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IV Elementos Mecánicos de Transmisión
4.3. Engranajes, Nomenclatura, Definiciones de Engranajes Rectos, Cónicos y Helicoidales
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.
Nomenclatura
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Conceptos Básicos y Nomenclatura de Engranes Rectos, Cónicos y Helicoidales
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Paso circular.- es la distancia medida sobre la circunferencia de paso entre determinado
punto de un diente y el correspondiente de uno inmediato, es decir la suma del grueso del
diente y el ancho del espacio ente dos consecutivos.
En los engranes helicoidales, por su naturaleza (dientes en hélice), va a tener dos pasos,
Pn = paso circular normal
Pt = paso circular transversal
Relacionados por la siguiente ecuación
Nótese que cuando ψ = 0 entonces Pn =Pt
Donde ψ es el ángulo de hélice
Circunferencia de paso.- es un círculo teórico en el que generalmente se basan
todos los cálculos; su diámetro es el diámetro de paso.
Modulo (m).- es la relación del diámetro de paso al numero de dientes
Adendo (ha).- distancia radial entre el tope del diente y la circunferencia de paso
Dedendo (hf).- es la distancia entre el fondo del espacio y la circunferencia de paso
Altura total .- es la suma del dependo y del adendo
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Circunferencia de holgura.- Es la circunferencia tangente a la de adendo del otro
engrane, la holgura es la diferencia entre el adendo de un engrane y el dedendo del
otro conectado
Juego.- es el espacio entre dos dientes consecutivos y el grueso del diente del otro
engrane.
Diámetro Exterior: Es la circunferencia en la cual esta inscrito el engranaje (diámetro de torneado).
Engranajes Rectos
Son engranajes cilíndricos de dientes rectos y van colíndales con el propio eje de la
rueda dentada. Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos formando así lo que se
conoce con el nombre de trenes de engranajes. Este hecho hace que sean unos de
los más utilizados, pues no en vano se pueden encontrar en cualquier tipo de
máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc.
En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si
se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce una rueda dentada
denominada 'rueda loca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. En
cualquier sistema de engranajes, la velocidad del eje impulsado depende del número
de dientes de cada engranaje
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Rectos exteriores o simplemente rectos.-Es el tipo de engranaje más simple
y corriente, generalmente, para velocidades medias.
Fig.1
Interiores.- Pueden ser con dentado recto, helicoidal o doble-helicoidal.
Engranajes de gran aplicación en los llamados “trenes epicicloidales o
planetarios”.
Fig.2
Helicoidales.-Más silenciosos que los rectos. Se emplean siempre que se
trata de velocidades elevadas. Necesitan cojinetes de empuje para
contrarrestar la presión axial que originan.
Fig.3
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Doble-helicoidales .-Para las mismas aplicaciones que los helicoidales, con
la ventaja sobre éstos de no producir empuje axial, debido a la inclinación
doble en sentido contrario de sus dientes. Se les denomina también por el
galicismo “á chevron”, que debe evitarse.
Fig.4
Helicoidales para ejes cruzados Pueden transmitir rotaciones de ejes
a cualquier ángulo, generalmente a 90°, para los cuales se emplean con
ventaja los de tornillo-sin-fin, ya que los helicoidales tienen una capacidad de
resistencia muy limitada y su aplicación se ciñe casi exclusivamente a
transmisiones muy ligeras (reguladores, etc.).
Fig.5
Cremallera.-Rueda cilíndrica de diámetro infinito con dentado recto o
helicoidal, Generalmente de sección rectangular.
Fig.6Engranajes Cónicos
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Engranes cónicos
Los engranajes cónicos, así llamados por su forma, tienen dientes rectos y se emplean
para transmitir movimiento giratorio entre ejes no paralelos
Se utilizan para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares, aunque también se
fabrican formando ángulos diferentes a 90 grados.
Se trata de ruedas dentadas en forma de troncos de cono, con dientes tallados en una
de sus superficies laterales. Dichos dientes pueden ser rectos o curvos (hipoides),
siendo estos últimos muy utilizados en sistemas de transmisión para automóviles.
Se fabrican a partir de un trozo de cono, formando los dientes por fresado de su
superficie exterior. Los dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia
de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los
engranajes cónicos tienen sus dientes cortados sobre la superficie de un tronco de
cono.
Cónico-rectos.- Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en
un mismo plano, generalmente en ángulo recto, por medio de superficies cónicas
dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes.
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Fig.7
Cónico-helicoidales.-Engranajes cónicos con dientes no rectos.
Fig. 8
Cónico-espirales - En los cónico-espirales, la curva del diente en la rueda-plana,
depende del procedimiento o máquina de dentar, aplicándose en los casos de
velocidades elevadas para evitar el ruido que producirían los cónico-rectos.
Fig. 9
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Cónico-hipoides (Fig. 10). — Para ejes que se cruzan, generalmente en ángulo
recto, empleados principalmente en el puente trasero del automóvil y cuya situación de
ejes permite la colocación de cojinetes en ambos lados del piñón.
Fig. 10
De tornillo-sin-fin.- Generalmente cilíndricos. Pueden considerarse derivados de
los helicoidales para ejes cruzados, siendo el tornillo una rueda helicoidal de un solo
diente (tornillo de un filete) o de varios (dos o más). La rueda puede ser helicoidal
simple o especial para tornillo-sin-fin, en la que la superficie exterior y la de fondo del
diente son concéntricas con las cilíndricas del tornillo.
Fig.11
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Engranajes Helicoidales
Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que
se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para
grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de
90º como en un engranaje recto.. A veces se denominan de forma incorrecta
engranajes en espiral los engranajes helicoidales empleados para transmitir rotación
entre ejes no paralelos.
Ventajas del uso de engranajes
Presentan un comportamiento más silencioso que el de los dientes rectos
usándolos entre ejes paralelos.
Poseen una mayor relación de contacto debido al efecto de traslape de los dientes.
Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado
gradual que poseen.
Desventajas de engranajes helicoidales
La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial que
este produce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera
que soporte axialmente y transversalmente al árbol.
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TIPOS
Engranajes Helicoidales de ejes paralelos
Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser
considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de
pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo
largo de la cara como una hélice cilíndrica.
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.
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El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de
carga para este tipo de engranes.
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.
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