Este mecanismo es el sucesor del mecanismo rueda dentada linterna, visto en el apartado anterior.

 

Este mecanismo, al igual que las ruedas de fricción, transmiten movimiento circular, mediante el contacto físico que tienen estas, pero a diferencia del mecanismo citado, la superficie externa de las ruedas no es lisa y esta sustituida por “dientes”, que se encargan de engranar unos con otros, para de esta forma transmitir el movimiento.

 

Por su diseño, este mecanismo permite cambios de giro que en los mecanismos anteriores se dificultaba, ya que al engranar los dientes, el mecanismo no se deslizará perdiendo eficacia.

 

Los dientes de un engranaje se deben diseñar, de tal manera que encaje de manera perfecta con los de otro, para que de esta manera no sea posible que se realicen saltos durante la trasmisión del movimiento y se realice una rotación uniforme.

 

Este mecanismo sirve para transmitir potencia de un componente a otro, ya que al realizarse un trabamiento de los dientes de un piñón con los del otro, no es posible que use deslice uno sobre el otro, sino  que se realice un movimiento continuo.

 

Normalmente los engranajes están compuestos por dos piñones, uno que transmite el movimiento (recibe el nombre de CORONA o RUEDA) y otro que lo recibe (recibe el nombre de (PIÑON).

 

Si bien el mecanismo básico está conformado por dos piñones, pueden existir mecanismos que utilicen más piñones, en este caso el mecanismo recibe el nombre de “tren de engranajes”.

 

Los ejes que son parte de los piñones en los engranajes pueden tener tres posiciones relativas entre ellos:

 

•                 Paralelos. Formando un ángulo de 180°
•                 Coincidentes.
•                 Perpendiculares o Cruzados.  Angulo de 90°

 

En el mecanismo básico de engranajes existen solo dos piñones, por lo que su giro es inverso. Si se desea que ambos piñones “principales" giren en el mismo sentido, es necesario agregar un tercer piñon pequeño, cura función es “invertir” el giro del piñón conducido y lograr de esta manera el objetivo de cambio de giro. Normalmente a este piñón auxiliar se le conoce como “engranaje loco”

 

PARTES

 

Como en los primeros mecanismos, en los engranajes existen los conductores y los conducidos.

 

Rueda. Es el piñón que de mayor tamaño.

 

Eje Conductor. Es el eje sobre el que realiza el movimiento la rueda o corona. Es solidario en su movimiento con esta.

 

Piñón. Es el engranaje de menor tamaño.

 

Eje  conducido. Es el eje sobre el que realiza el movimiento el piñón. Es solidario en su movimiento con este.

 

Engranaje loco. Es un piñon auxliar que va en el centro del mecanismo.

 

RELACION DE VELOCIDADES

 

Las velocidades de entrada (eje conductor) y salida (eje conducido) están inversamente relacionadas con el número de dientes de las ruedas a las que están conectados (igual que en la transmisión por cadena-piñón) cumpliéndose que:

 

V1 x N1 = V2 x N2

 

V1 Velocidad de giro del eje conductor   V2 Velocidad de giro del eje conducido   N1 Número de dientes de la rueda   N2 Número de dientes del piñón

 

CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJES

 

Los engranajes son de los mecanismos más utilizados en la construcción de máquinas, por lo que existe una gran variedad de estos, según la necesidad de trasmisión de movimiento.

La clasificación de los engranajes se puede realizar según diferentes características, pero las más  comunes dependen de la disposición de los ejes o del tipo de dientes.

 

EJES		APLICACIÓN ESPECIAL	FORMA DE TRANSMISIÓN DE MOV.	VARIACIONES
PARALELOS	PERPENDICULARES
Cilíndricos de dientes rectos	Helicoidales cruzados	Planetarios	Transmisión simple	Mecanismo piñón cadena
Cilíndricos de dientes helicoidales	Cónicos de dientes rectos	Interiores	Transmisión con engranaje loco	Polea dentada
Doble helicoidales	Cónicos de dientes helicoidales	De cremallera	Transmisión compuesta. Tren de engranajes
	Cónicos hipoides
	De rueda y tornillo sinfín

 

EJES PARALELOS

 

En los engranajes de ejes paralelos podemos encontrar:

 

Cilíndricos de dientes rectos. Este tipo de engranaje se caracteriza por que tiene ejes paralelos y los dientes de los engranajes  son paralelos a los ejes de los mismos engranajes. Es el más común de los engranajes.

