Trabajo #10 Engranes

8/19/2019 Trabajo #10 Engranes

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Engrane

Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente

a otro dentro de una máquina.

Engranaje es un par de ruedas dentadas que transmiten movimiento giratorio de un eje a

otro. Cuando dos engranes se acoplan para formar un mecanismo de engranes, resultaconvencional referirse al más pequeño de los dos como el piñón y al otro como engrane.

Tipos de engranes

Engranes rectos: Son aquellos en los cuales los dientes son paralelos al eje de simetra del

engrane. Son más simples y de menor costo de fa!ricación. Solo pueden conectarse si sus

ejes de rotación son paralelos

Engranes helicoidales: Son aquellos los cuales sus dientes están en un ángulo " respectoal eje del engrane. #os engranes $elicoidales son derec$os o izquierdos. Sus ejes son

paralelos. %os engranes $elicoidales cruzados de la misma orientación se conectan con sus

ejes formando un ángulo. #os ángulos de $&lice se diseñan de modo que permitan cierto

ángulo de desvió entre los ejes de rotación que no se intersecan.

#os engranes $elicoidales son más costosos que los rectos, pero ofrecen

algunas ventajas. Son de operación más silenciosa que estos, de!ido al

contacto más suave y gradual entre las superficies anguladas de los

dientes cuando entran en contacto. En los engranes rectos, los dientesentran de inmediato en contacto so!re todo el anc$o de la cara.

El impacto repentino de un diente con otro produce vi!ración particular

que se oye como el 'c$illido( caracterstico de los engranes rectos en

operación, el cual no se perci!e en los engranes $elicoidales. )am!i&n,

los mismos diámetros del engrane y diámetro de paso, un engrane

$elicoidal resulta más resistente por la forma ligeramente más gruesa

del diente en un plano perpendicular al eje de rotación.

Engranes espinales: Se constituyen al unir cara a cara o adosar dos engranes $elicoidales

de id&ntico paso y diámetro, pero con orientaciones opuestas, montados so!re el mismo eje.

#os dos conjuntos de dientes suelen formarse en la misma pieza !ase de engrane. Suventaja respecto a los $elicoidales simples es la cancelación interna del empuje a*ial, pues

en cada 'mitad( $elicoidal de un engrane espinal se presenta una carga a*ial opuesta a la

de la otra. %e modo que no se necesitan cojinetes contra el empuje a*ial para el eje, sino de

soporte transversal. Este tipo de engranaje es muc$o más costoso que uno $elicoidal y

tiende a utilizarse en aplicaciones de gran potencia de transmisión, como en la impulsión de



!arcos, en la cual, las perdidas por fricción derivadas de cargas a*iales resultan

pro$i!itivas. Su vista de frente es la misma que la del $elicoidal.

Eficiencia: Es la potencia de salida entre la potencia de entrada e*presada como un

porcentaje. +n engranaje recto puede tener un eficiencia de - a . +no $elicoidal es

menos eficiente que uno recto por la fricción deslizante a lo largo del ángulo de la $&lice.

/resenta tam!i&n fuerza de reacción a lo largo del eje de rotación, lo que no ocurre en un

engranaje recto. 0s, una transmisión de engranes $elicoidales se de!e montar en cojinetes

de empuje además de los radiales para evitar que sus ejes de soporte se desplacen

a*ialmente. Se presenta tam!i&n algunas perdidas por rozamiento en los cojinetes de

empuje a*ial. +n engrane $elicoidal paralelo tendrá una eficiencia de cerca de 1 a

-, y uno cruzado, una de 23 a 3. El juego paralelo $elicoidal 4con orientación opuesta

pero con el mismo ángulo de $&lice5 tiene contacto lineal entre los dientes y opera con

cargas elevadas a altas velocidades. El cruzado $elicoidal tiene contacto puntual y un gran

componente de deslizamiento que limita su aplicación en situaciones de carga ligera.

Si los engranajes se $an de conectar y desconectar del engranado mientras están enmovimiento, los engranes rectos son más convenientes que los $elicoidales, ya que el

ángulo de la $&lice interfiere con el movimiento a*ial de separación y de contacto. 4/or

supuesto, los engranes espinales no se desconectan a*ialmente.5 /or la razón, las

trasmisiones en las camionetas suelen tener engranes rectos, en tanto que las transmisiones

de los automóviles estándar usan engranes $elicoidales de cone*ión que permite el

desplazamiento. )ales aplicaciones de los engranajes se descri!irán en una sección

posterior.

Engranes de tornillas sin finSi el ángulo de $&lice se aumenta lo suficiente, el engrane $elicoidal se convierte en un

mecanismo de tornillo sin fin, el cual tiene solo un diente dispuesto continuamente

alrededor de la pieza cilndrica, con varias vueltas, igual que en la rosca de un tornillo.

