💡 Engranaje ⚙ qué es, partes y tipos de engranajes


📌 Enlaces recomendados:


¿Qué es un engranaje?

Un engranaje es un mecanismo utilizado para transmitir y transformar el movimiento rotacional. Es utilizado para realizar un cambio en la velocidad o para variar el par de salida de un dispositivo que se encuentra girando. Un ejemplo muy claro es la caja de velocidades de un auto, el cual permite variar la velocidad y el par de salida dependiendo de lo requerido con la potencia que dispone el motor del automóvil.

Partes de un engrane

  • Diente: Es aquel que efectúa el esfuerzo de empuje y transmite la potencia, tienen un perfil que se debe tener en cuenta en su diseño y fabricación.

  • Corona: Es la parte donde se encuentran los dientes.

  • Cubo: Parte céntrica mediante la cual la rueda del engranaje queda fijada a su eje.

 
 
  • Cabeza o Cresta.

  • Cara.

  • Flanco: Es la cara interior del diente, es la zona donde ocurre el rozamiento entre los engranajes.

  • Fondo o valle.

 
  • Circunferencia exterior o circunferencia total(De): Es la circunferencia que limita la parte exterior del engrane, también se le conoce como círculo de adendo.

  • Circunferencia interior o circunferencia de fondo(Di): Es la circunferencia que limita el pie del diente, también se le conoce como círculo de dedendo.

  • Circunferencia primitiva(Dp): Es la circunferencia a la cual engranan los dientes, también se le conoce como círculo de paso.

 
  • Espesor del diente(e): Se refiere al grosor que tiene en el área de contacto del diente,es decir, el grosor en la distancia de la circunferencia primitiva.

    • Corresponde: Arco AB.

  • Anchura de hueco (h):

    • Corresponde: Arco BC.

  • Paso circular (p): Es la distancia entre dos puntos homólogos de dos dientes consecutivos, medida sobre la circunferencia primitiva (para que dos ruedas engranen, ambas deben tener el mismo paso circular).

    • Corresponde: Arco AC = AB + BC.

  • Altura de la cabeza del diente o adendum(a): Medida desde la circunferencia primitiva a la circunferencia exterior o cresta del diente.

    • Corresponde: a = Re - Rp.

  • Altura del pie de diente o dedendum(d): Medida desde la circunferencia interior a la circunferencia primitiva.

    • Corresponde: d = Rp - Ri.

  • Altura del diente(hd): Medida desde la circunferencia interior hasta la circunferencia exterior, en otras palabras, corresponde a la resta del diámetro exterior menos el diámetro interior.

    • Corresponde: hd = a + d.

  • Juego(j): Es la diferencia entre el hueco del diente y el espesor del diente que engrana en él.

    • Corresponde: j= h - e.

  • Número de dientes(Z): Es el número de dientes que tiene el engranaje, se simboliza con la letra Z.

  • Módulo(m): Es el cociente que resulta al dividir el diámetro primitivo (expresado en milímetros) entre el número de dientes de la rueda.

    • Corresponde: m= Dp/Z = 2Rp/Z.

  • Ángulo de presión: Corresponde a la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, se tienen 20° o 25° que son los ángulos normalizados.

Tipos de engranajes

Los engranajes se pueden clasificar de diferentes maneras, podemos encontrar una clasificación según el material de fabricación de los cuales es común encontrar engranajes metálicos o engranajes de plástico. Los mencionados a continuación son los tipos de engranajes más utilizados:

  • Engranaje Recto: Son los más utilizados y económicos del mercado, una de sus desventajas es el ruido que generan y no pueden ser utilizados a grandes velocidades. Pertenecen al grupo de engranajes de eje paralelo y son engranajes cilíndricos con una línea recta de dientes y paralela al eje. Tienen la característica de no tener carga en la dirección axial.

    🔺 Ver más sobre el engranaje Recto →

  • Engranaje Helicoidal: Tienen una transmisión de fuerza más uniforme y segura. Se utilizan con ejes paralelos, similar a los engranajes rectos, son engranajes cilíndricos con líneas a un angulo determinado correspondiente a sus dientes. Este tipo de engranajes crea una fuerza de empuje en la dirección axial, lo que requiere el uso de cojinetes de empuje.

    🔺 Ver más sobre el engranaje Helicoidal →

  • Engranaje Espina de Pescado: Se asemeja a dos engranajes helicoidales que han sido colocados lado a lado, también se le conoce como “dobles hélices”. La ventaja de utilizar engranajes helicoidales dobles o engranaje espina de pescado es que los empujes son balanceados, por lo tanto en tales engranaje de dobles hélices no existe una carga de empuje en los cojinetes.

  • Engranaje Cónico: Tienen una transmisión del movimiento que se cruzan formando un ángulo determinado. Las clases de engranajes cónicos incluyen engranajes cónicos rectos, cónicos helicoidales, cónicos en espiral, cónicos angulares, cónicos hipoidales entre otros. Los engranajes cónicos tienen una apariencia en forma de cono y se utilizan para transmitir la fuerza entre dos ejes que se intersecan en un punto.

    🔺 Ver más sobre el engranaje Cónico →

  • Engranaje de Inglete:

  • Engranaje Planetario.

  • Engranaje de Tornillo sin fin.

  • Engranaje Piñón y  Cremallera: Tiene la característica de tener los dientes al mismo tamaño y forma a lo largo una superficie plana o una barra recta. Una cremallera es una barra o varilla dentada que se puede considerar como un engranaje con un radio de curvatura infinitamente grande, al agregar con un piñón de engranaje cilíndrico, convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal.

Tren de engranajes

Se le dice tren de engranajes a un sistema formado por varios engranajes conectados entre sí, al tener una configuración de trenes de engranajes se consiguen características de mecanismos de transmisión que no podrían conseguirse con un solo engranaje. Podemos encontrar dos tipos:

  • Tren de engranajes de ejes fijos: Los ejes de las ruedas dentadas permanecen fijos en el espacio durante el movimiento del mecanismo.

  • Tren de engranajes planetarios: Los ejes de las ruedas dentadas cambian de posición durante el movimiento del mecanismo.

Ventajas y desventajas al utilizar engranajes

Las ventajas y desventajas que se mencionan a continuación resultan en comparación con las correas y poleas.

Ventajas

  • Tienen una gran capacidad de transmisión de potencia.

  • Ocupan espacios reducidos.

  • No tienen posibilidad de deslizamiento(esto favorece una relación de transmisión de potencia exacta entre las piezas del engrane).

  • Bajo mantenimiento.

Desventajas

  • Su costo es más elevado.

  • Producen bastante ruido(Se puede evitar al tener correctamente lubricado).

Relación de transmisión

La relación de transmisión entre dos engranajes circulares con un determinado número de dientes Z se expresa de la siguiente manera:

Rt =
ωs / ωe
=
Ze / Zs

Donde:

  • ωe es la velocidad angular de entrada.
  • ωs es la velocidad angular de salida transmitida.
  • Ze es el número de dientes del engranaje de entrada.
  • Zs es el número de dientes del engranaje de salida.

De esta forma, para dos ruedas contiguas se tiene que:

ωe ∙ Ze = ωs ∙ Zs

Rueda loca

Si queremos conseguir que la salida gire en el mismo sentido que la entrada, se debe interponer entre la rueda de entrada y la rueda de salida una tercera rueda denominada “rueda loca”. El propósito de la rueda loca es invertir el sentido de giro, no es utilizada para variar la velocidad de salida.