Engranajes Clasificacion Tipos 3

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Mecánica y mecanismos 2 Órganos de transmisión de movimiento Ruedas dentadas Son elementos de máquina destinados a transmitir el movi- miento entre dos árboles cercanos con garantía en la rela- ción de transmisión. Para esta transmisión, como mínimo, se necesitan dos ruedas dentadas que engranen entre sí reci- biendo el nombre de ENGRANAJES y si se trata de más de dos ruedas, el nombre que adoptan es TREN DE ENGRANAJES. En cualquiera de los casos el elemento más pequeño reci- be el nombre de PIÑÓN y el mayor el de RUEDA. Sin embar- go, en el lenguaje ordinario, se toma como sinónimo de rue- da dentada el nombre de ENGRANAJE. Las ruedas dentadas se crearon como sustituto de las rue- das de fricción, puesto que éstas cuando se trataba de trans- mitir esfuerzos considerables, tendían a patinar con lo que se producía su rápido desgaste. Los engranajes están construidos de tal manera que los dien- tes de unos se introducen, sin choque, en los entrantes de los otros (figura 29), trasmitiendo el movimiento no por ro- zamiento, como en los de fricción, sino por empuje directo. Figura 29. Representación convencional de un engranaje 1—27

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Mecánica y mecanismos2

Órganos de transmisiónde movimiento

Ruedas dentadas

Son elementos de máquina destinados a transmitir el movi-miento entre dos árboles cercanos con garantía en la rela-ción de transmisión. Para esta transmisión, como mínimo, senecesitan dos ruedas dentadas que engranen entre sí reci-biendo el nombre de ENGRANAJES y si se trata de más de dosruedas, el nombre que adoptan es TREN DE ENGRANAJES.

En cualquiera de los casos el elemento más pequeño reci-be el nombre de PIÑÓN y el mayor el de RUEDA. Sin embar-go, en el lenguaje ordinario, se toma como sinónimo de rue-da dentada el nombre de ENGRANAJE.

Las ruedas dentadas se crearon como sustituto de las rue-das de fricción, puesto que éstas cuando se trataba de trans-mitir esfuerzos considerables, tendían a patinar con lo quese producía su rápido desgaste.

Los engranajes están construidos de tal manera que los dien-tes de unos se introducen, sin choque, en los entrantes delos otros (figura 29), trasmitiendo el movimiento no por ro-zamiento, como en los de fricción, sino por empuje directo.

Figura 29. Representación convencional de un engranaje1—27

Atendiendo a su forma constructiva, los elementos denta-dos más comúnmente empleados se pueden clasificar dela forma siguiente:

• Engranajes cilíndricos de dientes rectos.

• Engranajes cilíndricos de diente helicoidales.

• Engranajes cilíndricos de dientes en V.

• Engranajes cónicos.

• Engranajes de tornillo sinfín.

• Engranajes de cremallera.

• Engranajes interiores.

Elementos de un engranaje

En un engranaje se puede distinguir las partes siguientes(figura 30):

• Corona: parte del engranaje donde se insertan los dien-tes.

• Cubo: zona donde el engranaje se fija al eje.

• Brazos: son los radios que unen la corona con el cubo.

Figura 30. Partes de una rueda dentada Figura 31. Tipos de ruedas dentadas según su unión con el eje

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Algunos engranajes que debido a sus pequeñas dimensio-nes no pueden tener brazos se construyen macizos, si sonmuy pequeños y si son algo mayores en forma de plato.

Cremallera: es una barra provista de dientes destinada aengranar con una rueda dentada (figura 32). Se puede con-siderar como un engranaje de radio infinito.

Figura 32. Cremallera y rueda

Parte de un diente

En un diente se pueden distinguir tres partes principales(figura 33).

CABEZA: es la parte del diente comprendida entre la circun-ferencia primitiva y la exterior.

Figura 33. Partes del diente

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PIE: está comprendido entre la circunferencia primitiva y lainterior.

FLANCO: es la zona comprendida entre dos dientes conse-cutivos. En esta zona se producen los empujes para la trans-misión del movimiento.

Dimensiones de engranajesy dientes

Merecen especial consideración las siguientes (figura 34):

PROFUNDIDAD DEL DIENTE. Es la distancia que hay entre lacircunferencia interior y la exterior; o también la suma de laaltura correspondiente a una cabeza y un pie.

LONGITUD DEL DIENTE (B): coincide con el ancho de la co-rona, salvo en casos muy especiales en que los dientes nose hacen pasantes.

