Descubre los diferentes tipos de engranajes

El uso de engranajes es esencial hoy en día, se pueden encontrar en diversas áreas, como lo es la hidroeléctrica, grúas, industria química, famacéutica, energía eléctrica, y más. Este tipo de mecanismos que son empleados para la transmisión de potencia dentro de una máquina lo cual permite llevar a cabo tales diversos usos, al contar con dos ruedas dentadas que presentan el giro de un eje a otro distinto y permitiendo la variación de velocidad lleva a cabo distintas aplicaciones, en este artículo se presentarán puntos relevantes de gran utilidad sobre los engranajes.

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¿Que es un Engranaje?

Los engranajes son el mecanismo que se emplea para poder realizar la transmisión de una potencia de tipo mecánica, este proceso de transmisión ocurre de un componente a otro. Se destaca que los engranajes se encuentran conformados por dos tipos de ruedas dentadas, las cuales se denominan ‘Corona’ en el caso de la mayor, mientras que la menor es conocida como ‘Piñon’. El funcionamiento en sí de ellos abarca el poder transmitir un movimiento de tipo circular, este movimiento comienza a ocurrir a partir del contacto que presentan las ruedas dentadas que le conforman

Al ser usados para la trasmisión entre componentes, también abarca para aplicaciones de gran importancia como o es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, estás pueden ser un tipo de motor, ya sea eléctrico o de combustión interna u otros, de tal manera que al encontrarse una de las ruedas directamente conectada a esta fuente de energía, y la otra rueda se encuentra en conexión con el eje que percibe el movimiento presente, es decir, el que recibe el movimiento del eje motor, denominados rueda motriz y rueda conducida, respectivamente.

Uno de los puntos más resaltantes sobre los engranajes es que presenta la posibilidad de emplear poleas para llevar a cabo una transmisión, estas presentan un mecanismo que permiten la obtención de una mayor precisión para la relación que se logre obtener sobre una transmisión.

Historia

Desde hace muchos años atrás se hacían uso de materiales de madera, cuerdas y otros de tal manera que pudiesen solucionar diversos problemas presentes, y que normalmente pueden suceder, como lo es el de transporte, realizar alguna elevación, un movimiento y otros. Los engranajes fueron empleados desde tiempos atrás sin embargo no se conoce de manera precisa y exacta en que momento presenta su aparición, donde se creó u otros aspectos que caractericen su aparición y evolución.

Se presentaron inicialmente en Grecia, Turquía, Damasco, China y otros de relevancia, sin embargo, debido a la poca información de su presentación solo se presentó poca información por parte de estos. A partir de esto se comienza a conocer los mecanismos de engranajes y de los más antiguos, entre os mecanismo que se encontraban disponibles se destacaba Los mecanismos de Anticitera, estos se basaban en un funcionamiento de una calculadora astronómica. Su aparición ya se observaba en tiempos 100 o 150 a.C, presentando ciertas características:

  • Se encontraban compuestas por al menos 30 engranajes de bronce que se caracterizaban por poseer dientes triangulares.
  • Se destacaba por la tecnología avanzada que presentaron desde sus inicios, como por ejemplo, se presentaba los trenes de engranajes epicicloidales estos se destacaban por su uso de mecanismos de engranaje.

Sin embargo, el mecanismo anticitera no era el único presente en estas épocas, se presentaron al menos dos tipos más de mecanismos, los mismos eran muy similares, destacando que fueron creados por personajes como Arquímedes y por Poseidón. Entre ellos Arquímedes se destacó por un amplio aporte a esta rama, desarrollo muchos tipos de mecanismos.

Entre los países más destacados que presentan el uso de este tipo de máquinas es en China, las máquinas de engranajes son muy empleadas para el transcurso de un mecanismo que permite por ejemplo establecimiento de direcciones, y más. Además, años atrás se presentaron engranajes helicoidales que era de madera, estos se encontraban totalmente tallados en las tumbas de China, por lo tanto, era un uso muy peculiar y constante en China.

A partir de ello a través de los años se comenzó a desarrollar la tecnología sobre el engranaje, sin embargo, no se conoce a ciencia cierta cómo fue este proceso de desarrollo, ni como fue la transmisión del mismo. En general, se tiene en mente que este desarrollo fue dado durante la época del mecanismo de Anticitera, y partir de ello se comenzará a desarrollar con mayor ímpetu la ciencia, lo que generalizaba el desarrollo de la tecnología esencialmente en lo que se conocía como el mundo islámico

Anteriormente se presentaban tipos de relojes mecánicos que eran empleados para tipos de engranajes, como los epicíclicos y segmentados, estos se presentaron en trabajos realizados por islámicos sobre mecánica y astronomía, estos eran considerados la base en este desarrollo que permitió que se fabricaran herramientas de tal área en la Edad Moderna. En los inicios del Renacimiento se presentó el uso de esta tecnología hacia Europa, se presentaron trabajos con un desarrollo mayor, el avance fue muy sofisticado, de tal manera que se visualizaba en sus relojes. Estos eran muy usados en ellos, ya que se empleaban en catedrales por lo tanto, fue de gran importancia generar dicho desarrollo en esa época

Entre los personajes más resaltantes y reconocidos se presenta Leonardo da Vinci, este presento múltiples proyectos como lo fueron esquemas, dibujos, patrones de distintos mecanismos que actualmente son utilizados, entre ellos muchos tipos de engranajes de los cuales se destaca el de tipo helicoidal, sin embargo, no solo los desarrollados por Da Vinci son los únicos resaltantes.

También se presenta Olaf Roemer, personaje muy famoso que presento por medio de engranajes el desarrollo de cómo se da la transmisión de rotación a partir de una velocidad angular uniforme, este propuso distintas ideas, de las cuales destaco la presentación en forma de diente en epicicloide

Robert Willis, fue considerado uno de los mejores ingenieros mecánicos, se destacó por presentar distintas aplicaciones de manera práctica sobre la forma del epicicloide, esto permitió que se llevaran a cabo distintas actividades sobre la construcción de engranajes, estos eran intercambiables, además también presento aportes desde distintos aspectos, ofreció la idea de generar un evolvente de circulo en el perfil del diente lo cual fue de alta importancia para el uso de este material, por ello se comenzaron a llevar a cabo distintas pruebas prácticas que se hicieron constantes. Entre sus aportes más importantes se destaca la creación de odontógrafo, que fue una herramienta funcional para llevar a cabo el trazado por parte del diente evolvente de manera simplificada

Dado a que el diente de perfil evolvente fue de alta importancia, era de alta importancia resaltar quien fue el primero en aportar para ello, se cree que Phillipe de Lahire fue el primero en ello durante el año 1695, sin embargo, no se conoce de manera certera esta información. El punto resaltante es que se presentó su uso de manera rápida luego de que Roemer llevará a cabo su proyecto sobre el epicicloidal.

Las practica con el diente en evolvente fueron dadas de manera constante, la primera de ellas vino dada por el famoso Leonhard Euler, este fue muy reconocido por dicha actividad. Luego próximamente a los años 1856, fue descubierto el sistema de fresado que se presentaban en los engranajes, tal descubrimiento vino dado por Christian Schiele, sin embargo, este punto no fue más allá, no presentó actividades prácticas durante esos años. Fueron usadas aproximadamente en 1887 luego de desarrollos de patentes que permitieran llevar a cabo dicho objetivo

William Glearson presentó un alto aporte en 1874, este inventó parte del desarrollo de fresadora de engranajes, sin embargo, se basó en los engranajes cónicos rectos. Llevo a cabo la creación de una empresa familiar, la cual presento un alto desarrollo gracias a todos los aportes que llevaron sus hijos y familiares, siendo una de las fábricas de máquinas más reconocidos no solo en el país sino en todo el mundo.

Durante 1897, Robert Hermann Pfauter, destacándose como inventor, presentó una máquina universal como invento propio, el cual se basaba de dentar engranajes rectos no solo ello sino también helicoidales, estos por fresa madre. Dado este invento, se comenzaron a presentar nuevos inventos que aportaron un desarrollo aún más rápido. Estas aplicaciones dadas permitieron la aparición de distintas fábricas, entre ellas la fundada por dicho inventor, conocida como Pfauter Company, siendo una de las más reconocidas entre todas las fabricas dedicadas al área de las máquinas y distintas herramientas.

