Saludos estimado lector, de este; mi espacio en internet, en esta oportunidad, les traigo un trabajo que desarrollé en IV ciclo, de la Facultad de Ingeniería mecánica Eléctrica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, para el curso de Elementos de máquina, una descripción dedicada a los engranajes, elementos de transmisión de potencia esenciales en el campo de la ingeniería mecánica, muchas veces considerado el símbolo de ésta, espero que se tome como guía o referencia.
Pueden tener una vista de todo mi trabajo a continuación, en formato PDF. Si desean tener el archivo original, editable en formato .docx también está a su disposición, el enlace a su descarga se encuentra luego de la vista previa del PDF, al final de esta entrada.
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Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo
Facultad
de Ingeniería Mecánica Eléctrica
“Año de la promoción de la industria
responsable y del compromiso climático”
Engranajes
CURSO:
Elementos de
maquina
DOCENTE:
Ing. Valencia
Centeno Wilson
CICLO:
IV
INTEGRANTES:
Ramirez Montenegro Dante Rovinzon
LAMBAYEQUE 25/11/14
ENGRANAJES
Se denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a
otro dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas,
de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante el contacto de ruedas
dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la
transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede
ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de
realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la
otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que
se denomina engranaje conducido. Si
el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren.
La principal ventaja que tienen las transmisiones por
engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene
exactitud en la relación de transmisión.
Tipos de engranajes:
En la
actualidad existen diferentes tipos de engranajes en las diferente maquinas, en
este caso hablaremos de las más importantes.
·
Cilíndricos de
dientes rectos.
Son el tipo
más común de los engranajes el cual es un tipo de engranaje formado por dos ruedas cilíndricas con dientes rectos y
están montadas en ejes paralelos a los ejes de giro de las dos ruedas. Como
consecuencia, este engranaje se emplea para transmitir movimiento entre dos
ejes paralelos.
El engranaje
motriz se denomina piñón, y la conducida rueda. En el contacto entre las ruedas
engranadas aparecen esfuerzos tangenciales (que provocan flexión y torsión del
árbol de transmisión) y radiales (que provocan solo flexión).
A veces, los
engranajes rectos se utilizan para crear reducciones de engranaje de gran
tamaño.
Los
Engranajes de dientes rectos se utilizan en muchos dispositivos, esto es porque
la rueda dentada recta puede es muy dura. Cada vez que un diente de la
rueda se acopla a un diente en el otro engranaje, los dientes chocan, y este
impacto hace un ruido. También aumenta la presión sobre los dientes del
engranaje.
Presentan la ventaja de ser muy fáciles de
fabricar, pero tienen el inconveniente de ser muy ruidosos y producir
vibraciones. Se suelen emplear en mecanismos en los que la potencia a
transmitir y el número de revoluciones no es muy grande. Algunas aplicaciones
son los mecanismos de un planetario y los de un reloj.
Un conjunto de dos o
más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de
engranajes.
·
Cilíndricos de
dientes helicoidales
Los engranajes cilíndricos de
dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al
eje de rotación. La forma transversal del diente es
exactamente igual que en el caso de los dientes rectos. En estos engranajes el
movimiento se transmite de modo igual que en los cilíndricos de dentado recto,
pero con mayores ventajas. Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser
paralelos o cruzarse, generalmente a 90º. Para eliminar el empuje axial el dentado puede hacerse doble
helicoidal.
Los
engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten más potencia que los
rectos, y también pueden transmitir más velocidad, son más silenciosos y más
duraderos; además, pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. De
sus inconvenientes se puede decir que se desgastan más que los rectos, son más
caros de fabricar y necesitan generalmente más engrase que los rectos
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.
Lo más
característico de un engranaje cilíndrico helicoidal es la hélice que forma,
siendo considerada la hélice como el avance de una vuelta completa del diámetro
primitivo del engranaje. De esta hélice deriva un ángulo que forma el dentado
con el eje axial. Este ángulo tiene q ser igual para las ruedas que engranan
pero de orientación contraria, o sea: Uno a derecha y otro a izquierda. Su
valor se establece a priori de acuerdo con la velocidad que tenga la
transmisión.
·
Engranajes doble
helicoidales.
El objetivo que consiguen es eliminar el
empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los
engranajes forman una especie de V.
Los engranajes dobles 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
esta se elimina por la reacción de empuje igual y opuesto de una rama simétrica
de un engranaje helicoidal doble.
Un
engranaje de doble hélice sufre únicamente la mitad de error de deslizamiento
que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a
los engranajes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los
engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es
generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.
Superan el problema de carga axial
presente en engranajes helicoidales simples al tener dos sets de dientes que
una posición "V". Cada engranaje en un engranaje helicoidal doble
puede ser considerado como un par de engranajes helicoidales simples. Este
configuración cancela la carga axial ya que cada mitad del engranaje acepta la
carga en direcciones opuestas. Pueden ser intercambiados directamente con
engranajes rectos sin necesidad de usar rodamientos distintos. Engranajes
helicoidales dobles son mas difíciles de fabricar debido a la complejidad de su
forma.
·
Cónicos de dientes
rectos
Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos.
Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y
que se cruzan.
Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se
cortan en un mismo plano, generalmente el ángulo recto, por medio de
superficies cónicas dentadas. Los
dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para
efectuar reducción de velocidad con ejes de 90 grados. Estos engranajes generan
más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones
antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.
Estos engranajes se fabrican a partir de un trozo de
cono, y presentan los dientes formados en superficies cónicas por medio de
fresado de su superficie exterior.
En sus usos efectúan la transmisión de movimiento de ejes
que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo rector aunque no es el
único ángulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplos, 45, 60, 70, etc,
por medio de superficies conicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de
intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de
velocidades con ejes de 90 grados. Estos
engranajes generan mas ruido que los engranajes conicos helicoidales. En la
actualidad se uzan muy poco
Por ejemplo, en un automóvil con tracción
delantera o trasera el diferencial (llamado también mando final o
simplemente eje trasero) es el ultimo eslabon importante entre el motor y las
rudas. Desempeña tres funciones desviar la potencia a 90 grados, disminuir las
revoluciones por minuto que produce el motor al transmitirlas, y dividir la
potencia entre las dos ruedas, para que una gire mas rápidamente y corra a
mayor distancia en el lado externo de la curva, mientras que la otra gira mas
despacito al recorrer menos distancia al lado interno.
·
Cónicos de dientes
helicoidales
Son
similares a los cónicos espirales, pero las superficies de paso son
hiperbólicos y cónicos no. Piñón puede ser compensado por encima o por
debajo, el centro de engranajes, lo que permite mayor diámetro del piñón, y una
vida más larga y más suave de malla, por ejemplo, con proporciones adicional,
6:1, 8:1, 10:1. En un caso límite de hacer que el "bisel" paralelo
superficie con el eje de rotación, esta configuración se asemeja a un tornillo
sinfin.
·
De rueda y
tornillo sin fin
El tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o
motriz) y la rueda dentada,
que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llaman corona.
La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes
de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.
El funcionamiento es muy simple: Cada
vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de dientes igual al
número de entradas del sinfín. Se puede deducir de todo ello que el sistema
posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un
excelente reductor de velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia
mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el reducido espacio que
ocupa.
En nuestra vida cotidiana lo podemos ver
claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda es recogida
con precisión por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es
conducida por un tornillo que gira gracias a la acción de la clavija.
No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que
se acciona gracias a este mecanismo.
·
Engranaje de
cremallera y piñón.
Permite convertir un movimiento
giratorio en uno lineal continuo, o viceversa.
Aunque el sistema es perfectamente
reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión
de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado
para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros
instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los
taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos,
regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles
empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras.
Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera,
provocando el desplazamiento lineal de esta.
Si lo que se mueve es la cremallera,
sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en
su eje un movimiento giratorio.
El mecanismo piñon-cremalera funciona
como un engranaje simple, esto significa que tanto la cremallera como el piñón
han de tener el mismo paso circular y en consecuencia el mismo modulo
·
Engranajes
planetarios.
Es un sistema que permite hacer varias
desmultiplicaciones con un solo juego de engranajes. Se utiliza de muy diversas
maneras: por ejemplo, es el diferencial de casi todos los coches de motor y
cambio transversal; también es el engranaje común en las cajas de cambio
automáticas con convertidor hidráulico de par.
Está formado por cuatro elementos:
planeta, satélites, porta satélites, y corona.
El planeta es una rueda con dentado
exterior. Constituye el engranaje interior del sistema.
Los satélites son varias ruedas con
dentado exterior (generalmente tres o cuatro) que pueden estar fijas con
relación al planeta y la corona, o bien pueden girar sobre ellos.
El portasatélite es una pieza que une
los ejes de giro de los satélites. Si no hay movimiento relativo entre el
planeta y del portasatélites (por ejemplo, cuando giran sincrónicamente), los
satélites no se giran alrededor del planeta. Si hay giro relativo entre el
planeta y el portasatélites, los satélites giran alrededor del planeta (el
sentido de giro del los satélites es siempre inverso al del planeta). Si el
planeta y portasatélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los
satélites), puede haber transmisión de par entre el planeta y el
portasatélites, o viceversa.
La corona es una rueda con dentado
interior, engranada en los satélites. Si hay giro relativo entre la corona y el
portasatélites, los satélites giran a lo largo de la corona. (el sentido de
giro del los satélites es siempre inverso al de la corona). Si la corona y
portasatélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los satélites),
puede haber transmisión de par entre la corona y el portasatélites, o
viceversa.
En una transmisión, hay un semieje
conectado al planeta, otro al portasatéltes y otro a la corona. Estos tres
elementos pueden impulsar, ser impulsados o girar solidariamente. Las distintas
relaciones de transmisión dependen solo de los dientes que tengan el planeta y
la corona, número de dientes de los satélites no influye en las relaciones de
transmisión.
Sus ventajas
Son compactos
• Los planetarios siempre van engranados constante y
completamente, eliminando la posibilidad de que se produzcan daños en los
dientes debido a choques en las maniobras de engrane.
• Son fuertes y robustos, pudiendo soportar cargas de par
mayores en comparación con otras combinaciones de engranajes de transmisiones
manuales.
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