ENGRANAJES Los engranajes son mecanismos destinados a transmitir potencia y movimiento entre los diferentes elementos de una máquina. Un engranaje es un conjunto de dos ruedas dentadas cuyos dientes encajan entre sí, de tal manera que al girar una de ellas arrastra a la otra. Ahora bien, en el lenguaje corriente el término engranaje también se emplea para denominar las ruedas dentadas individualmente. Desde tiempos muy antiguos, los engranajes se han utilizado como sistema de transmisión, aunque su forma y los materiales empleados en su construcción han evolucionado. En la antigüedad fueron muy conocidos los inventos de Hero, un sabio griego de la escuela de Alejandría, que construyó muchos aparatos que funcionaban mediante engranajes. Al principio, los engranajes se construían de madera pero, en la actualidad, los materiales que se emplean en su fabricación son principalmente los metales y los plásticos. La transmisión de movimiento y fuerza mediante engranajes tiene importantes ventajas mayor solidez de los mecanismos reducción del espacio ocupado, relación de transmisión más estable (no hay posibilidad de resbalamiento), posibilidad de cambios de velocidad automáticos, reducción del ruido y mayor capacidad de transmitir potencia. Los engranajes, debido a las ventajas que comporta su utilización, tienen un amplio campo de aplicación y se utilizan en todo tipo de máquinas y aparatos: automóviles batidoras, relojes, juegos, etc.
Características:
Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo.
Módulo: el módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes. El tamaño de los dientes está normalizado. El módulo está indicado por números. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo módulo.
Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relación a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes.
Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano consecutivos.
Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo.
Número de dientes: es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relación de transmisión. El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de presión es de 25º.
Diámetro exterior: es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje.
Diámetro interior: es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.
Pie del diente: también se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva.
Cabeza del diente: también se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.
Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.
Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie (dedendum).
Angulo de presión: el que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, φ (20º ó 25º son los ángulos normalizados).
Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje
Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranajes.
Relación de transmisión: es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la rueda conducida. La R t puede ser reductora de velocidad o multiplicadora de velocidad.
Aplicaciones de los engranajes: El movimiento entre dos ejes se puede transmitir mediante poleas, ruedas de fricción y engranajes. Los sistemas de poleas se emplean entre ejes que se encuentran a una cierta distancia. Cuando la distancia entre los ejes es pequeña, se pueden utilizar ruedas de fricción. No obstante, para transmitir velocidades elevadas o esfuerzos considerables estos sistemas tienen problemas de pérdidas de velocidad debidas al resbalamiento, de las ruedas o las correas. La solución a este problema es la utilización de engranajes. Engranajes con dentado interior Los engranajes con dentado interior hacen posible una distancia mínima entre los ejes por tanto, su aplicación estará indicada en aquellos sistemas que necesiten un espacio mínimo, como es el caso de pequeñas taladradoras portátiles, destornilladores eléctricos y pequeños electrodomésticos. Engranajes cilíndricos de dientes rectos Los engranajes cilíndricos de dientes rectos se utilizan entre ejes paralelos que no tengan que alcanzar velocidades elevadas. Estos engranajes forman parte de los
llamados trenes de engranajes (se llama tren de engranaje a la serie de ruedas y piñones necesarios para transmitir el esfuerzo y el movimiento entre dos ejes determinados) Este tipo de engranaje es el más utilizado y se puede encontrar en cualquier tipo de máquina relojes, electrodomésticos juguetes, automóviles, etc Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales Los engranajes cilíndricos de dientes helicoidales pueden transmitir el movimiento entre ejes paralelos o entre ejes que se cruzan en cualquier dirección. No obstante, las transmisiones más corrientes se efectúan entre ejes paralelos y entre ejes que se cruzan perpendicularmente. Dadas sus características constructivas, los engranajes helicoidales permiten la transmisión de pequeños esfuerzos pero con velocidades más uniformes, por contra su construcción resulta más cara. Los podernos encontrar en trenes de engranajes, cadenas cinemáticas de máquinas, cajas de cambio etc. Engranajes cónicos Los engranajes cónicos se emplean para transmitir movimiento entre ejes que se cortan. Aunque los engranajes cónicos se fabrican normalmente para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares (a 90º), también se fabrican para transmitir movimiento entre ejes situados en ángulos diferentes de 90º. Podemos ver engranajes cónicos en casi todas las cadenas cinemáticas de cualquier máquina Los engranajes cónicos y los engranajes hipoides son también muy utilizados en los sistemas de transmisión de los automóviles. Engranajes de tornillo sinfín El mecanismo de sinfín-corona se utiliza para obtener grandes reducciones. Si tenemos un sinfín de una sola entrada engranando en una rueda de veinte dientes, para conseguir que la rueda dé una vuelta completa, el sinfín tendrá que dar veinte y, por tanto, reduciremos veinte veces la velocidad. Los mecanismos de husillo-tuerca se emplean para transformar el movimiento circular en movimiento rectilíneo; se utilizan con mucha frecuencia para el
desplazamiento de las mesas y los carros de muchas máquinas herramienta, corno tornos, fresadoras, rectificadoras, etc. Engranajes de cremallera La principal aplicación de los mecanismos piñón-cremallera es la de transformar el movimiento circular en movimiento rectilíneo. Podemos encontrar engranajes de cremallera formando parte de la dirección de automóviles, en los que el movimiento circular del volante desplaza la cremallera a derecha e izquierda haciendo girar las ruedas; en máquinas herramienta, como la taladradora, en vías de trenes de alta montaña, sacacorchos, etc.