Muchos años más adelante, cerca de 1905, se presentó el ingeniero Chambon el cual era francés, este se destacó por su invento de una máquina basada para el dentado de engranajes cónicos, este fue un desarrollo muy iniciativo y rápido ya que se presentó muy cercano al invento dado por Citroen André, cuando presento los engranajes helicoidales dobles

Muchos años más adelante en 1906, se presentó el ingeniero Friederich Wilhelm Lorez con distintos aportes, entre ellos su especialización en el realizar la creación de una maquinaria, esta contaba con equipos mecánicos los cuales eran basados en engranajes. En ese mismo año también realizó a creación de una herramienta que hacía uso de mecanismos de dientes de una rueda, esta herramienta era una talladora la cual al emplear engranaje destacó por las distintas características empleadas para su funcionamiento

Durante el siglo XIX se destacaron los desarrollos más relevantes sobre los engranajes, por lo cual era conocida como la época dorada. Uno de los datos más resaltantes fue la empresa Fellows Gear Shaper Company, fundada por el famoso Edwin Fellows, este presento un invento destacado por su base en la revolución de los mecanismos de los tornillos, estos comenzaron a ser empleados en distintos artefactos de uso diario como lo eran los vehículos, y otros. Estos se caracterizaban por generar direcciones, especialmente antes de que se comenzaran a emplear las de tipo hidráulica

Clasificación

Los engranajes se presentan clasificados según ciertos aspectos que estos presentan, los cuales son:

Según la forma de los dientes

Los engranajes pueden presentar distintas formas de dientes, se pueden encontrar con los dientes tallados en la parte interior o aquellos que presentan los dientes tallados en la parte exterior

Según la posición de las ruedas dentadas

La posición de las ruedas es esencial ya que estos presentan un mecanismos diferente de sus dientes, por lo tanto, las trayectorias pueden variar, así como los movimientos que estos presentan

Tipos de engranajes

Los tipos de engranajes se basan a partir de sus clasificaciones, en sí en la clasificación de según la disposición de sus ejes de rotación, y también se considera la clasificación de según los tipos de dentado. A partir de estas clasificaciones se generaron lo que se conocen como los tipos de engranajes, entre ellos se encuentran:

Engranajes de ejes paralelos

Para este tipo de engranaje se encuentra una variación de forma o posición que varía el funcionamiento del mismo, entre ellos se encuentran

  • Cilíndricos de dientes rectos.
  • Cilíndricos de dientes helicoidales.
  • Doble helicoidales.

Ejes perpendiculares

Los engranajes presentan sus ejes de cierta manera, entre ellos los engranajes que cuentan con ejes que se encuentran perpendicularmente, entre ellos se encuentran:

  • Helicoidales cruzados.
  • Cónicos hipoides.
  • De rueda y tornillo sin fin.
  • Cónicos de dientes rectos.
  • Cónicos de dientes helicoidales.

Transmisión de movimiento

Los engranajes presentan una forma peculiar de transmitir el movimiento, para este tipo se puede destacar

  • Transmisión simple.
  • Transmisión con engranaje.
  • Transmisión compuesta.

Mediante cadena o Polea Dentada

Este tipo de engranajes presentan una transmisión mediante dichos medios, entre ellos se destaca:

  • Mecanismo piñón cadena.
  • Polea dentada.

Aplicaciones especiales

Las características que presentan los engranajes influyen en el funcionamiento y aplicación que se puede llevar a cabo haciendo uso de ellos, destacando:

  • Planetarios.
  • Interiores de cremallera.

Como se puede observar, existen muchos tipos de engranajes, los cuales presentan distintas características que permite encontrar variaciones de funcionamiento de los mismos. Sin embargo, entre ellos se encuentran algunos altamente destacados y de gran importancia sobre la utilidad y aplicación que se ha presentado hoy en día, algunos de ellos se destacará más adelante.

Engranajes de dientes rectos

Entre este tipo de engranajes los más simples que se pueden encontrar son aquellos que presentan una forma cilíndrica, además se encuentran conformados por dientes que se encuentran paralelos al eje de giro. Generalmente son el tipo de engranaje más fabricado dado su facilidad, por ello presenta un amplio uso, lo cual destaca que una de las razones por la cual son muy usados es porque permiten establecer velocidades medias o bajas, a partir de lo cual se presentan distintos aspectos en su funcionamiento, para ellos se destacan distintas características que presenta:

  • Diente de un engranaje: Siendo estos los encargados de realizar el esfuerzo que requiere el empuje, además de que podrán transmitir la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos.  El diente se presenta con distintas formas de flancos, este se presenta constituidos por dos curvas los cuales son evolvente de cirulos, además son simétricos respecto al eje donde esos pasan.
  • Módulo: Siendo una característica de alta relevancia, este presenta la definición sobre la relación que se presenta entre la medida del diámetro primitivo, el cual generalmente se expresa en milímetros, además de también el número de dientes. El valor del módulo se presenta determinado a partir de un cálculo de la resistencia que presentan los materiales que se emplean, de tal manera que esa potencia a transmitir pueda llevarse a cabo, así como la relación que se presenta en la transmisión en general. Por lo tanto, es resaltante que el módulo del engranaje se presenta indicado haciendo uso de números.
  • Circunferencia primitiva: Los dientes engranan durante una trayectoria específica, esta es la circunferencia primitiva, a partir de ella se pueden deducir todas las características que se presentan en todos los elementos que participan en los dientes de un engranaje.

  • Paso circular: Se encuentra relacionada con la circunferencia primitiva que se presenta en un diente ya que esta indica la longitud que se presenta.
  • Espesor del diente: Indica el grosor que presenta un diente, justamente en la zona en la cual comienza a hacer contacto, por lo tanto se destaca lo que es el diámetro.
  • Número de dientes: Los engranajes presentan una cantidad de dientes, estos son fundamentales de considerar cuando se desea conocer la relación de transmisión, por lo tanto, deben de tenerse un número y correcto y exacto de los mismos, generalmente el mínimo de dientes presentes son 18, pero este puede cambiar dependiendo del ángulo de presión que se presente.
  • Diámetro exterior: Se presenta una distancia el cual es el diámetro de la circunferencia, este presenta un punto límite para la parte exterior del engranaje.
  • Diámetro interior: A partir de este diámetro se establece un límite al a circunferencia con respecto al pie del diente.
  • Pie del diente: Es una parte especifica del diente, este se encuentra conformado entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva.
  • Cabeza del diente: Es una parte del diente esencial, esta se encuentra entre el diámetro exterior y entre el diámetro primitivo.
  • Altura del diente: El diente presenta una altura a partir de la sumatoria de la es la suma de la altura de la cabeza más la altura del pie.
  • Ángulo de presión: La circunferencia que se presenta en el engranaje presenta una línea de acción, esta se encuentra relacionada con la circunferencia de paso.
  • Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje.
  • Distancia entre centro de dos engranajes: Los engranajes se presentan ubicados de tal manera que las circunferencias presentes resaltan una distancia de diferencia entre ellas, exactamente en el centro de los engranajes.
  • Relación de transmisión: Cuando se genera un giro se presenta la relación con respecto a la rueda conducida, se presenta diferencias de velocidad ya sea en aumento o disminución, por lo tanto dependiendo de la velocidad que se presente se llevaran a cabo la transmisión de los datos de manera orientada, ya sean: Velocidad lenta, velocidad normal, velocidad elevada.

Involuta del círculo base

Los engranes presentan movimientos específicos para llevar a cabo la transmisión, estos al entrar en contacto dos de los rodillos no se genera un deslizamiento, por lo que se toma en cuenta el diámetro primitivo y el circulo primitivo el cual es el que se construye en el proceso. A partir de uno de los dientes se comienza la acción de funcionamiento de los rodillos, por ello, se les conoce como evolvente, considerando ciertos aspectos:

  • El circulo primitivo indica el trazo de la recta tangente al círculo, al este encontrarse en el cuadrante superior genera una recta horizontal tangente lo que permite la obtención del punto A.
  • Luego de la obtención del punto A, se comienza el trazo de la recta de línea de presión, esta es la conocido por ser de contacto de ángulo.
  • A partir de estos datos se puede llevar a cabo la construcción del circulo base concéntrico al círculo primitivo, además que también puede ser con respecto a la tangente a la línea de contacto, ya que fue representada en el punto anterior se considera la obtención de un punto B así como también la obtención del radio base (rb).

Para esto se emplean las ecuaciones perimétricas, a partir de los datos obtenidos como se detalló anteriormente se destaca la manera de expresión de que representan el lugar geométrico de la involuta del círculo base, estas ecuaciones se pueden expresar de la siguiente manera:

Formación de dientes de engranes

Son muchos los procedimiento que se presentan para poder llevar a cabo la formación de los dientes de engranes, estos generalmente se presentan como fundición en arena o también como moldeo en cáscara, fundición en matriz y otros en los cuales se presenta formación.

