Los engranajes son cruciales en muchos sistemas mecánicos porque sirven como la forma principal de transmitir el par y ajustar las velocidades de rotación. Estas máquinas son fundamentales para dispositivos como relojes simples y modernos. automotor transmisiones.
El propósito de esta guía es analizar varios tipos de engranajes. Los diferentes diseños de engranajes tienen aplicaciones y ventajas únicas adecuadas para requisitos y desafíos mecánicos específicos. Desde la sencillez de los engranajes rectos hasta las complejas direcciones de los engranajes helicoidales, se examinarán ampliamente las sutilezas y especificaciones técnicas de cada clasificación.
Ruedas dentadas
Estos son el tipo de engranajes más simple y más comúnmente utilizado que transmiten movimiento de rotación entre ejes paralelos. Tienen dientes cilíndricos que están colocados paralelos al eje del eje. Los dientes de estos engranajes aparecen espaciados uniformemente en sus circunferencias con un perfil de diente típicamente de forma involuta.
Características de los engranajes rectos
1.Forma cilíndrica
2.Dientes paralelos al eje del eje.
3.Perfil de diente involuto (comúnmente empleado)
4.Funcionamiento con ejes paralelos
5.El movimiento se puede transmitir en ambas direcciones.
Aplicaciones de engranajes rectos
Debido a su simplicidad, rentabilidad y capacidad de transmitir movimiento entre ejes paralelos, los engranajes rectos encuentran un amplio uso en una amplia gama de sistemas mecánicos e industrias que incluyen:
- Transmisiones y diferenciales automotrices.
- Maquinaria industrial (sistemas transportadores, imprentas, etc.)
- Relojes y dispositivos de cronometraje
- Robótica y sistemas de automatización
- Electrodomésticos (lavadoras, batidoras, etc.)
- Máquinas herramienta (tornos, fresadoras, etc.)
- Aplicaciones aeroespaciales (actuadores de aeronaves, sistemas de control, etc.)
Ventajas y Desventajas
Ventajas:
Simplemente diseño y construcción simples.
Barato de producir
Muy alta eficiencia de transmisión dentro de ejes paralelos
En función de la disponibilidad de diferentes tamaños y materiales
Puede transmitir movimiento en cualquier dirección.
Desventajas:
Limitado a transmitir movimiento entre ejes paralelos.
También genera mucho ruido y vibraciones especialmente a altas velocidades.
Es necesaria una alineación precisa de los ejes.
En comparación con otros tipos de engranajes, tiene una capacidad de carga limitada.
A altas velocidades o cargas, se desgastan y sufren interferencia de los dientes.
Engranajes helicoidales
A diferencia de los engranajes rectos que tienen dientes paralelos a su eje de rotación, los engranajes helicoidales tienen dientes cortados en ángulo o hélice a lo largo de la cara del engranaje, por lo que forman un patrón en espiral alrededor de su cuerpo, a diferencia de los de engranaje recto.
Las características clave de los engranajes helicoidales incluyen:
- Dientes angulados o helicoidales.
- Los dientes forman un patrón en espiral a lo largo de la cara del engranaje.
- Puede funcionar con ejes paralelos o cruzados.
- Funcionamiento suave y silencioso en comparación con los engranajes rectos.
Beneficios sobre los engranajes rectos
En comparación con los engranajes rectos tradicionales, los helicoidales ofrecen varios beneficios, entre ellos:
1. Funcionamiento más suave y silencioso: la interacción gradual de los dientes en ángulo se puede ver en un rendimiento más suave y silencioso que cuando los dientes con engranajes rectos se engranan repentinamente como lo harían los pares con engranajes rectos.
2.Mayor capacidad de carga: se obtiene una gran área de contacto al tener dientes en ángulo, lo que aumenta la capacidad de carga para los sistemas de engranajes helicoidales.
3.Capacidad de empuje axial: son capaces de manejar cargas de empuje axial, lo que significa que pueden usarse donde se producen fuerzas axiales (Csmie et al., 2016).
4.Capacidad de eje cruzado: puede transferir potencia entre ejes no paralelos, lo que lo hace aplicable en diversas áreas.
5. Mayor eficiencia: esto se debe a que, a diferencia de los engranajes rectos que engranan abruptamente entre sí, los engranajes helicoidales experimentan un acoplamiento gradual de sus dientes, lo que conduce a una mayor eficiencia de transmisión de potencia.
Usos comunes de los engranajes helicoidales.
- Transmisiones y diferenciales automotrices.
- Maquinaria industrial (cintas transportadoras, compresores, bombas, etc.)
- Equipo pesado (maquinaria de construcción, equipo de minería, etc.)
- Sistemas de transmisión de energía
- Aplicaciones aeroespaciales (transmisiones de aviones, actuadores, etc.)
- Sistemas de propulsión marina
- Laminadores y equipos de procesamiento de acero.
Engranajes cónicos
Este tipo de engranajes se utilizan para transmitir movimiento giratorio entre un par de ejes que se cruzan en un ángulo, comúnmente conocido como 90 grados. Estos últimos tienen forma cónica con dientes cortados oblicuamente hacia el eje de rotación.
Tipos de engranajes cónicos
Hay dos tipos de claves presentes para engranajes cónicos como se muestra a continuación:
Engranajes cónicos rectos: Poseen cortes de dientes rectos que les dan forma cónica para que puedan transmitir el movimiento entre dos ejes que se cruzan en ángulo recto.
Engranajes cónicos en espiral: Estos tienen dientes curvos que se envuelven alrededor de un cono en espiral y fueron diseñados de esta manera para funcionar de manera más silenciosa que los de espiral recta y al mismo tiempo ser capaces de trabajar a velocidades y cargas más altas sin sufrir daños ni riesgo de desgaste.
