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

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Sin engranajes, desplazarse no sería tan fácil como es. Estos componentes de ingeniería podrían considerarse 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.

A continuación se ofrece una breve descripción general de los diferentes tipos de engranajes y para qué se utilizan, para cualquier ingeniero en ciernes o cualquiera que busque repasar 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 recta y paralela al eje.

Los engranajes rectos se utilizan comúnmente porque se pueden producir con relativa facilidad y al mismo tiempo lograr una alta precisión de rendimiento. El más grande del par que engrana se llama engranaje (en la foto de arriba) y el más pequeño se llama piñón. Por lo general, se utilizan para aumentar o disminuir el torque en máquinas como lavadoras, secadoras de ropa, destornilladores, despertadores de cuerda y licuadoras.

Al igual que los engranajes rectos, los engranajes helicoidales se utilizan con ejes paralelos. También son engranajes cilíndricos con dientes sinuosos. Sin embargo, suponen una clara mejora en términos de diseño con respecto al engranaje recto. A diferencia de los engranajes rectos, los bordes de ataque de los dientes de los engranajes helicoidales no son paralelos al eje de rotación, sino que están colocados en ángulo.

Este suave engranaje 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 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, existen varios subconjuntos diferentes, incluidos 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 toma 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 relación de contacto de los dientes más alta, 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 está unido el engranaje correspondiente, o rueda helicoidal. Debido al contacto deslizante de las superficies del engranaje, generalmente se utiliza un material duro para el tornillo sin fin, 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, se utilizan a menudo para aplicaciones industriales, equipos pesados ​​y, a veces, bienes de consumo.

Los engranajes helicoidales proporcionan relaciones de reducción muy altas y, a menudo, son autoblocantes, 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 engranaje helicoidal autoblocante es el cabezal de afinación mecánico 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 da 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 de los dientes.

Los engranajes de corona se utilizan normalmente para aplicaciones donde se requieren engranajes que emitan poco ruido. Una corona dentada utilizada con las obstrucciones entrelazadas de una cremallera permite que el engranaje 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, cerraduras de puertas en vías y volantes de automóviles.

Probablemente no tengamos que decirle por qué el engranaje solar y planetario se llama así. El movimiento de su volante que imita la órbita permite que el engranaje solar y planetario convierta el movimiento alternativo en movimiento giratorio. Por eso James Watt lo utilizó 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 engranaje epicicloidal, o engranaje planetario, en el que el centro de un engranaje gira alrededor del centro de otro. Se utilizan en cualquier cosa, desde sacapuntas hasta motores de locomotoras.