El proceso para la formación de dientes es el de metalurgia de polvos, pero también se presenta por extrusión, estos se forman en una sola barra de material de aluminio, los cuales son rebanados de manera característica, en engranes. A partir de ello, los engranes pueden presentarse  como soporte de cargas, pero todo esto dependerá de su tamaño, por lo tanto estos se presenta fabricados de material acero, por lo tanto son cortados con cortadoras especializadas, formadoras, o también por cortadoras generadoras.

Cuando se lleva a cabo la formación por corte, se presenta una especie del diente el cual comienza a tomar la forma de la cortadora, esto ocurre de manera exacta. Mientras que en el corte de generación se presenta el uso de una herramienta característica por la forma de perfil que presenta, esta es diferente del perfil del diente, por lo tanto, su movimiento viene dado en relación con el disco del engrana, es necesario que este proceso ocurra de esta manera para que el diente comience a tomar una forma adecuada.

Recientemente se hacen uso de ciertos métodos, entre los más recomendados y empelados para el formado de dientes, se hace uso del método conocido como formado en frío así como también es conocido como laminado en frío, en este método se lleva a cabo el uso de unos dados, estos presentan un proceso de ruedo contra discos de acero lo que permiten generar forma en los dientes. Se destacan diversas propiedades mecánicas del metal, ya que durante el proceso de laminación se presenta amplias mejores, además de que también permite la formación de un perfil de alta calidad.

Un punto destacado es que los dientes de engranes son procesados o maquinados por fresado, conocido también como cepillado, este es el proceso final de un diente de engrane, por lo que se considera que genera un pulido del mismo.

Los engranes son realizados a partir de material como lo puede ser el termoplástico, entre ellos se destacan el acetal, nailon y otros, los cuales son los más empleados, estos permiten que el proceso de formación sea aún más fácil, ya que se lleva a cabo una inyección que permite el proceso de moldeado. Para los engranes formados de esta manera se presentan características considerables, estos pueden ser empleados sin la necesidad de ser lubricados, no presentan altos costos, se presentan con una precisión media, además de contar con una capacidad que se destaca por ser ligera.

Fresado

Como se destacó anteriormente, los dientes de engranes pueden ser cortados a partir del fresado, este consiste en el uso de una fresadora que permite la adaptación de su forma con el espacio que presenta el diente. Por lo tanto cuando se hace uso de este método, es necesario que se haga uso de una fresa distinta para cada uno de los engranes que se van a modificar, ya que generalmente se cuentan con más de 20 dientes y estos presentan un espacio con forma distinta a otro, por lo que generalmente no se toma en consideración uno de ellos.

Sin embargo, el espacio que se presenta no es un aspecto de alta relevancia, pero a partir de ello se ha establecido el uso de al menos ocho fresas, este permitirá la mejor precisión durante el proceso de cortado de tal manera que sea un uso razonable con los engranes. Se ha establecido un rango aproximado de 12 dientes el cual se considera hasta la cremallera. Un punto destacable es que se va a va necesitar de distintos juegos de fresas a medida que se cumplen cada uno de los pasos.

Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales

Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal son aquellos tipos de engranajes que se encuentran caracterizados por su dentado oblicuo, este dentado se encuentra directamente relacionado al eje de rotación. Presentan un movimiento que destaca una transmisión de la misma manera que ocurre en los engranajes cilíndricos de dentado recto, sin embargo, se considera que los de dientes helicoidales presentan características funcionales que brindan amplias variedades de ventajas. Además, se encuentran caracterizados por poseer ciertos cruces o encontrarse paralelamente cuando se encuentra a 90°, de tal manera, que el empuje axial no ocurre, este paso es eliminado para este caso ya que este ocurrirá de doble helicoidal

La cantidad de ventajas que este tipo de engranajes ofrecen son de alta importancia, entre ellas se destacan el que los engranajes helicoidales poseen una transmisión de potencia muy alta, en comparación con los rectos estos ofrecen una mayor transmisión, lo que es una ventaja muy relevante. Además no solo la transmisión es mayor, sino también la velocidad que ellos transmiten, generalmente se consideran engranajes que n son ruidosos,  caracterizado por presentar una mayor duración. Un punto destacable es que permiten la transmisión el movimiento de ejes que presentan corte.

Sin embargo, no solo son ventajas la que presente, también se destacan puntos negativos como lo es el mayor desgaste, también presentan un costo más elevado, esto puede venir dado porque se necesita hacer uso de engrases para su funcionamiento, cada uno de estos puntos en comparación a los rectos

De las características de un engranaje cilíndrico helicoidal es que forma un punto característico, este se presenta una hélice, esta hélice representa el avance de un vuelta, la cual es completa con respecto al diámetro primitivo del engranaje. Además, a partir de esta hélice se puede considerar lo que es el ángulo β, éste se caracteriza por presentar el ángulo que forma el dentado con respecto al eje axial, es necesario que dicho ángulo sea igual a las dos ruedas que comienzan a engranarse, sin embargo, este será en una orientación contraria a las mismas, es decir, unos deben ir hacia la izquierda mientras que las demás deben ir hacia la derecha.

El valor de este ángulo característico viene dado de acuerdo a la velocidad que presente el proceso de transmisión, por lo tanto, es importante conocer la característica de la velocidad, dependiendo de ella se consideran ciertos valores de ángulo β, entre ellos:

  • Velocidad lenta: β = (5º – 10º)
  • Velocidad normal: β = (15º – 25º)
  • Velocidad elevada: β = 30º

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Fórmulas constructivas

Dado por los procesos que presentan los engranajes helicoidales se presentan diversas consecuencias como lo es el proceso de tallado que presenta se resalta que es distinto para el caso de un engranaje recto, por ello es necesario que se presente una transmisión cinemática lo que permitirá que se pueda captar y llegar a conseguir la hélice, lo cual es lo requerido, también se destaca que estos engranajes presentan ciertos datos dimensionales, los cual no son iguales que la de los rectos, estos difieren en ciertos aspectos. Se presentan ciertas fórmulas constructivas destacables para cálculos de engranajes, como los pueden ser: Diámetro exterior, diámetro primitivo, Peso normal o real, Modulo normal o real, Paso de la hélice, ángulo de la hélice, módulo circular o aparente, paso circular aparente, paso axial y otros.

Engranajes helicoidales dobles

Son un tipo de engranaje que fueron creados por un famoso reconocido por su invención y fabricación de automóviles, André Citroën. Las características de este engranaje resalta diferencias con respecto al de uso normal, los engranajes helicoidales dobles presentan el objetivo de llevar a cabo la eliminación del empuje axial los cuales presentan engranajes helicoidales pero simples, una de las características más relevantes de este tipo de engranaje es la forma de sus dientes, los cuales se presentan con un forma peculiar y similar a una V.

Se destacan por presentar en su funcionamiento la realización de una combinación de hélice, esto ocurre a ambos lados, ya sea en la derecha o la izquierda, además se presenta el empuje axial los cuales se encargan de captar o absorber los apoyos que se presentan en los engranajes helicoidales lo cual es considerado como una desventaja, dado a que serán eliminados por la reacción que se presenta por el empuje que es igual o que es opuesto a una parte simétrica que presente el engrane helicoidal doble.

Los engranes de doble hélice presentan un error que no es completo, generalmente se presenta la mitad del mismo para los errores de deslizamiento que se puede presentar en una hélice única, así como se puede presentar sobre un engranaje recto. Se destaca el punto que cada uno de los aspectos, discusiones que abarcan los engranes helicoidales de tipo sencillo de igual manera son aplicables para los casos de engranes de hélice doble, el único punto que no se presentará aplicable para ambos casos es el ángulo de la hélice ya que difieren en gran manera, para el caso de hélice sencilla suele presentarse un ángulo menor que en el de hélices dobles, esto se debe a que no se presenta un empuje axial lo que conlleva a tal diferencia.

Los engranajes dobles presentan un método inicial de fabricación dado a que también son conocidos como engranajes de espina, se destaca que presentaban de un canal central para llevar a cabo una separación de los dientes opuestos, esto permitía que fuera mucho más fácil generar su mecanismo. Se presenta un desarrollo de las máquinas, que presentan distintas funcionalidades, ya sea que se destacaban por presentarse sin el hueco central, dientes continuos y otras características.