Solicitud
1.Industria automotriz: sistemas diferenciales, mecanismos de dirección, transmisiones
2.Industria aeroespacial: sistemas de trenes de aterrizaje de aviones, transmisiones de helicópteros, etc.
3.Maquinaria industrial: sistemas transportadores, imprentas y otros equipos industriales.
4.Aplicaciones marinas: sistemas de propulsión de barcos, mecanismos de timón, entre otros.
5.Equipos de minería y construcción como excavadoras, grúas, etc.
6.Sistemas de transmisión de potencia: cajas de cambios, reductores de velocidad, diversas aplicaciones de transmisión de potencia.
Otros tipos de engranajes
Engranajes de piñón y cremallera
Un sistema de engranajes de piñón y cremallera es un tipo de actuador lineal que convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal. Consta de un piñón redondo que engrana con una barra lineal que tiene una serie de dientes cortados.
Mientras gira, el piñón entra en contacto con los dientes de la cremallera, lo que hace que la cremallera se mueva en una dirección. A la inversa, el movimiento de la cremallera provocará la rotación del piñón.
Algunos usos comunes de los engranajes de piñón y cremallera incluyen:
- Sistemas de dirección en automóviles.
- Actuadores utilizados en máquinas industriales.
- Mecanismos de elevación y sistemas de posicionamiento.
- Portones y puertas correderas
Engranajes internos
Los engranajes internos son tipos de engranajes cuyos dientes están cortados dentro de una pieza circular en lugar de fuera de ella. Estos se utilizan principalmente junto con un engranaje externo cuyos dientes engranan con los dientes internos del engranaje interno.
En los sistemas de engranajes planetarios, los engranajes internos a menudo sirven como sol central, alrededor del cual engranan varios engranajes planetarios entre sí y también como un anillo exterior.
Por ejemplo:
1.Transmisiones automotrices (engranajes planetarios)
2.Engranajes diferenciales
3.Reductores de velocidad o cajas de cambios
4.Robótica y sistemas de automatización
Engranajes no circulares
Los engranajes no circulares son aquellos que no tienen formas circulares como sugiere su nombre. Poseen perfiles especialmente diseñados que les permiten tener patrones de movimiento específicos o relaciones variables entre diferentes partes.
Estos pueden incluir:
1.Engranajes elípticos: aquí hay una relación variable y un movimiento oscilante porque estos engranajes elípticos de forma no circular pasan por esta fase mientras transmiten potencia de un punto a otro.
2.Engranajes hipocicloidales: este tipo también tiene un perfil de diente único que ayuda a un control de movimiento preciso junto con relaciones de engranaje variables.
3.Engranajes ovalados: como en el ejemplo anterior, los engranajes ovalados tienen una forma ovalada que provoca un movimiento oscilante y relaciones de transmisión variables.
Los engranajes no circulares se utilizan en contextos donde se necesitan patrones de movimiento específicos o relaciones de transmisión variables, por ejemplo:
1.Sistemas de levas mecánicas
2.Mecanismos de indexación
3.Robótica y sistemas de automatización
4.Maquinaria especializada con requisitos precisos de control de movimiento.
Materiales y fabricación de engranajes
Materiales
Los engranajes suelen estar fabricados con materiales que pueden soportar altos niveles de tensión y desgaste. Los materiales de engranajes de uso común pueden incluir:
- Acero: Material más común debido a su alta resistencia, durabilidad y capacidad de ser tratado térmicamente para mejorar sus propiedades.
- Acero al carbono: Económico y bueno para aplicaciones de resistencia moderada.
- Acero aleado: propiedades mejoradas mediante la adición de elementos como cromo, níquel y molibdeno.
- Acero inoxidable: Excelente resistencia a la corrosión, adecuado para entornos donde el óxido es un problema.
- Hierro fundido: Se utiliza para engranajes grandes y pesados donde son importantes una alta resistencia al desgaste y un bajo costo.
- Bronce: Buena resistencia al desgaste y baja fricción, a menudo utilizado en engranajes helicoidales y engranajes en aplicaciones de alta carga y baja velocidad.
Procesos de manufactura
Casting -Adecuado para engranajes grandes o pequeños volúmenes de producción, especialmente con materiales de hierro fundido o bronce.
Forja – Este método contundente da forma a los metales para que sean fuertes y se emplea principalmente en engranajes de acero.
Maquinado– Abarca los procesos de corte, en particular los que implican el rectificado para lograr con precisión la forma deseada del engranaje en bruto.
Cojeando – la forma más común de cortar los dientes de los engranajes.
Fresado– Este proceso se utiliza en la fabricación de dientes de engranajes, otros perfiles, entre otros.
Rectificado– Se utiliza para garantizar la precisión del engranaje y un acabado superficial suave, especialmente en engranajes endurecidos.
Metalurgia de polvos – esto implica compactar los polvos metálicos en forma de engranaje y luego sinterizarlos; Adecuado para producción de gran volumen de engranajes de tamaño pequeño y mediano.
Moldeo por inyección – este proceso consiste en inyectar plástico fundido en un molde para fabricar un engranaje de plástico.
Conclusión
El artículo explica diferentes tipos de engranajes, como engranajes rectos, engranajes helicoidales, engranajes cónicos y engranajes helicoidales, brindando descripciones detalladas sobre sus diseños, aplicaciones y ventajas únicos. EASIAHOME cuenta con expertos en fabricación de engranajes que pueden ayudarlo a superar las dificultades en la fabricación de engranajes.