 

Si bien, son muy “fáciles de fabricar”, tienen el inconveniente de ser muy ruidosos al momento de trabajar y producir vibraciones, ya que al trabarse los dientes, estos hacen contacto al mismo tiempo en toda su extensión.

 

Se emplean en mecanismos donde la potencia  y la velocidad a transmitir no es muy alta.

 

 

Cilíndricos de dientes helicoidales. 

 

 

 

La forma helicoidal hace referencia a la forma especial con que se fabrica cada diente del engranaje. La forma sencilla de identificar un diente helicoidal, es la rosca que tienen los tornillos, donde se puede considerar esta como un único diente que recorre el tornillo.

 

En el caso de los engranajes, los dientes tienen esta forma y se dice que están oblicuos con respecto al eje del mismo engranaje.

Por las características propias de los dientes, los engranajes que se acoplan por medio de estos dientes, deben tenerlos en sentido contrario a fin de lograr el adecuado trabamiento de estos.

 

Las ventajas que poseen estos engranajes son la mayor potencia y velocidad que pueden  desarrollarse en las máquinas, así como la disminución del ruido, toda vez que al trabarse los dientes, no lo hace simultáneamente como en el diente recto, sino que lo hace progresivamente.

 

Su desventaja consiste en la fuerza axial que se realiza por el hecho mismo que sus dientes son oblicuos.

 

Doble helicoidales.También se les conoce como engranajes “espina de pescado”, debido a que el labrado de sus dientes se asemeja a una forma de “V”, es decir la mitad derecha de los dientes tiene forma helicoidal en un sentido, mientras,  la mitad izquierda tiene forma helicoidal en sentido contrario.

 

Este tipo de engranaje fue inventado por  André Citroën, quien los utilizo en la fabricación de los autos de esta marca. La ventaja que tienen estos engranajes es que corrigen el empuje axial de los engranajes de diente helicoidal sencillo, ya que al tener dientes en diferente sentido, los empujes axiales se anulan entre sí.

 

Su desventaja radica en el gran precio que tienen debido a la dificultad de fabricación.

 

 

EJES PERPENDICULARES

 

Dentro de los engranajes de ejes perpendiculares se encuentran:

 

Helicoidales cruzados.Está conformado por engranajes helicoidales sencillos, donde los ejes de estos se encuentran formando un ángulo de 90°, para lograr un buen acoplamiento.

 

Cónicos de dientes rectos.Estos engranajes se usan sobre todo cuando los ejes de los engranajes forman un ángulo de 90°, pero adamas se cruzan entre sí. La característica de estos engranajes radica en que los dientes son realizados sobre una superficie cónica, lo que facilita el acoplamiento dado el cruce de los ejes, lo que significa que los dientes convergen en el eje del engranaje.

 

La principal desventaja de los engranajes cónicos, en general, radica en que al estar “inclinada” la superficie donde se labran los dientes, la fuerza soportada por el engranaje no es perpendicular al eje, sino en dirección de este.

 

Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90°. Estos engranajes generan más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.

 

Cónicos de dientes helicoidales.Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficie de contacto en los dientes, dada su forma. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Además pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten

 

Cónicos hipoides. Un engranaje hipoide es un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona, obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello máquinas talladoras especiales (Gleason).

 

De rueda y tornillo sinfín. Este tipo de engranajes se observó en el apartado correspondiente, sinfín, en operadores mecánicos.