Se presentaron destacadas por uso de empresas grandes, que hacían uso de sus imágenes como parte de sus logotipos, lo cual caracterizaba huellas por parte de rodaduras de los engranajes helicoidales dobles. Por lo tanto, el personaje André Citroën, en parte de su vida cotidiana presento una comunicación relevante en el cual se planificó lo que son los engranajes de dobles espigas V, siendo engranajes madera que resaltaban por ser de un menor costo, además de que eran empleados para el uso de molinos, instrumentos de gran relevancia para la época, encargados de la fabricación de harina lo que lo hacía aún más relevante. Luego en la historia también se presenta que en Francia se llevaron tales desarrollos y patentes que permitieron el uso de engranajes con espigas de acero y más.

Engranajes Cónicos

Este tipo de engranajes se caracterizan por presentar una forma de tronco de cono, los cual son encargados de la transmisión del movimiento que presentan los ejes que se cortan en el proceso, también que sus datos de cálculos se presentes de manera específica en un mecanismo. Estos presentan características relevantes como:

  • Hacen uso de dos ruedas dentadas con forma cónica, que se encargan de la transmisión de la potencia, esto ocurre entre los ejes que presentan en un espacio un corte, este proceso ocurre dentro de un mismo espacio por lo tanto se considera que son capaces de generar la transmisión de potencia entre los dos ejes que se llegan a cruzar
  • Presentan dientes característicos de recta o helicoidal, dado a esto se presenta la denominación de hélice cónica.

Dado a las características que presentan los engranajes cónicos se presentan distintas clasificaciones que presentan puntos destacables, estos se presentan según su función, así como precisamente por la forma en que presentan sus dientes, el paso que se genera, y más. Por ello, se presentan distintos tipos de engranajes cónicos, entre ellos:

Engranajes cónicos de dientes rectos

Los engranajes cónicos rectos presentan un funcionamiento de transmisión se presentan un movimiento de ejes que generan un corte en el mismo plano, normalmente este proceso viene dado en presencia de un ángulo recto, sin embargo, dicho ángulo puede variar, este puede llegar a ser de 45, 60, 70, entre otros, y esto viene dado por medio de superficies cónicas dentadas.

Para este caso se presenta la convergencia por parte de los dientes, esto ocurre en el punto donde los ejes se intersectan. Generalmente se emplean para poder llevar a cabo la reducción de velocidad los cuales se presentan con ejes con ángulos de 90°. Éstos se caracterizan por generar alto ruido a medida que funcionan, en comparación de los engranajes cónicos helicoidales, estos son muy ruidos, por ello se destaca que actualmente no son muy empleados, ya que otro tipo de estos engranajes pueden presentar características de alta ventaja.

Engranaje cónico helicoidal

Son el tipo de engranaje que se emplean para poder llevar a cabo la reducción de la velocidad en un eje de 90°. En comparación con el cónico recto, se presentan ciertas diferencias, entre ellas, es que para el caso de engranaje cónico helicoidal posee una mayor superficie de contacto. Se caracterizan por presentan un solo corte, además de contar con datos que son de alta influencia para el desarrollo y el proceso constructivo que se encuentran en herramientas técnicas del proceso de mecanismos.

El proceso de mecanismos que presentan estos tipos de engranajes cónicos viene dados por el uso de fresadoras especiales. Los engranajes cónicos helicoidales son de alto uso actualmente ya que a partir de ellos se presentan las transmisiones para automóviles, lo cual es un tema y campo de alta relevancia hoy en día, esto abarca de igual manera para el caso de camiones.

Engranaje cónico hipoide

Son parte del grupo de engranajes cónicos helicoidales, estos se encuentran formados por piñones y engranajes,  el caso del piñon se destaca uno de tipo reductor, lo que resalta lo que es un reductor de engranajes, además de que cuenta con pocos dientes, y la rueda que este presenta se conforma por muchos dientes. Este tipo de engranajes son muy usados para los vehículos, lo que destaca su importancia, generalmente estos vehículos se destacan por poseer una tracción de ejes traseros.

Presentan distintas ventajas, entre ellas es que son muy útiles para las carrocerías de tipo bajo, esto permite que el vehículo presente una mayor estabilidad, además de que consta con una disposición helicoidal de dentado que posibilita obtener un mayor contacto por parte de los dientes del piñon con los de la corona, esto conlleva a que se obtenga un proceso robusto en cuento la transmisión que se lleva a cabo. Presentando un mecanismo de alta complejidad, en el cual se hacen uso de máquinas especiales para realizar el tallado, destacando lo que es el proceso de tallado de engranajes.

Tornillo sin fin y corona

Se presenta como un tipo de mecanismos, el cual ha sido diseñado para generar las transmisiones de esfuerzos de alta magnitud, éstos son usados como reductores de velocidad, lo que conlleva a que en la transmisión se presente un aumento del torque, por ello, se destaca que normalmente presentan ejes que se cruzan a 90°.

Este tipo de mecanismos presentan una desventaja relevante, esto induce a su sentido de girar de tal manera que no es reversible, generalmente este se presenta ampliamente las relaciones de transmisión, esto abarca parte del rozamiento lo que presenta una alta importancia en el proceso de potencia. El caso no reversible es de mucha utilidad, por lo que se presenta para generar mecanismos de apertura, así como llevar a cabo cierre de mecanismos, los cuales pueden ser por ejemplo para cortinas metálicas, elevadores, mecanismos en escaleras y más.

Se presentan la alta generación de mecanismos los cuales son de alta calidad, para este caso se hace presencia de coranas fabricadas de diversas maneras, estas se presentan de bronce y en el caso del tornillo sin fin se presenta de acero templado, estos materiales presentan el objetivo de reducir el rozamiento en el proceso. En este mecanismo se lleva a cabo la transmisión de una amplia cantidad de esfuerzos que son muy grandes para ellos es necesario que se encuentre el mecanismo lubricado, de tal manera que los desgates que se presentan por la fricción ocurrida sea disminuida y no afecte.

Generalmente en el caso del tornillo sin fin presentan un número de entradas estipulado, este puede ser de ocho entradas, los cuales son pates del proceso por lo cual se presentan como parte del mecanismos, ya que el tornillo sin fin puede ser mecanizados a partir del uso de fresas, ya sean centrales o bicónicas, así como mediante tornos, también se presenta que en el caso de la corona requiere de fresas madre, así como también se aceptan el uso de fresas normales.

Tornillo sin fin y corona glóbicos

Generalmente en el proceso de transmisión se presenta un contacto que viene dado por el tornillo sin fin con los dientes, en el caso de los coronas estos vienen dados en un punto de manera individual, esto quiere decir, que es dada en una superficie que es reducida de metal. Para esto se presenta que al elevar la fuerza conlleva a que se comience a generar presiones de mayor fuerza, lo cual ocurre en el punto de contacto de ellas.

Para poder llevar a cabo la reducción de esta presión es necesario que se genere un aumento de la superficie de contacto que viene dado por la corana con el tornillo sin fin, para ello es necesario que se apliquen formas de acoplamiento, entre ellas se encuentran 3:

  • El caso entre la corona glóbica y tornillo sin fin convencional
  • Entre el tornillo sin fin glóbico y corona convencional
  • Con el tornillo sin fin glóbico y corona también glóbica

Para este tipo de mecanismos específicos de los tornillos sin fin glóbicos, es necesario que se haga uso del procedimiento de generación que se presentan en las máquinas Fellows, los cuales son caracterizados de gran utilidad para este mecanismo.

Fórmulas Matemáticas para su Cálculo

Los mecanismos de engranaje presentan distintos aspectos y parámetros presentes, los cuales influyen a lo largo del proceso, para la obtención de un valor de análisis número es necesario aplicar ciertas fórmulas matemáticas que permiten el conocer y llegar a un valor exacto de como hacer engranajes. Las fórmulas existentes son:

  • Módulo (M) M =P/π
  • Paso Axial (P) P= π .M (En el caso de aplicar cuando es de una entrada se cumple que P = Ph)
  • Ángulo de la hélice (α, 1 hélice) tan⁡ α=P/(Dp . π ) ; tan⁡ α=M/Dp
  • Ángulo de la hélice (α, más de 1 hélice) tan⁡ α=(P . N)/(π . Dp) ; tan⁡ α= Ph/(π .Dp)
  • Paso de la hélice (esto abarca a más de una hélice) Ph=P .N
  • En el caso de diámetro primitivo se aplica, Dp=De-2M
  • Para valor de diámetro exterior De=Dp+2M
  • Para calcular el diámetro interior Di=Dp-2,334 x M
  • Para hallar la altura total del filete H=2.167 x M (Se debe considerar el ángulo de presión de 14.5° y 20°)
  • El cálculo de altura de la cabeza filete viene dado por H1=M ( se cumple haciendo uso de cualquier ángulo de presión)
  • El cálculo de altura de pie del filete viene dado por H2=1.167 x M (Tomando en cuenta el ángulo de presión de 14.5° y 20°)
  • Para el ancho en el fondo del filete (el cual es la punta de buril) se aplica F=0.95 x M (Considerando el ángulo de presión de 14.5°)

El uso de estas fórmulas se encuentra de manera precisa en el Libro CASILLAS, libro de Casillas. Cálculos de Taller. Máquinas de A.

