Una guía de engranajes: 7 engranajes, sus características y cómo funcionan

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Sin engranajes, moverse no sería tan fácil como lo es. Estos componentes de ingeniería podrían llamarse los héroes silenciosos de nuestra vida cotidiana, ya que realizan sus actividades dentro de máquinas que se llevan todo el crédito por su arduo trabajo.

Aquí hay una breve descripción de los diferentes tipos de engranajes y para qué se utilizan, para cualquier ingeniero en ciernes, o cualquiera que busque refrescar sus conocimientos y ponerse en marcha, literal y figurativamente hablando.

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Los engranajes rectos son uno de los tipos de engranajes más comunes que existen. Tienen superficies de paso cilíndricas y pertenecen al grupo de engranajes de ejes paralelos. Tienen una línea de dientes que es recta y paralela al eje.

Los engranajes rectos se usan comúnmente porque se pueden producir con relativa facilidad mientras se logra una precisión de alto rendimiento. El más grande del par engranado se llama engranaje (en la imagen de arriba) y el más pequeño se llama piñón. Por lo general, se usan para aumentar o disminuir el torque en máquinas como lavadoras, secadoras de ropa, destornilladores, relojes despertadores de cuerda y licuadoras.

De manera similar a los engranajes rectos, los engranajes helicoidales se utilizan con ejes paralelos. También son engranajes cilíndricos con líneas de dientes sinuosas. Sin embargo, son una mejora definitiva en términos de diseño sobre el engranaje recto. A diferencia de los engranajes rectos, los bordes delanteros de los dientes en los engranajes helicoidales no son paralelos al eje de rotación, sino que están colocados en ángulo.

Este engrane suave de los dientes significa que los engranajes pueden transmitir cargas más altas y son más silenciosos que los engranajes rectos, que pueden ser ruidosos a velocidades más altas. Como estos engranajes crean una fuerza de empuje en la dirección axial, requieren el uso de cojinetes de empuje. Se utilizan en máquinas como ascensores y en la automatización de fábricas.

Los engranajes cónicos tienen la apariencia de un cono al que se le ha cortado la parte superior. Dentro de la familia de engranajes cónicos, hay varios subconjuntos diferentes, que incluyen engranajes cónicos helicoidales, engranajes cónicos rectos, engranajes cónicos en espiral y engranajes cónicos de inglete.

Los engranajes cónicos se utilizan para transmitir fuerza entre dos ejes que se cruzan en un punto específico. Se utilizan en transmisiones diferenciales, como las de un automóvil que gira en las curvas, ya que pueden transmitir potencia a dos ejes que giran a diferentes velocidades.

Los engranajes cónicos en espiral son engranajes cónicos que tienen líneas de dientes curvas. De manera similar a los engranajes helicoidales en comparación con los engranajes rectos, la curvatura permite una mayor relación de contacto entre dientes, lo que significa que los engranajes cónicos en espiral son más eficientes que los engranajes cónicos estándar; son más fuertes, menos ruidosos y vibran menos.

¿Por qué los engranajes cónicos en espiral no han desplazado completamente el uso de engranajes cónicos estándar? Los engranajes cónicos en espiral son más difíciles de producir y, en algunos usos, también pueden crear un empuje no deseado en direcciones axiales, debido a los dientes curvos.

El "gusano" del engranaje helicoidal se refiere a una forma de tornillo cortada en un eje al que se une el engranaje de acoplamiento, o rueda helicoidal. Debido al contacto deslizante de las superficies de los engranajes, generalmente se utiliza un material duro para el tornillo sinfín, a fin de reducir la fricción. Aunque el contacto deslizante significa que los engranajes helicoidales no son increíblemente eficientes, su rotación es muy suave y silenciosa. Como tales, a menudo se utilizan para aplicaciones industriales, equipos pesados ​​y, a veces, bienes de consumo.

Los engranajes helicoidales proporcionan relaciones de reducción muy altas y, a menudo, se bloquean automáticamente, ya que no pueden funcionar en la dirección inversa. Esta característica inherente los convierte en una opción segura para usar en ciertos tipos de maquinaria. Un ejemplo común de un engranaje helicoidal autoblocante es el cabezal de afinación de la máquina que se encuentra en muchos instrumentos de cuerda, incluida la guitarra.

Los engranajes de corona, también conocidos como engranajes contrapuestos, son un tipo de engranaje cónico cuyos dientes se proyectan en ángulo recto con respecto al plano de la rueda. Esto hace que los dientes se parezcan a las puntas de una corona, lo que le da su nombre al engranaje. A diferencia de los engranajes cónicos cónicos, los engranajes de corona son cilíndricos. Se pueden combinar con otros engranajes cónicos o engranajes rectos, según el diseño del diente.

Los engranajes de corona se utilizan normalmente para aplicaciones en las que se requieren engranajes de baja emisión de ruido. Una corona dentada utilizada con obstrucciones entrelazadas de una cremallera permite que la rueda ruede junto con la cremallera incluso si tiene que ir cuesta arriba o hacia los lados. Se utilizan para trenes en vías cuesta arriba, montañas rusas, puertas con cerradura en vías y volantes de automóviles.

Probablemente no tengamos que decirle por qué el sol y el engranaje planetario se llaman así. El movimiento de su volante que imita la órbita permite que el engranaje solar y el planetario conviertan el movimiento alternativo en movimiento giratorio. Es por eso que James Watt lo usó en sus primeras máquinas de vapor.

En la ilustración de arriba, el sol es amarillo, el planeta es rojo, mientras que el brazo alternativo es azul, el volante es verde y el eje de transmisión es gris. Los engranajes solares y planetarios son un ejemplo de engranajes epicicloidales, o engranajes planetarios, en los que el centro de un engranaje gira alrededor del centro de otro. Se utilizan en cualquier cosa, desde sacapuntas hasta motores de locomotoras.