Terminología, clasificación y aplicaciones de los engranes. La principal clasificación delos engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:
Ejes paralelos
Cilíndricos de dientes rectos Cilíndricos de dientes helicoida helicoidales les Doble helicoidales
Ejes perpendiculares
Helicoidales cruzados Cónicos de dientes rectos Cónicos de dientes helicoidales Cónicos hipoides De rueda y tornillo sin fin
Por aplicaciones especiales se pueden citar Planetarios Interiores De cremallera
Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar
Transmisión simple Transmisión Transmisi ón con engranaje loco Transmisión Transmisi ón compuesta. Tren de engranajes
Transmisión mediante cadena o polea dentada
Mecanismo piñón cadena Polea dentada
Nomenclatura Para una operación suave un extremo del diente debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero1.1 es un mínimo razonable (relación de contacto). Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho más suave y silenciosamente que los engranajes rectos.
Engranajes Helicoidales de ejes cruzados Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada (puede considerárseles como engranajes sin fín no envolventes), la acción debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero 1.1 es un mínimo razonable (relación de contacto). Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho más suave y silenciosamente que los engranajes rectos.
Engranajes Helicoidales de ejes cruzados Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada (puede considerárseles como engranajes sinfín no envolventes), la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes. Leves cambios en el ángulo de las flechas y la distancia entre centro no afectan al a acción conjugada, por lo tanto el montaje se simplifica grandemente. Estos pueden ser fabricados por cualquier máquina que fabrique engranajes helicoidales.
Engranajes helicoidales dobles Los engranajes "espina de pescado" son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble.
Un miembro del juego de engranes "espina de pescado" debe ser apto para absorber la carga axial de tal forma que impida las carga excesivas en el diente provocadas por la disparidad de las dos mitades del engranaje. Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a loso engranajes de helicoidal doble, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial
Engranes rectos Los engranajes cilíndricos pueden ser:
Exteriores, cuando las dos ruedas tienen dentado exterior Interiores, cuando la rueda mayor tiene dentado interior
Otra clasificación de los engranajes cilíndricos, teniendo en cuenta la forma del diente, es la siguiente:
Rectos, cuando los dientes son paralelos a las generatrices de los cilindros axoides Helicoidales, cuando los dientes forman una hélice sobre el cilindro axoide. En este tipo de engranajes, el valor del ángulo de la hélice sobre el cilindro axoide debe ser el mismo en las dos ruedas, pero en una a derechas y otra a izquierdas.
Engranes cónicos. En los engranajes cónicos, el ángulo formado por los ejes puede ser:
Menor de 90º Igual a 90º Mayor de 90º, siendo el axoide de la rueda mayor un plano Mayor de 90º, con el axoide de la rueda mayor un cono interior
De la clasificación de los engranajes cónicos se aprecia que éstos pueden abarcar toda la gama de ángulos entre ejes desde 0º hasta 180º, es decir, desde los engranajes cilíndricos exteriores hasta los cilíndricos interiores. Por lo tanto, los engranajes cilíndricos exteriores e interiores se pueden considerar los extremos de la gama posible de engranajes cónicos.
Engranes helicoidales. Los engranajes hiperbólicos más comunes son:
Ruedas cilíndricas helicoidales montadas sobre ejes que se cruzan.
En este caso, los ángulos de las hélices sobre los cilindros axoides pueden tomar cualquier valor e incluso pueden tener el mismo valor pero ser los dos a derechas o los dos a izquierdas
Cuando una de las dos ruedas del párrafo anterior tiene pocos dientes (1, 2, 3 ó 4) se les llama tornillo sinfín y corona por la similitud de apariencia de la rueda de pocos dientes con un tornillo
Tornillo sinfín y corona
Engranajes hipoides, tienen la apariencia de ruedas cónicas, pero como sus ejes no se cortan, realmente son hiperbólicos
Análisis cinemático de trenes de engranajes. Trenes de engranajes simples. El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas simples, que engranan. En el programa nos referimos al caso más sencillo, en que sólo hay tres ruedas. 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 árbol resistente. Esta disposición permite que el árbol motor y el resistente giren en el mismo sentido. También permite transmitir el movimiento a árboles algo más alejados. Hay trenes de engranaje en el interior de relojes mecánicos. La relación de transmisión viene dada por el producto de los dos engranajes que tiene el mecanismo, de manera que. i = i1 i2 Donde i: relación de transmisión del mecanismoi1: relación de transmisión entre las ruedas 1 y 2i2: relación de transmisión entre las ruedas 2 y 3.
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inmediato comprobar, a partir de esta expresión, que el engranaje loco no tiene influencia alguna en la relación de transmisión del sistema, y que simplemente actúa como intermediario entre las ruedas extremas. Este resultado es generalizable a un número arbitrario de ruedas intermedias. Por lo tanto, obtenemos la sencilla expresión i = d conductora / d resistente Donde i : relación de transmisión conductora : número de dientes de la rueda conductora resistente : número de dientes de la rueda resistente
Trenes de engranajes planetarios. Otro tipo de cajas reductoras o multiplicadoras son aquellas que tienen engranes planetarios. Hay varios diseños de engranes. El eje de entrada acaba en un plato llamado porta satélites. El porta satélites está unido con los planetas o satélites a través de un eje. Entorno a los planetas hay una rueda dentada de gran tamaño y estacionaria, llamada Ring Gear. Los planetas engranan simultáneamente con la Ring Gear y el Sol, que es la rueda dentada conectada con el eje de salida. Un defecto en el Ring Gear se podrá ver en una frecuencia igual al número de planetas multiplicado por la velocidad de rotación del porta satélites. Un defecto en el sol se mostrará a una frecuencia igual al número de planetas multiplicado por la velocidad de giro del sol menos la del porta satélites. Por último, un defecto en un planeta aparecerá a una frecuencia igual al doble de la velocidad de giro del planeta