Engranajes planetarios

Los engranajes planetarios se presentan como variaciones en los engranajes rectos, estos presentan los dientes de manera tallada en su parte interior el cual se presenta de un anillo o se puede presentar de una rueda de reborde, por lo tanto este cambio no se presenta exteriormente.

En el caso de los engranajes interiores estos se suelen presentar la acción de un piñon los cuales actúan generando un impulso, los piñones presenten son conocidos como piñon sol ya que se presentan muy pequeños y con una cantidad de dientes muy mínima, por lo que se caracteriza que este tipo de engranajes permiten que la velocidad angular se pueda mantener, destacando que el tallado que se presenta en estos engranajes son realizados por talladores caracterizadas como mortajadoras de generación.

Este tipo de engranajes presenta una eficiencia considerable, se destaca que presenta unas 5 etapas para realizar la reducción, por lo que para tomar en cuenta un análisis numérico se presenta un 90,4% de eficiencia aproximadamente. Debido a que en los dientes se presenta un mayor carácter de contacto.

En comparación a otros tipos de reductores, los engranajes planetarios se caracterizan por presentar más dientes en contacto, los cuales permiten presentar una mayor capacidad para poder transferir así como soportar aún más en el proceso. Este tipo de engranajes son muy usados en la industria, por lo cual son considerados engranajes industriales, debido a que normalmente se presenta el funcionamiento de un reductor común dado por flechas de modo paralelo para un uso en aplicaciones que requieren de la presencia de corona así como de engranajes con cadena, por lo cual se requiere de un tamaño mayor así como de uso de herramientas como lubricante que permitirá el arreglo para este tipo de componedores.

Para llevar a cabo una selección sobre los reductores planetarios, no se presenta la toma de cuenta de aspectos especiales, este proceso se lleva a cabo como cualquier tipo de reductor, todo debe tomarse en cuenta en función del momento como lo establece Newton. Para cualquier tipo de engranaje de tipo reductor planetario se destaca la presencia de la fricción, así como el agotamiento por parte de los dientes. Dado a que los fabricantes hacen uso de diversos procesos para presentar un sistema operacional por parte de los engranajes se presentan distintos estándares que se toman en cuenta.

Mecanismo de cremallera

Es un tipo de mecanismo aplicado a los engranajes, el consiste en un proceso de alta importancia, en donde los engranajes se presentan como complemento de la barra con dientes, este tipo de engranajes se caracteriza por presentar un diámetro relativamente pequeño, a partir de ello se presenta su funcionamiento que consta con llevar a cabo la transformación de los movimientos que presenta un piñon cuando genera rotaciones en un movimiento de manera lineal, esto viene dado directamente por parte de la cremallera. En ciertos casos se puede presentar la cremallera como aquella herramienta que permite el equipamiento que estimula el desplazamiento, esto puede presentarse usado en carros.

Engranaje loco o intermedio

En un tipo de engrane que es considerado muy simple, el mismo se presenta constituido por un par de ruedas dentadas, además cuenta con un eje impulsor por lo cual es considerado y conocido como motor de engranajes, ya este se presenta como un eje motor el cual tiene un sentido de giro contrario al que tiene el eje conducido.

Generalmente, en las máquinas que se emplean engranajes, no presentan e uso de los engranajes intermedios, ya que estes requieren de dos ejes se encuentren girando en un mismo sentido. Para que se pueda cumplir dicho objetivo, es necesario que los dos engranajes presentes se encuentren entre otro tercer engranaje, el cual se encuentra girando en un eje de manera y que además lo único que le difiere con respecto a los otros es que permite invertir el sentido de giro del eje conducido, esto viene dado porque la relación de transmisión no presentará alteraciones.

Siendo considerada como un rueda intermedia, se considera motora por lo tal no presenta alteraciones transmisión, además estas se pueden presentar como piñones o ruedas de igual manera intermedias, entre las cuales se presenta en carros que cuentan impulsados por un motor que funciona bajo combustión interna. Además de ello también se encuentran en lo que es un tren de engranajes los cuales se presentan compuestos por material de acero, a partir de cada uno de estos aspectos se destaca su diferencia con respecto al engranaje planetario.

Mecanismo piñón cadena

Es un tipo de mecanismos que se presenta como método para la transmisión, conocido como mecanismo piñon cadena que presenta movimientos de manera giratoria, estos suceden en ejes que se encuentran paralelos y a una distancia considerable. Este tipo de mecanismos se ven empleados en motos, bicicletas y otros, además también en máquinas empleadas por industrias, instalaciones, por lo cual son considerados engranajes comerciales.

Son usados cuando se lleva  a cabo la sustitución para las reducciones de velocidad dado generalmente en poleas, en este proceso es necesario que se evite el deslizamiento por parte de la rueda conductora con respecto al mecanismo de transmisión, el cual en este caso se trata de una cadena.

Este tipo de mecanismos se destacan por estar compuestos por tres elementos vitales para su funcionamiento; debe contar con dos piñones los cuales se encuentran ubicados en cada uno de sus ejes, además debe contar con una cadena que es cerrada. En el caso de los dientes que se presenta en estos mecanismos se destaca por funcionar como agarre de eslabones de la cadena, este funcionamiento se presenta muy preciso por su parte que permite la transmisión del movimiento.

En comparación con el sistema correa y polea, el mecanismo piñón cadena presenta una ventaja relevante la cual es que este permite la transmisión de potencias muy grandes, que presenta un rendimiento destacable en energía así como también puntos importantes a considerar es que presenta mucho ruido y requiere de uso de lubricantes.

Poleas Dentadas

Es un mecanismo con funcionamiento que consta con la transmisión entre dos ejes los cuales se encuentran notablemente separados por una distancia, en este se presenta una dificultad de montaje de engranajes por lo cual se basa en el montaje por poleas dentadas, estas se caracterizan por contar con las mismas propiedades que los que presentan los engranajes de tal manera que se considera un funcionamiento correcto para ello. Se destacan por evitar el error en ellas y permiten mantener la exactitud en la relación de transmisión, lo cual permite la consideración de engranajes y poleas para este caso

Estos presentan aspectos importantes que deben ser tomados en consideración, entre los cuales se resalta:

  • Consta con un número de dientes, paso y ancho de la polea para que pueda funcionar
  • Las ranuras presentan una distancia entre sus centros a partir de ello se mide en el círculo de paso de la polea. Este dato del círculo de paso de la polea dentada coincide con la línea de paso de la banda correspondiente.
  • Su proceso de fabricación viene dado por el uso de diversos materiales tales como aluminio, acero y fundición.

Ejes Estriados

Son los ejes encargados de llevar el mecanismo de las ranuras, estos se encuentran en una zona donde tienden a acoplarse con uno de los engranajes, así como también lo pueden hacer con algún componente que presente rigidez en tal proceso de acoplamiento por lo que en estos ejes estriados no se les considera como engranajes, sino que la forma en que procesan el mecanismo es muy similar a los que se viene empleando para el mecanismo de los engranajes, por lo cual forman parte de esta área.

El funcionamiento que presentan los ejes estriados se basa en el acoplamiento que se da en los agujeros de los engranajes, así como los demás presentes para el mecanismo como lo puede ser en el caso de brochadoras, de tal manera que dicho acoplamiento funcione correctamente. Por o tanto se le considera como un sistema de fijación, en donde se emplean engranajes que presentan distintas velocidades para levar a cabo la transmisión. Siendo de un tema esencial y alta importancia se presentan normativas para este tipo de procesos.