 

APLICACIÓN ESPECIAL

 

Algunos engranajes tienen una aplicación especial, según su uso. Dentro de ellos encontramos:

 

Planetarios. https://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/animaciones/planetarios.html

Un engranaje planetario es un sistema de engranaje (o tren de engranajes) consistente en uno o más engranajes externos o planetas que rotan sobre un engranaje central o sol. Típicamente, los planetas se montan sobre un brazo móvil o portaplanetas que a su vez puede rotar en relación al sol. Los sistemas de engranajes planetarios pueden incorporar también el uso de un engranaje anular externo o corona, que engrana con los planetas. Otra terminología extendida y equivalente es la que considera el eje central el planeta, siendo los engranajes a su alrededor satélites acoplados por tanto a un portasatélites.

 

Son utilizados por las cajas de cambio automáticas. Estos engranajes están accionados mediante sistemas de mando normalmente hidráulicos o electrónicos que accionan frenos y embragues que controlan los movimientos de los distintos elementos de los engranajes.

 

La ventaja fundamental de los engranajes planetarios frente a los engranajes utilizados por las cajas de cambio manuales es que su forma es más compacta y permiten un reparto de par (fuerza) en distintos puntos a través de los satélites, pudiendo transmitir pares más elevados.

 

https://www.youtube.com/watch?v=C8J0pim_ndY

 

 

Ventajas de un tren epicicloidal:

 

• 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.

 

Interiores. Son variaciones de los engranajes de diente recto, pero a diferencia de estos los dientes se tallan en la superficie interior de un anillo. Por su forma, siempre engranan con engranes pequeños de pocos dientes.

 

Las ventajas que poseen estos engranajes son:

• Acción deslizante disminuida debido a la configuración interior del diente del engranaje.
• El Deslizamiento disminuido se traduce en menos fricción y menos desgaste del diente.
• Los engranajes de Dientes interiores, en algunas aplicaciones, eliminan la necesidad de un Polea.
• Los engranajes de Dientes interiores podrían ser operados en una posición fija o una posición de rotación libre, con un piñón fijo.

De cremallera. Este engranaje, a diferencia de los demás, posee sus dientes sobre una superficie recta y no circular. Este engranaje se estudió en el apartado “cremallera” de operadores mecánicos.

 

FORMA DE TRANSMISIÓN DE MOVIMIENTO

 

Según la forma en que transmiten el movimiento, los engranajes pueden ser:

 

Transmisión simple. Consta de dos piñones básicamente, donde los engranajes giran en sentidos contrarios.

 

Transmisión con engranaje loco. Este sistema está integrado por tres piñones, donde uno de ellos (el engrane o piñón loco) está localizado en el centro del sistema y gira sobre su eje de manera libre, logrando con esto que el sentido de giro del piñón conducido cambie, es decir que los dos piñones principales, conductor y conducida, giren en el mismo sentido.

 

Transmisión compuesta. Tren de engranajes. El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas compuestas, que engranan. Las ruedas compuestas constan de dos o más ruedas dentadas simples solidarias a un mismo árbol o eje. En el caso más sencillo, se usan tres ruedas dentadas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña de una rueda doble engrana con la rueda grande de la rueda doble siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, muy grandes. 

 

VARIACIONES

 

Las dos variaciones más conocidas de los engranajes son:

 

Mecanismo piñón cadena. Este mecanismo ya fue visto en el apartado  “piñón – cadena”

 

Polea dentada. Para la transmisión entre dos ejes que estén separados a una distancia donde no sea económico o técnicamente imposible montar una transmisión por engranajes se recurre a un montaje con poleas dentadas que mantienen las mismas propiedades  que los engranajes es decir, que evitan el patinamiento y mantienen exactitud en la relación de transmisión.

 

VIDEOS DE INTERES

Fabricacion engranaje helicoidal  https://www.youtube.com/watch?v=w9x7BjDhxSs

Engranajes fabricación https://www.youtube.com/watch?v=YrC0KZNmcH4

Caja de cambios https://www.youtube.com/watch?v=tqK0RHDM8PM

Funcionamiento básico del diferencial https://www.youtube.com/watch?v=2Kf1XhGs4Ks

https://www.youtube.com/watch?v=bRiXIcFGOXo

Diferencial moderno