Universidad de Oriente
Núcleo de Anzoátegui
Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Ingeniería Mecánica
Mecanismos
ENGRANAJES
Realizado por:
Benicio Rodríguez. C.I.: 25.478.622
Puerto La Cruz, 05 de noviembre de 2018
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Engranaje y sus tipos, Apuntes de Mecánica de Materiales
que son engranajes, tipos de engranajes, tren de engranajes
Tipo: Apuntes
2018/2019
1 / 9
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Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas
Departamento de Ingeniería Mecánica Mecanismos
ENGRANAJES
Realizado por: Benicio Rodríguez. C.I.: 25.478.
Puerto La Cruz, 05 de noviembre de 2018
Introducción
En un entorno donde las máquinas están presentes en diferentes ámbitos y sectores, la utilización de mecanismos permite realizar un sinfín de movimientos, trayectorias y transmitir potencia para ser utilizada de una forma útil. Dentro de estos mecanismos un elemento esencial son los engranajes, los cuales son de gran importancia en la transmisión de potencia
Las transmisiones por engranajes representan el ejemplo más simple, común y útil de un mecanismo, son ampliamente empleadas en la industria para transmitir potencia y movimiento entre dos o más ejes, así como para la reducción o multiplicación de la velocidad y del par transmitido. Los engranajes llevan existiendo desde la invención de las maquinas rotativas y, por su propiedad de multiplicación del par, los primeros ingenieros los empleaban para el desplazamiento de materiales particularmente pesados y también en molinos de agua o viento, para aumentar o disminuir la velocidad de rotación disponible.
En la actualidad, el campo de aplicación de los engranajes es prácticamente ilimitado; los encontramos en las centrales de producción de energía eléctrica, hidroeléctrica, en los elementos de transporte terrestre, marítimo, aviones, en la industria siderúrgica, química y farmacéutica, en maquinaria textil, de alimentación, minas y astilleros, etc., incluso en los más simples movimientos de accionamiento manual. Toda esta gran variedad de aplicaciones del engranaje puede decirse que tiene por única finalidad la transmisión de la rotación o giro de un eje a otro distinto, reduciendo o aumentando la velocidad del primero.
Engranaje
paso diametral del engrane, un engrane helicoidal es más fuerte debido a la forma de diente un poco más gruesa en un plano perpendicular al eje de rotación.
Engranes helicoidales con ejes paralelos.
Engranes helicoidales con ejes cruzados.
Engranes helicoidales dobles o de espina de pescado
Engranes helicoidales dobles o de espina de pescado se forman al unir dos engranes helicoidales de paso y diámetro idénticos, pero de sentido opuesto sobre el mismo eje. Ambos conjuntos de dientes con frecuencia se tallan en la misma pieza. La ventaja, en comparación con un engrane helicoidal, es la cancelación interna de sus cargas de empuje axiales puesto que cada una de las “mitades” del engrane de espina de pescado tiene una carga de empuje opuestamente dirigida.
Por tanto, no se requieren cojinetes de empuje axial además de localizar el eje axialmente. Este tipo de engrane es mucho más costoso que uno helicoidal y tiende a utilizarse en grandes aplicaciones de alta potencia, como en las transmisiones de buques, donde las pérdidas por fricción de cargas axiales serían prohibitivas.
Un engrane helicoidal y engrane de espina de pescado.
Tornillos sinfín y engranes de tornillo sinfín
Si el ángulo de hélice se incrementa lo suficiente, el resultado será un tornillo sinfín, el cual tiene sólo un diente enrollado continuamente alrededor de su circunferencia un número de veces, como una rosca de tornillo. Este tornillo sinfín
puede engranarse con un engrane de tornillo sinfín especial (o rueda de tornillo sinfín), cuyo eje es perpendicular al del tornillo sinfín. Como el tornillo sinfín motriz por lo general tiene sólo un diente, la relación de engranaje es igual a uno entre el número de dientes del engrane de tornillo. Estos dientes no son involutas en su cara completa, lo que significa que la distancia central debe mantenerse con precisión para garantizar la acción conjugada.