Aplicaciones de los engranajes

Se presenta una diversa cantidad de engranajes, estos según sus formas, tamaños, funciones específicas y más. Un ejemplo puede encontrarse en aquellos que son de muy pequeño tamaño, considerándose los engranajes de reloj, así como los empleados en instrumentos que son usados por científicos. Su uso puede llevarse a cabo para cumplir las reducciones de velocidad, este tipo de procesos se encuentran en fábricas, molinos, instrumentos eléctricos, hornos, y otros, por lo cual se presenta en artefactos que se pueden usar comúnmente

Los engranajes abarcan un amplio campo, se presentan en uso de distintas áreas, por lo cual se considera un mecanismo que no prácticamente límites, estos se pueden encontrar en muchos tipos de áreas, artefactos, instrumentos, de tal manera que se presenta una amplia lista que los engranajes abarcan, entre ellos:

  • Se hace uso de engranajes en los centrales de producción
  • Se presentan en la energía eléctrica
  • Empleados para la hidroeléctrica
  • Abarcan términos de elementos de transporte
  • Se presentan en locomotoras, automotores
  • Usado en carros, camiones, distintos automóviles
  • Se emplea en grúas, máquinas
  • Abarcan distintas herramientas
  • Llegan a ser útiles para industrias químicas, farmacéuticas, acciones manuales y más

Dado a que se presenta tal alta variedad de aplicaciones por parte de los engranajes, dado a que se presenta el funcionamiento de transmisión para llevar a cabo la rotación de giro dado a otro eje que es diferente, se presenta la variación de velocidad ya sea el aumento o disminución de la misma. Se destacan los engranajes plásticos, al estar compuestos de tal material y haciendo uso de los engranajes se presentan en materiales como los son los juguetes y otros.

ENGRANAJES

Bombas hidráulicas

Las bombas hidráulicas se presentan como un dispositivo que lleva a cabo la transformación de energía mecánica proveniente de una fuente externa, convirtiéndola en una energía de presión, la cual puede ser transmitida de un lado a otro. Este pase se lleva a cabo con el uso de líquidos, ya que a través de ellos, las moléculas que se encuentran presentes sufren alteraciones por el aumento de presión. En las bombas hidráulicas, se destacan los líquidos y otro tipo de elementos encargados del objetivo principal de este dispositivo.

Este dispositivo abarca este tema dado a que presenta muchos tipos, entre ellos, se destacan los que hacen uso de un par de engranajes, caracterizados por contener un número igual de dientes, lo que provoca que en el momento en que se lleve a cabo el giro pueda ocurrir el cambio de posición de los líquidos y otros elementos; por ello se destaca que las máquinas que hacen uso de circuitos hidráulicos, hacen uso de motores de tal manera que sean lubricadas cada uno de sus componentes.

Mecanismo diferencial

El mecanismo diferencia presenta el objetivo de presentar y establecer la posibilidad de que en el caso de que cuando un carro que se encuentra a cierta velocidad desea tomar una curva, sus ruedas puedan llevar a cabo la descripción de la trayectoria por la que pasa, esto se define precisamente, evitan errores, donde el carro no presente deslizamientos, ni otros movimiento externos que se pueden generar en su contacto con el suelo. Por lo tanto, el uso de un mecanismo diferencial puede generar una explicación del porque los vehículos pueden ir en una curva, así como cada una de sus ruedas que emplean distintos funcionamiento siguen tal trayectoria.

Se encuentra constituido por una serie de engranaje, por lo cual es considerado en este tema, abarca tal su funcionamiento como fue descrito en mecanismos de ruedas, que permiten el giro independientemente de la velocidad, por lo tanto, para el caso de las ruedas exteriores se presentan que giran mucho más rápido que las ruedas interiores.

Un ejemplo de esto son los satélites, ya que presentan cierta dificultad para generar el movimiento de los planetarios, ya que se presentan a rotar alrededor de su mismo eje, lo que permite que los planetarios puedan llevar a cabo su giro, lo que presenta es un aumento leve de la velocidad. De esta manera es que se generar las rotaciones de manera más rápidas, por lo que se destaca el multiplicador de velocidad de engranajes

Además se destaca que se encuentra constituido por: dos piñones cónicos, estos son los conocidos planetarios, se encuentran unidos a extremos de los palieres de las ruedas y otros dos piñones cónicos, los cuales son denominados como satélites montados en los extremos de sus ejes que generan tales satélites y que se engranan directamente con los planetarios.

Un punto relevante, es la variante del diferencial convencional la cual se presenta constituida por el diferencial autoblocante, este presenta una instalación opcionalmente en los carros que son de uso para todo terreno, que presentan tales características que les permiten realizar viajes sobre hielo o sobre la nieve, también para tomar curvas a una alta velocidad, así como otros carros con otros fines.

ENGRANAJES

Caja de Velocidades

Estos instrumentos se presentan en los vehículos, también conocida como la caja de cambios, presenta la función de ser el encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de esta manera que se presente la misma velocidad de giro del cigüeñal, sin embargo, esto también puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas. Obteniendo como resultado en la ruedas de tracción generalmente una reducción de la velocidad de giro, así como también el incremento del torque.

Para las cajas de velocidades se destacan por ser compuestos por dientes helicoidales y sus bordes están redondeados, esto permite que no se genere ruido o rechazo cuando hay cambio de velocidad. Para el caso de la fabricación de los dientes de los engranajes es muy cuidad, a partir de esto se destacan por tener una mayor duración. Para los ejes del cambio, estos se encuentran  soportados por rodamientos de bolas y también que todo su mecanismo se encuentra asistido por aceite

Reductores de velocidad

Se conocen como mecanismos que permiten la transmisión de movimiento entre un eje que rota a altas velocidades, generalmente esto se encuentra en un motor, y otro que rota a menor velocidad, que puede ser cualquier herramienta como por ejemplo, además se presentan como componentes de juegos de engranajes que se caracteriza por poseer diámetros diferentes como un tornillo sin fin y corona.

Se conoce como el reductor básico dado a que está formado por mecanismo de tornillo sin fin y corona, en su proceso de funcionamiento se presenta el efecto del rozamiento en los flancos del diente, por esto se presenta que los engranajes presenten un rendimiento menor con respecto a las transmisiones; para estipular un valor cercano al rendimiento, se conoce que se encuentra entre un 40 y un 90% aproximadamente, todo esto dependerá de las características del reductor y del trabajo o funcionamiento que se encuentren empleando. Para presentarse como engranajes normalizados se destaca que hay factores que elevan el rendimiento:

  • Los ángulos de avance para presentar elevados en el tornillo.
  • El rozamiento bajo del equipo.
  • La potencia transmitida de manera elevada.
  • La relación de transmisión baja

engranajes

Otros dispositivos también abarcan los engranajes en los reductores de velocidad, estas se presentan según la disposición del eje de salida, caracterizado por ser lento, en comparación con el eje de entrada el cual es rápido. Para esto se presentan los trenes coaxiales, paralelos y ortogonales, que presentan un rendimiento aproximado del 98 %, en el caso de los mixtos se estima entre un 70 % y un 90 % de rendimiento.

También se presentan los reductores de velocidad de disposición epicicloidal, estos se presentan como ejes coaxiales, además presentan un formato compacto que los caracteriza, así como una alta capacidad para llevar a cabo trasmisión de par y su extrema sensibilidad a la temperatura. Estos artefactos son fabricados generalmente a partir de fundición gris que se presenta confirmada por retenes, que permiten que no haya pérdida de aceite.

Tomando en consideración el tallado de engranajes en fresadora universal con mecanismo divisor, este generalmente no se usa hoy en día , de igual manera para el fresado de ejes estriados, estos se presentan en ejes de camiones, por lo que la fresadora universal puede generar un mecanismo en él, sin embargo el fresado de ejes estriados con pocas estrías tales como los palieres de las ruedas de camiones, si se puede hacer en fresadora universal pero con un mecanismo divisor automático y estando también automatizado todo el proceso de movimientos de la fresadora.

Los engranajes helicoidales cruzados, los normales cilíndricos también tomando en cuenta los rectos , estos se presentan caracterizados por ser mecanizados por talladoras de gran producción y precisión, para cada talladora se presenta sus constantes así como las transmisiones necesarias para que se pueda programar.

Por otra parte, los engranajes interiores, éstos no se pueden mecanizar en las talladoras universales, por lo tanto para ese tipo de mecanismos se hace uso de unas talladoras conocidas como mortajadoras por generación.

Achaflanado y redondeado de dientes

Es considerada una operación la cual se lleva a cabo esencialmente en los engranajes desplazables de las cajas de velocidad, esto se debe a que presenta mayor facilidad para el engrane cuando se produce el cambio de velocidad. Para esto se destaca que hay máquinas y herramientas especiales que llevan a cabo esta actividad o tarea.