ESPESOR DEL DIENTE (e): es la media del arco, correspon-diente a este elemento del engranaje, tomada en la circun-ferencia primitiva.

ANCHO DEL HUECO O VANO: es la medida del arco compren-dida entre dos dientes y tomada también sobre el diámetroprimitivo.

PASO CIRCULAR (p): es la distancia entre los centros de dosdientes consecutivos medida sobre la circunferencia primi-tiva y también se puede considerar a la suma del espesorde un diente más el ancho de un vano.

Es condición totalmente necesaria para que dos ruedas pue-dan engranar correctamente, que ambas tengan el mismopaso circular.

Figura 34. Dimensiones del diente

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MÓDULO (m): es el dato más importante que interviene enla elaboración de todos los cálculos relativos a los engra-najes; al ser un número abstracto se tiende a aceptarlo sinentrar en más detalles, diciendo que es la relación existen-te entre el diámetro primitivo y el número de dientes de unpiñón. Para una mayor aclaración de este dato vamos a daruna explicación que lo clarifique, puesto que como decimosde él se derivan todas las fórmulas prácticas para todo tipode engranajes.

Clasificación de los engranajes

Como ya se apuntó los principales tipos de engranajes em-pleados normalmente son:

• Engranajes cilíndricos de dientes rectos (figura 35).

• Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales (figura 36).

• Engranajes de tornillo sinfín o de visinfín (figura 37).

• Engranajes cónicos (figura 38).

• Engranajes hipoides (figura 39).

• Engranajes interiores (figura 40).

• Engranajes en V.

• Engranajes de cremallera.

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Figura 35. Engranaje Figura 36. Engranaje Figura 37. Engranaje de recto helicoidal visinfín

Figura 38. Engranaje Figura 39. Engranaje Figura 40. Engranaje cónico hipoide interior

ENGRANAJES HELICOIDALES

Se llaman así porque los dientes están inclinados en formade hélice, como si fuera un tornillo de varias entradas cu-yos hilos forman el engranaje (figura 41).

Estos engranajes pueden transmitir el movimiento entre dosejes que se cruzan en un ángulo cualquiera, aunque losmás empleados son para ejes paralelos y perpendiculares(figura 42).

Figura 41 Figura 421—32

Figura 43

Debido a su característico sistema de deslizamiento de losdientes entre sí, hace que sea un engranaje silencioso, ypor lo tanto, muy empleado para grandes velocidades.

Cuando se trata de transmitir grandes potencias con en-granajes de este tipo, se producen fuertes empujes axialescontra rodamientos u otros elementos del mecanismo, pe-ro se pueden eliminar utilizando ruedas con dientes V o do-ble helicoidal (figura 43).

ENGRANAJES DE TORNILLO SIN FIN (VISINFÍN)

Un sin fín es un tornillo de una o varias entradas, dispues-to de tal modo que pueda engranar con una rueda dentada(figura 44).

Figura 44

La rueda es cóncava y tiene los dientes inclinados en unángulo igual a la inclinación del filete del tornillo sin fin.

Son empleados para la transmisión de movimiento entredos árboles que se cruzan sin cortarse, siendo general-mente, dicho ángulo de 90°.

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Es característica propia de estos engranajes el que el tor-nillo sin fin sea siempre el elemento motor.

Se aplican siempre que se desea obtener una gran reducciónde transmisión, pudiéndose construir el tornillo con varios fi-letes, considerando al tornillo como un piñón de igual núme-ro de dientes. De esta manera, si tenemos una sola entrada,por cada vuelta del tornillo avanzará solamente un diente dela rueda y para que ésta dé una vuelta entera necesitaremosque aquél dé tantas vueltas como dientes tiene la rueda.

Los números de revoluciones de rueda y tornillo están en,razón inversa de los números de dientes y entradas, de unoy otro, respectivamente; de aquí el empleo de estos engra-najes para transmitir directamente el movimiento de árbo-les muy veloces a árboles muy lentos.

Deben estar muy engrasados, pues producen mucho roza-miento. Por este motivo el sin fin se hace de acero y casisiempre cementado templado y rectificado.

La rueda suele ser de bronce aunque algunas veces se ha-ce de fundición.

Los conjuntos de rueda y tornillo sin fin se representan es-quemáticamente, según se ve en la (figura 45). En este di-bujo se ve perfectamente la curvatura de los dientes en larueda con objeto de acoplar perfectamente en el tornillo.

Figura 45

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Engranajes interiores

Son engranajes cuyas circunferencias primitivas son tan-gentes interiormente (figura 46).

