmisión (i), al cociente entre la velocidad de salida (n2) y la velocidad de entrada (n1). O bien, al cociente entre el número de dientes del engranaje motor (z1) y el número de dientes del engranaje conducido (z2).

i=N2/N1                                      i=Z1/Z2                                   N1*Z1=N2*Z2

El sistema se denomina reductor, si la relación de transmisión es menor que 1.

El sistema se denomina multiplicador, si la relación de transmisión es mayor que 1.

MECANISMO MULTIPLICADOR MEDIANTE ENGRANJE

La utilización de ruedas dentadas en diferentes mecanismos facilita la consecución eficaz de un sistema multiplicador, dimensionando correctamente el número de dientes para cada rueda.

Para el caso de querer obtener un conjunto multiplicador, hay que dar siempre un número superior de dientes a la rueda motriz respecto la conducida.

Por ejemplo, si construimos un mecanismo en que la rueda motriz tiene 30 dientes y solo 10 para la conducida, provocará que para cada vuelta de la motriz, gire tres la conducida. Evidentemente este aumento de velocidad tiene la consiguiente penalización en la fuerza, concretamente de tres veces para el ejemplo planteado.

Video Engranaje multiplicador

MECANISMO REDUCTOR MEDIANTE ENGRANJE

Mediante la correcta combinación de dos ruedas dentadas obtenemos fácilmente un sistema reductor de velocidad, que por otra parte nos aumenta la fuerza de torsión en el eje.

Para implementar el dispositivo, basta tener presente que la rueda motriz tiene que ser inferior respecto la conducida (en nº de dientes).

Supongamos que realizamos un engranaje con 10 dientes para el motor y 40 para la rueda conducida, entonces obtenemos un sistema en el que la rueda motriz tiene que realizar 4 vueltas para que la conducida realice una. A su vez obtenemos una ganancia mecánica de 4 veces.

Podemos imaginarnos el cambio de marchas de un vehículo en el que ponemos primera velocidad para superar una pendiente pronunciada, en el interior de la caja hemos engranado una serie de coronas en modo reductor para reducir la velocidad de giro y aumentar la fuerza.

Video Engranaje Reductor

RELACION DE TRANSMISION EN POLEAS

DEFINICION

Definimos la relación de transmisión (i) como la relación que existe entre la velocidad de la polea salida (n2) y la velocidad de la polea de entrada (n1).

i =n₂/n₁

La relación de transmisión, como su nombre indica, es una relación de dos cifras, no una división.
Ejemplo 1 
Supongamos un sistema reductor de modo que:
n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 400 rpm.
n2 = velocidad de la polea conducida (entrada) es de 100 rpm.

En este caso, la relación de transmisión es:

i = n2/ n1 = 100/400 = ¼ (tras simplificar)

Una relación de transmisión 1:4 significa que la velocidad de la rueda de salida es cuatro veces menor que la de entrada.

Ejemplo 2 

Supongamos un sistema multiplicador de modo que:

n1 = velocidad de la polea motriz (entrada) es de 100 rpm.
n2 = velocidad de la polea conducida (salida) es de 500 rpm.

En este caso, la relación de transmisión es:

i = n2/ n1 = 500/100 = 5/1 (tras simplificar)

Una relación de transmisión 5:1 significa que la velocidad de la rueda de salida es cinco veces mayor que la de entrada. Nota que la relación es 5/1 y no 5, pues ambos número nunca debendividirse entre sí (todo lo más simplificarse).

La relación de transmisión también se puede calcular teniendo en cuenta el tamaño o diámetrode las poleas.

i = d1/ d2

donde

d1 = diámetro de la polea motriz (entrada).
d2 = diámetro de la polea conducida (salida).

Se puede calcular las velocidad de las poleas a partir de los tamaños de las mismas

n1·d1 = n2·d2

expresión que también se puede colocar como…

n2/n1 = d1/d2