Rectificado de los dientes de los engranajes

Para el rectificado de los dientes, no siempre es necesario hacerlo,  como realmente no es necesario que se trate de engranajes de dientes rectos, este proceso se lleva a cabo después de haber sido endurecida la pieza detalladamente en un proceso de tratamiento térmico, este debe ser realizado de la manera adecuada, además también se puede realizar por rectificación por generación y rectificación de perfiles.

En los rectificados de engranajes con muelas y de perfiles, se ha presentado como una tecnología de alto avance, y de alta capacidad por lo que hoy en dí en las herramientas más modernas se hace uso de este tipo de herramientas, destacando lo que es los engranajes para robótica.

Bruñido

El bruñido de los engranajes, es aquel mecanismo aplicado a aquellos que se encuentran sometidos a grandes resistencias, un ejemplo a este caso puede ser el piñón-corona hipoide de las transmisiones de los camiones, o vehículos más grandes como tractores u otros. Por lo tanto, el bruñido, lleva a cabo la generación de una geometría final de los dientes de alta calidad en los engranajes que han sido endurecidos, esto permite que simultáneamente se presente mejoras con respecto al desprendimiento, así como las estructuras de las superficies.

Afilado de fresas

Las fresas son las encargadas para tallar engranajes y son de perfil constante, por lo estos abarcan un número muy elevado de afilados cuando el filo de corte ha presentado fallas o deterioro, estos se pueden encontrar en el mercado que se encarga de presentar de amplia manera diversos tipos de herramientas que se pueden usar para llevar a cabo el mecanismos de los engranajes.

Para la utilidad de las herramientas se presentan muy significativos, de tal manera que este se presente en diversos costos así como en disponibilidad de su producción, por lo tanto, las afiladoras modernas se encuentran muy equipadas por accionamiento, como por ejemplo se presenta en motores, sistemas digitales y más.

Técnicas de recorrido del material

En las industrias de hoy en día, se presentan mecanismos que son automáticos. Este tipo de procesos presenta técnicas de recorrido específicos en un material, de tal manera que la manipulación automática que se lleva a cabo, viene dada por piezas de trabajo específicas para poder cargar y descargar herramientas o máquinas que presentan tales tipos de almacenamiento..

Gestión económica del mecanizado de engranajes

En el proceso de diseños de máquinas realizados por personal especializado, no solo máquinas sino diversos equipos, se presenta realizado a partir de acoplamientos, esto por series de componentes que presentan distintos materiales, para este tipo de procesos de mecanismos se presentan tolerancias que permiten que tenga un funcionamiento de la manera correcta.

Por lo tanto la materia prima se presenta en distintas piezas por lo que se establece una suma de los mismos, que presentan costos por su proceso de mecanismo, así como las piezas con son fabricadas de manera defectuosa también son consideradas al momento de obtener un corto total. Por ello para el desarrollo tecnológico se presentan lo objetivo de poder aumentar la calidad de los componentes usados, así como los precios que presenta la materia prima que es necesaria para el mecanismo

Siendo un punto importante la reducción del costo del mecanismo por parte de los engranajes, se presenta las siguientes acciones:

  • Es necesario conseguir materiales, que permitan un mejor, deben de ser materiales que una vez mecanizados en blando son endurecidos, esto a partir de tratamientos térmicos que presente mejoras de forma muy sensible, así como sus prestaciones mecánicas de dureza y resistencia principalmente.
  • Es necesario conseguir herramientas de corte que permitan obtener una calidad extraordinaria, por lo tanto esto permite que ocurra un aumento de las condiciones tecnológicas del mecanismo a emplear, por lo tanto se presentan revoluciones de la herramienta de corte, de tal manera que se destaca un avance de trabajo, lo que conlleva a que el tiempo de duración de filo de corte mejore
  • Se deben de conseguir talladoras de engranajes más robustas, rápidas y de mayor precisión, y que se presenten de la mejor manera para las necesidades de producción que permiten llegar a una reducción de tal manera que el tiempo de mecanismo sea modificado. Para ello es necesario de conseguir piezas con un mayor alcance de tolerancia y de mayor calidad.

Las piezas que se encuentran defectuosas causan consecuencias, por lo cual es necesario disminuir el índice de las mismos, para que el mecanismos del trabajo que generan las tallados, se puedas llevar a cabo de manera automática, así como de control numérico que presenten la ejecución del mecanismo a partir de un programa ya antes establecido.

Cálculo de engranajes

Los cálculos de engranajes, son operaciones específicos de los engranajes, estos se pueden llevar a cabo para las operaciones de diseño y el cálculo de la geometría, esto se destaca para la fabricación de los engranajes. Generalmente se considera los diámetros y el perfil que presenta el diente. Además, también se consideran los cálculos de las transmisiones cinemáticas que hay que generar en las máquinas talladoras, esto se llevará a cabo de acuerdo a las características que presente el engranaje así como también se deben considerar las características de la máquina talladora que se utilice.

Relaciones de Transmisión

Para las relaciones de transmisión, se presentan 3 tipos de transmisiones que se pueden establecer mediante los engranajes, ellas son:

  • Transmisión simple.
  • Transmisión con piñón intermedio o loco.
  • Transmisión compuesta por varios engranajes que también es denominado como tren de engranajes.

Para el caso de la transmisión simple, se destaca que se encuentra conformada por dos ruedas dentadas, y este presenta un sentido de giro por parte del eje conducido de manera contraria al que establece el eje motor

La transmisión con piñón intermedio o loco es distinta, esta se encuentra constituida por tres ruedas dentadas, para su caso la rueda dentada intermedia presenta la función de invertir el sentido de giro del eje conducido, de tal manera que pueda girar y de la misma manera hacer que gire en el mismo sentido del eje motor. Resaltando que a relación de transmisión es la misma que proceso por parte de la transmisión simple.

Por último, para la transmisión compuesta, esta es empleada específicamente cuando la relación de transmisión final es muy alta, elevada, de tal manera que no se puede hallar con una transmisión simple, o también para el caso cuando la distancia entre ejes es muy grande, por lo tanto requeriría hacer ruedas dentadas de gran diámetro.

La transmisión compuesta consiste en que los pares de ruedas dentadas unidas entre el eje motor y el eje conducido se presentaran intercaladas entre ellas,  estas ruedas dentadas presentan un proceso de giro de forma libre en el eje, por lo cual se considera que se alojan pero están unidos de forma solidaria las dos ruedas dentadas, por lo tanto se destaca que uno de ellos presenta la acción de una rueda dentada motora, mientras que la otra presenta la acción de una rueda dentada conducida.

Tratamiento térmico de los engranajes

Los engranajes se encuentran sometidos por muchas presiones, dado por la superficie de contacto, así como los tratamientos que se presentan en él. Los tratamientos que se presentan pueden destacarse los de cementación o nitruración, este presenta la obtención de una alta dureza por la zona de contacto que presentan los dientes, así como la tenacidad que se presenta en el núcleo el cual permite que se eviten las roturas que se dan por sobreesfuerzos

Por lo tanto, la cementación se basa en el efectuar el calentamiento el cual viene dado por un horno que presenta suministro de carbono que al introducir una superficie de las piezas se lleva a cabo su proceso de cementación. Luego de que se presenta cementada se lleva a cabo un proceso de temple a la pieza, en la cual se permite llevar a cabo una mayor dureza en la capa exterior de la pieza, esto permitirá que los esfuerzos que se presentan por fricción se sometan a los engranajes de tal manera que puedan soportarlos.

Generalmente, los engranajes que se someten a cementación se encuentran fabricados de aceros, el cual es un material especializado para la cementación.

Otro de los tratamientos térmicos como se destacó anteriormente es el de nitruración, este presenta la acción  formar sobre la superficie que se presenta en el exterior de las piezas que sean de nitrógeno o de carbona, esto permitirá que se reduzca la velocidad crítica del enfriamiento que presenta el acero, lo que permite que la dureza alcanzada sea mayor.

Hoy en día, en las industrias dedicadas a la automoción, no se hace uso de aceros aleados, generalmente de presentan usos de aceros con características más sencillas que facilitan el mecanismo de la nitruración, siendo un tratamiento de alta importancia se presentan grandes ventajas en esta técnica, lo que permite que las capas generadas sean con mayor precisión.

Para la nitruración se presenta como un proceso que permite el endurecimiento superficial que permite que el nitrógeno pueda pentrar en la capa superficial, además al presentar dicho proceso la resistencia que se presenta en el engranaje será mayor permitiendo la formación de nitrógeno y los elementos de acero que se presentan sometido  al mismo tratamiento.