Este mecanismo de tornillo sin fin se conecta a un elemento especial llamado engrane de

gusano 4o corona sin fin5, cuyo eje de rotación es perpendicular al del mecanismo de

tornillo sin fin. Como el mecanismo de tornillo sin fin impulsor tiene solo un diente, la

relación de engranaje es igual a uno dividido entre el n6mero de dientes del engranaje del

mecanismo de tornillo sin fin.

Estos dientes no son de involuta so!re toda la cara, lo que significa que la distancia central

de!e mantenerse e*actamente fija para garantizar la acción conjugada.

#os tornillos sin fin y las ruedas se fa!rican y remplazan por conjuntos especficos.

)iene la ventaja de poseer relaciones de engranaje muy altas en un pequeño volumen de

conjunto y pueden soportar cargas muy elevadas, especialmente en sus formas de

envolventes simple o do!le. %e envolvente simple significa que los dientes del engrane

recu!re perif&ricamente al tornillo sin fin. %e envolvente do!le indica tam!i&n que el



tornillo sin fin envuelve el engranaje, lo que $ace que el tornillo sin fin tenga forma de

reloj de arena. 0m!as t&cnicas aumentan el área de contacto entre el tornillo sin fin y la

rueda, incrementando as la capacidad de carga y tam!i&n el costo. +na desventaja en

cualquier conjunto de tornillo sin fin es que tiene muy altos deslizamientos y cargas de

empuje, lo que $ace que su eficiencia !aje de 73 a -2.

8uizá la ventaja principal de un mecanismo de tornillo sin fin es que puede diseñarse para

que sea imposi!le el movimiento de retroceso. +n engranaje recto o uno $elicoidal puede

impulsarse desde uno u otro eje, a manera de un dispositivo de elevación o reducción de

velocidad. 0unque esto resulta desea!le en muc$os casos, si la carga impulsada de!e

permanecer en su lugar una vez que la potencia motriz se interrumpe, no puede emplearse

engranaje recto o $elicoidal porque la 'retrocederan(. #o anterior los vuelve inadecuados

en aplicaciones como en un gato para levantar un automóvil, a menos que se agregue al

diseño un freno que sostenga la carga en la posición detenida. /or otro lado, el mecanismo

de tornillo sin fin solo puede sin impulsado desde el sin fin. #a fuerza de fricción llega a

ser tan alta como para impedir el retroceso desde la rueda. /or ello este dispositivo se usa

sin freno en sistemas sostenedores de carga, como los gatos mecánicos, y los montacargas.

Engranes cónicos e $ipoidales

Engranes cónicos: En las transmisiones de engranes en ángulo recto se usan

los engranajes $elicoidales cruzados o los conjuntos de tornillos sin fin. /ara

cualquier ángulo entre ejes, incluso el de 3 grados, los engranes cónicos

representan la solución. 0s como los engranes rectos se !asan en

cilindros rodantes, los engranes cónicos están !asados en conos

rodantes.

El ángulo entre los ejes de los conos y los ángulos en el v&rtice de

estos tienen cualquier valor compati!le, en tanto coincidan losv&rtices de las superficies cónicas. Si no lo $acen, ocurre un

desacoplamiento de velocidad de interfaz. El v&rtice de cada cono tiene un radio de

rotación nulo y, por lo tanto, velocidad igual a cero.

Engranes cónicos espirales: Si los dientes se encuentran paralelos al eje del engrane se

tendrá un engrane cónico recto. Si los dientes están angulados respecto al eje se tendrá un

engrane cónico espiral análogo al engrane $elicoidal. #os ejes de los conos y los v&rtices

de!en intersecase en am!os casos. #as ventajas y desventajas de los engranes cónicos

rectos y espirales son semejantes a las de los engranes cilndricos rectos y $elicoidales,

respectivamente, en lo respecta a resistencia, silenciosidad, y costo. El perfil de los dientes

de los engranes cónicos no es de involuta, sino que se !asa en una curva llamada

'octoidal(. %e!en adquirirse o remplazarse en pares 4engranajes5, pues no son

universalmente intercam!ia!les y sus distancias intercentrales se de!en mantenerse con

e*actitud.

Engranes hipoidales: Si los ejes entre los engranes no son paralelos no se intersecan, no se

usan los engranes cónicos. +n engranaje $ipoidal permitirá esa cone*ión.

Sus engranes se !asan en superficies llamadas $iper!oloides de revolución. 4El t&rmino



'$ipoidal( es una contracción de $iper!oloidal.5 El perfil de los dientes no tiene involuta.

En la impulsión final de un automóvil con motor al frente y tracción trasera en las ruedas

traseras se usa un engranaje $ipoidal, con la finalidad de descender el eje geom&trico del

ár!ol impulsor por de!ajo del centro del eje trasero y reducir la 'joro!a del ár!ol( del

asiento trasero.

Engranes no circulares: Estos engranes se !asan en los centrodos de un esla!onamiento

de cuatro !arras de do!le manivela de 9ras$of. #os centrodos son los lugares geom&tricos

de los centros instantáneos del esla!onamiento.

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