Los gusanos y ruedas se fabrican y reemplazan como juegos conectados. Estos juegos de engranes de tornillo sinfín tienen la ventaja de presentar altas relaciones de engranes en un paquete pequeño y pueden soportar cargas elevadas, en especial en sus formas envolventes simple o doble. Envolvente simple significa que los dientes del engrane de tornillo sinfín están enrollados alrededor del tornillo sinfín. Los juegos de envolvente doble también enrollan el tornillo sinfín alrededor del engrane, lo que da por resultado un tornillo sinfín en forma de reloj de arena. Ambas técnicas aumentan el área de contacto entre el tornillo sinfín y la rueda e incrementan la capacidad de soportar carga y el costo.
Un tornillo sinfín y engrane de tornillo sinfín.
Cremallera y piñón
Si el diámetro del círculo base de un engrane se incrementa sin límite, el círculo base llegará a ser una línea recta. Si la “cuerda” enrollada alrededor de este círculo base para generar la involuta siguiera en su lugar después del agrandamiento del círculo base a un radio infinito, la cuerda tendría su centro en el infinito y generaría una involuta que es una línea recta. Este engrane lineal se llama cremallera. Sus dientes son trapezoides, no obstante, son involutas verdaderas. Este hecho provoca que sea fácil crear una herramienta de corte para generar dientes en involuta en engranes circulares, al maquinar con precisión una cremallera y endurecerla para que corte dientes en otros engranes.
será un engrane cónico espiral, análogo a un engrane helicoidal. Los vértices y ejes del cono deben intersectarse en ambos casos. Las ventajas y desventajas de los engranes cónicos rectos y cónicos espirales son similares a las del engrane recto y engrane helicoidal, respectivamente, en lo que se refiere a resistencia, funcionamiento silencioso y costo. Los dientes del engrane cónico no son involutas, sino que están basados en una curva de diente “octoidal”. Deben reemplazarse en pares (engranajes) ya que no son universalmente intercambiables, y su distancia entre centros debe mantenerse con precisión.
Engranes cónicos rectos.
Engranes cónicos espirales.
Engranes hipoidales
Si los ejes entre los engranes son no paralelos ni se intersectan, no se pueden utilizar engranes cónicos. Los engranes hipoidales aceptarán esta geometría. Los engranes hipoidales están basados en hiperboloides de revolución. (El término hipoidal es una contracción de hiperboloide.) La forma del diente no es una involuta. Estos engranes hipoide se utilizan en la transmisión final de automóviles con el motor adelante y tracción en la rueda trasera, para bajar el eje motriz y quedar abajo del eje trasero para reducir la “joroba del árbol motriz” en el asiento trasero.
Engranes hipoidales se basan en hiperboloides de revolución.
Trenes de engranajes.
Si para realizar la transmisión necesitamos más de un par de ruedas dentadas, entonces el mecanismo, se denomina tren de engranajes.
Tenemos un tren de engranajes simple cuando las ruedas dentadas están en un mismo plano o, lo que es lo mismo, cuando en cada eje existe una sola rueda.
Hablamos de tren de engranajes compuesto cuando en alguno de los ejes existe más de una rueda dentada. En este mecanismo la transmisión se realiza entre más de dos ejes simultáneamente, para lo que es necesario que en cada eje intermedio vayan montadas dos ruedas dentadas. Una de ellas engrana con la rueda motriz, que es la que proporciona el movimiento, y la otra conecta con el eje siguiente al que conduce.
Aplicación de los engranajes
El campo de aplicación de los engranajes es prácticamente ilimitado, por ejemplo, en las reducciones de velocidad de las turbinas de vapor de los buques, en el accionamiento de los hornos y molinos de las fábricas de cemento, máquinas herramientas (taladros, tornos, fresadoras...), relojería, como reductor de velocidad, pues permite acoplar ejes paralelos o que se crucen con cualquier ángulo, etc.
Los encontramos en las centrales de producción de energía eléctrica, hidroeléctrica y en los elementos de transporte terrestre: locomotoras, automotores, camiones, automóviles, transporte marítimo en buques de todas clases, aviones, en la industria siderúrgica: laminadores, transportadores, etc., minas y astilleros, fábricas de cemento, grúas, montacargas, máquinas- herramientas, maquinaria textil, de alimentación, de vestir y calzar, industria química y farmacéutica, etc, hasta los más simples movimientos de accionamiento manual.
Toda esta gran variedad de aplicaciones del engranaje puede decirse que tiene por única finalidad, la transmisión de la rotación o giro de un eje a otro distinto, reduciendo o aumentando la velocidad del primero. Incluso algunos