Verificación de engranajes

Es un proceso que consiste en el control de los diversos parámetros que definen los engranajes, para poder llevar a cabo la medida de un espesor cordal es necesario que se haga uso de un pie de rey el cual sea de doble nonio, así como micrómetros de platillo. Para una medida del espesor de los dientes, haciendo uso de dicho instrumentos, generalmente es necesario que se haga uso de este cuando los engranajes se caracterizan por presentar un módulo grande, así como un mecanismo de desbaste.

Además, para que la medida del espesor de engranajes se lleve a cabo con alta precisión se hace uso del micrómetro de platillo, por lo tanto es importante considerar el número de dientes que presenta el contacto fijo entre los flancos de los dientes, de tal manera que los platillos puedan producir una circunferencia primitiva.

Mientras que al realizar la medición mediante comparadores es necesario hacer uso de patrones de puesta a punto para cada operación de control; al realizar la verificación en proyector de perfiles se hace uso del mismo para la medición de la imagen amplificada, así como el poder realizar la verificación haciendo uso de plantillas, las cuales son adecuadas para abarcar todas las características del engranaje, por ejemplo, este tipo de mediciones se llevan a cabo también con engranajes de nylon

Otro de los casos de medición son las de excentricidad de un engranaje, estas son el descentramiento del diámetro primitivo respecto al eje de referencia de la pieza, este puede ser verificado a partir de distintos métodos, entre ellos:

  • Haciendo uso de un comparador y varilla calibrada
  • A partir de una rodadura contra un perfil patrón.

Lubricación de engranajes

Para el proceso de transmisiones por engranajes se presentan a que se encuentran sometidas a un gran esfuerzo y funcionamiento de gran velocidad, esto se debe a la acción por parte de un lubricante el cual es específico para poder realizar la contribución de mantener cada una de las propiedades mecánicas que se emplean en el proceso de uso  ​

Para esto es importante destacar que se presenta una clasificación de los lubricantes de transmisión de uso industrial, la cual viene dada a partir de distintos parámetros o criterios:

Especificaciones técnicas de los lubricantes

Las especificaciones de los lubricantes de transmisión pueden ser diferentes dependiendo del ente que realiza su emisión. Este tipo de especificaciones son conocidas dado por normas de relevancia

En Europa las especificaciones más conocidas son las que la norma DIN 51517, denominadas como LUBRICANTES tipo CLP. Estos se basan en el uso del aceite mineral, en los cuales se toman en cuenta distintos aditivos que son diseñados de manera específica para poder aumentar las propiedades anticorrosivas, así como también permitir el aumento de la resistencia al envejecimiento y principalmente poder disminuir el desgaste.

Elección del lubricante y su viscosidad más adecuada

Generalmente se hace uso del lubricante que recomienda el fabricante del equipo, ya que este conoce cada una de las características y necesidades que establece el mismo. Por lo tanto es relevante la elección que se lleva a cabo ya que esta considera la viscosidad para que un sistema de engranajes de distintos tipos pueda ser dependiente de ciertos parámetros:

  • Se considera la potencia expresada en kWo HP
  • Las reducciones múltiples o simples
  • Velocidad expresada en rpm
  • El tipo de lubricación
  • Mantenimiento preventivo de las transmisiones

Cuando se lleva a cabo un cambio de lubricante, para el mantenimiento del nivel de las cajas de transmisión por parte de los engranajes que presentan un proceso de mantenimiento que es necesario de llevar a cabo en cualquier tipo de máquinas cuando éstas ya se han comenzado a usar. Se destaca que este proceso de mantenimiento requiere de horas y es necesario de llevarlo a cabo con mucha frecuencia en distintos periodos de tiempo.

Siendo el acero uno de los materiales más presente en los engranajes es muy relevante la información que abarca el proceso de fabricación del acero

Deterioro y fallo de los engranajes

Los fallos que se presentan en los engranajes principalmente provienen por dos fuentes, la cuales son la fricción y flexión, esto se debe a que las fuerzas lógicas durante la transferencia de la fuerza por el diente o engranaje, por lo tanto se presenta la fricción de diente contra diente y la fuerza que deben de resistir estos mismos dientes, ya que hay uno de ellos que realiza la transferencia y otro lo recibe

Dado a que ocurre la fricción sobre la superficie de los dientes, en ello se presenta un comportamiento en un lado de ellos como un ánodo mientras que del otro lado se comporta como un cátodo. Por lo tanto ocurre la conducción esta zona a una corrosión galvánica localizada. Por lo tanto, la corrosión penetra la masa del metal, esto viene dado a partir de iones de difusión limitados. Este mecanismo que se presenta a partir de una corrosión por una fricción es considerado similar a lo que se presenta en corrosión por grietas.

La manera en que se lleva a cabo la disminución del deterioro de la fricción es necesario seleccionar el lubricante adecuado, de lo que se ha destacado anteriormente, es necesario tomar en cuenta distintos parámetros como lo es la potencia, pero también puntos la temperatura, ciclo de trabajo, y otros. Para el caso de disminuir la flexión es necesario establecer la selección de distintos materiales, los cuales sean adecuados para los dientes y engranajes, generalmente es necesario realizar la selección de un engranaje grande.

Para los elementos técnicos, se presenta un primer fallo que puede deberse a un engranaje que presentó cálculos con sus parámetros dimensionales, así como de la resistencia que debía emplearse, por lo tanto no será capaz de presentar soporte para los esfuerzos presentes al que es sometido, lo que conllevará que se rompa con facilidad, se deteriorará con facilidad.

Para el segundo fallo que se presenta en un engranaje se debe a que el material ha sido fabricado a partir de las especificaciones que no son adecuadas para el mismo, generalmente se destaca la resistencia y la tenacidad del mismo. Por lo tanto una causa del deterioro del engranaje se puede deber a su proceso de fabricación, por lo que no se encuentre ajustado adecuadamente, ni en las condiciones necesarias.

También el deterioro puede venir dado por no realizar mantenimiento a un engranaje, además de que si no se emplean los lubricantes correctos este puede afectar su funcionamiento. Otra de las causas del deterioro puede deberse a un sobre esfuerzo que se presente en el mecanismo, por lo que la resistencia del engranaje ya no presente soporte y sobre pase sus límites

Por lo que uno de los puntos más relevantes es la capacidad de transmisión de un engranaje viene limitado:

  • Por calentamiento
  • Fallo de los dientes por rotura, dado por sobre esfuerzos
  • Presentación de falla por fatiga en la superficie de los dientes, dado por una lubricación deficiente y dureza inadecuada
  • Ruido como resultante de vibraciones a altas velocidades, así como cargas muy fuertes.

Los engranajes pueden presentar problemas por parte de los dientes que los conforman, por lo cual se presentan fallas o deterioros, esto puede causar fallas en ejes y otros, por lo que se presentan dichas relaciones de sobrecarga, desgastes, fallas, vibraciones, ruidos, desequilibrio y más

Engranaje de linterna

Los engranajes de linterna, también conocidos como piñón de linterna, presentan conformación de dientes, así como barras cilíndricas que se encuentra paralelas y dispuestas de manera que un círculo que se encuentra alrededor del eje presenta un giro, así como las de barras. Este se mantiene unido, en conjunto, a partir de discos que presenta en sus extremos, por lo que se presenta el uso de varillas que forman parte de los dientes y el eje.

Este tipo de engranajes se destaca por poseer menos fricción, no presenta áreas relevantes sobre ello, así como la poca precisión que presenta para la realización de ajuste. Por lo que, cuando se emplean piñones que son sólidos, estos son distintos, si requieren de una mayor precisión, así como un funcionamiento más exacto.

Por lo que al presentarse ciertos parámetros que se presentan en las barras y generan errores en ella, se presente un mayor desgaste, sin embargo, son muy fáciles de fabricar, así como ser construidos por herramientas muy fáciles de emplear, ya que sus dientes no son por mecanismos de fresado, se presenta es por agujeros y barras que se encuentran insertadas.

Los engranajes de linterna se presenta en el tipo de reloj, para este caso se presentaba que  su rueda dentada debía presentar un movimiento que no era de tipo regular, además también se presentaban para los procesos de módulos normalizados para engranaje.

Te recomendamos visualizar el siguiente vídeo para un mayor entendimiento sobre el tema

Los tornillos y tuercas son elementos muy usados, por lo tanto es de alta importancia conocer los tipos de tornillos

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