Figura 46

En estos engranajes el piñón tiene exactamente la mismaforma que en los engranajes exteriores.

Las dimensiones de la rueda se calculan como en los en-granajes exteriores, menos el diámetro interior cuyo valorlo da la fórmula:

din = (z–2) · m

La distancia entre centros se calcula según los datos si-guientes:

Z2 Z1 d2 d1

2 2

La forma de los dientes interiores es tal que el hueco de unode ellos es igual que el perfil macizo de los dientes de unengranaje exterior del mismo número de dientes.

Normalmente los engranajes interiores se hacen con dien-tes rectos, pero también se fabrican de forma helicoidal aun-que con gran dificultad.

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C= · m o

Cremalleras

Constituyen un caso particular de los engranajes, siendouno de los sistemas de transformación de movimiento cir-cular en rectilíneo.

Pueden tener dientes rectos (figura 47) o bien oblicuos (fi-gura 48), para piñones rectos y helicoidales respectiva-mente.

Figura 47 Figura 48

Teóricamente la cremallera está considerada como una rue-da dentada de infinito número de dientes y de radio primiti-vo también infinito.

La línea primitiva de una cremallera es tangente a la cir-cunferencia primitiva del engranaje (figura 49). A la alturade la línea primitiva, la anchura del vano debe ser igual a ladel diente.

El paso y la altura del diente de la cremallera han de seriguales al del engranaje correspondiente y sus dimensio-nes se calculan igual.

Figura 50

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Engranajes cónicos

Tienen por objeto transmitir movimiento entre árboles quese cortan (figura 51). Lo mismo que los dientes de los en-granajes cilíndricos están construidos sobre un cilindro pri-mitivo, los engranajes cónicos están construidos sobre unimaginario cono. Aunque se fabrican corrientemente paraun ángulo entre árboles de 90°, pueden construirse paracualquier ángulo (figura 52).

Figura 51 Figura 52

Es un engranaje de características muy especiales, debidoa la diversidad de módulos que hay a lo largo del diente,aunque su denominación viene dada siempre por el módu-lo que corresponde a la base mayor.

Dado que los cálculos para estos engranajes son aún máscomplicados que para los engranajes helicoidales, daremossolamente una indicación de las medidas más importantes(figura 53):

Figura 53

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Cono PRIMITIVO en el que se verifican la tangencia teóricade los engranajes.

Cono EXTERIOR que limita periféricamente los dientes.

Cono INTERIOR, aquel en el cual apoyan los dientes.

Engranajes hipoides

Estos engranajes tienen una forma parecida a las cónicas(figura 54), pero los ejes no se cortan, sino que se cruzanimaginariamente. Se suelen emplear en diferenciales de au-tomóviles principalmente.

Figura 54

Debido a la particularidad de que sus ejes se cruzan, éstospueden tener prolongación en sus extremos (figuras 54 y55) para servir de apoyo con cojinetes.

Figura 55

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Ejemplos de aplicación de los engranajes

Además de las aplicaciones simples de dos engranajes decualquier tipo, comentados en todos los apartados, en lasfiguras 56 y 57, se puede ver como se pueden conjuntarruedas de diferentes tipos para conseguir movimientos endiferentes máquinas.

Figura 56 Figura 57

Figura 58

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RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

Es la relación de velocidad de rotación entre el último ejeconducido y la del primer eje conductor.

Consideremos un tren simple (figura 59) en el cual la rue-da tiene un diámetro primitivo (dp) un número de dientes (z)y un número de revoluciones por minuto (N), siendo los va-lores respectivos del piñón (dpi zin).

En el punto A los dos engranajes tienen la misma velocidadtangencial (si no fuese así, los dientes de alguno de los dosse romperían), por lo que:

� • dp • N60

� • dp1 • n60

� • dp • N � • dp • n N dp1

60 60 n dp

Es decir: la relación entre el número de vueltas por minutode la rueda conductora y conducida, es inversamente pro-porcional a la relación de sus respectivos diámetros primi-tivos.

Figura 59

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V= m • m/s

V= m • m/s

V = v

= dp • N = dp1 • n =

Así mismo, dos engranajes, para que engranen correcta-

mente, han de tener el mismo paso circunferencial; siendo

el de la rueda P = y el del piñón p = ;

pero como P = p, igualando tendremos:

� • dp � • dp1 dp dp1 Z1 dp1

z z1 z z1 z dp

Es decir: la relación entre el número de dientes de la ruedaconductora y conducida es directamente proporcional a larelación de sus diámetros primitivos.

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� · dpz

� · dp1z1

= = =