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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA TIPOS DE ENGRANES MECANISMOS Ing. Cesar Adrián Ocón Diaz Ingeniería Mecatrónica Semestre 5 Alumno: Christian Enrique González Robles No. Control: 19131206 2 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA ¿Qué es un engranaje? Un engranaje o engrane es un mecanismo que suele utilizarse para transmitir potencia y transformar el movimiento rotacional. Generalmente se emplea para realizar un cambio en la velocidad o para variar el par a la salida de algún mecanismo que se encuentra rotando. El ejemplo más claro que existe de las aplicaciones de los engranes, es la caja de velocidades de un auto, que en si es un sistema de juegos de engranes que permite permite variar la velocidad y el par de salida dependiendo de lo requerido con la potencia que dispone el motor del automóvil. Los engranes esencialmente son ruedas dentadas de distintos radios que encajan entre sí, y a través de este elemento mecánico, se da la trasmisión de movimiento hacia el resto de mecanismos. Los engranes son empleados de manera basta y amplia en la ingeniería como uno de los elementos mecánicos fundamentales, con la finalidad de transmitir la potencia mecánica de una aplicación a otra. ➢ Torres, J. (24 de Diciembre de 2017). lifeder. Obtenido de ¿Qué es un Engrane? Características Principales: https://www.lifeder.com/que-es-un-engrane/ ➢ MecatrónicaLATAM. (4 de Nayo de 2021). Obtenido de Engranaje: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/mecanica/mecanismos/engranaje/ Tipos de engranes Engrane cilíndrico de diente recto. Estos engranajes de dientes rectos, por su diseño, se emplean para transmitir el giro entre ejes que se posicionan de manera paralela. Por su geometría, en cada instante solo están en contacto un par de dientes. Gracias a esto se deduce que toda la potencia (velocidad, fuerza) se transmite a cada instante mediante una sola pareja de dientes. Por ello, suele emplearse para velocidades pequeñas y medias por cuestiones de integridad estructural de la pieza en sí. La principal ventaja de este tipo de engranaje es que es el más sencillo de todos. Pero, por otro lado, uno de sus otros inconvenientes es que generan bastante ruido, por lo que no sirven para aplicaciones silenciosas. ➢ BIRTLH. (s.f.). Obtenido de Engranajes cilíndricos rectos.: https://ikastaroak.ulhi.net/edu/es/DFM/DPM/DPM01/es_DFM_DPM01_Contenidos/webs ite_431_engranajes_cilndricos_rectos.html# ➢ COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. (s.f.). COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. Obtenido de Tipos de engranajes y sus aplicaciones: https://clr.es/blog/es/tipos-de- engranajes-y-sus-aplicaciones/ Engrane cilíndrico de diente helicoidal Los engranes helicoidales, por su diseño particular, pueden utilizarse para transmitir movimiento entre ejes paralelos o no paralelos. El ángulo de la hélice debe ser el mismo en ambos engranes para que puedan encajar de manera adecuada. Destacando que uno debe de tener la hélice en un sentido, y el otro hacia el lado opuesto. 3 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA Como ventaja principal que tiene sobre los de dientes rectos es la capacidad para transmitir cargas pesadas a altas velocidades. Esto gracias al embonado gradual de sus dientes y a que la transferencia de fuerza entre dientes se hace de una manera realmente uniforme de engrane a engrane. Nuevamente gracias a su diseño, estos engranajes pueden transmitir potencia a engranes que se encuentran posicionados perpendicularmente, siempre y cuando se utilice la inclinación adecuada de la hélice. ➢ Marín, F. T. (03 de Febrero de 2008). Mecapedia. Obtenido de Engranaje Cilíndrico Helicoidal: http://www.mecapedia.uji.es/engranaje_cilindrico_helicoidal.htm ➢ Moretón, D. H. (31 de Julio de 2015). David Hernáez, apuntes ITI. Obtenido de Engranes helicoidales: Introducción: https://dhernaez73.wordpress.com/2015/07/31/engranes-helicoidales-introduccion/ Engrane cónico Los engranajes cónicos son aquellos que utilizan dos ruedas dentadas con forma cónica para transmitir la potencia entre ejes posicionados de manera perpendicular, o en ángulos diferentes a 90 grados entre sí. La forma de los dientes de un engranaje cónico puede variar según su uso y diseño, puede ser recta o helicoidal, a la que se conoce también como hélice cónica. Los dientes de un engranaje cónico suelen ser de diferentes formas y dependiendo de la aplicación es la forma a utilizar. Engranajes cónicos de dientes rectos Permiten una transmisión de movimiento entre ejes particularmente perpendiculares, generalmente en ángulo recto, pero puede cambiar de ángulo según se necesite, por medio de superficies cónicas. Entre sus características principales tenemos: • Utilizados para reducción de velocidad con ejes de 90°. • Generan más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. Engranajes cónicos helicoidales Permite que la trasmisión de movimiento se dé en ejes que se cortan a 90 grados, así como en aquellos de ángulos distintos a 90. Entre las características del engranaje cónico helicoidal: • Se utilizan comúnmente para reducción de velocidad con ejes de 90°. • Genera menos ruido, se puede considerar en cierta medida silencioso. • Presenta mayor superficie de contacto, comparando con el engranaje cónico de dientes rectos. 4 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA ➢ COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. (s.f.). COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. Obtenido de ¿Qué es un engranaje cónico y cómo funciona?: https://clr.es/blog/es/engranaje-conico-como-funciona/ ➢ MecatrónicaLATAM. (06 de Mayo de 2021). Obtenido de Engranajes cónicos: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/mecanica/mecanismos/engranaje/engr anajes-conicos/ Engranaje de Tornillo Sin fin Es un tipo de engranaje en el que una de las ruedas se ha generado en un tornillo (que puede ser de un único diente) y embona con otro engrane (habitualmente denominada corona). El principio de su funcionamiento es muy simple, por cada vuelta del tornillo, el otro engranaje girará un solo diente, o lo que es igual que, para que el engrane dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engrane. El tornillo es considerado un engrane con un solo diente que ha sido formado de manera helicoidal. Los engranajes de tornillo sinfín se utilizan habitualmente en uno de los tres casos siguientes: • Cuando se desea reducir enormemente la velocidad de salida (o incrementar el par de salida). • Cuando se desea transmitir potencia entre ejes que se cruzan. • Cuando se desea diseñar una transmisión irreversible (autoblocante). ➢ Marín, F. T. (07 de Julio de 2014). Mecapedia. Obtenido de Engranaje de tornillo sinfín: http://www.mecapedia.uji.es/engranaje_de_tornillo_sinfin.htm ➢ Pulido, A. (19 de Marzo de 2009). APRENDEMOS TECNOLOGÍA. Obtenido de El tornillo sinfín y la rueda dentada: https://aprendemostecnologia.org/2009/03/19/el-tornillo-sinfin-y-la- rueda-dentada/ Engrane cónico Hipoidal El engranaje cónico hipoidal pertenece a un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes. Gracias a esto, suelen ser piezas que tienen un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona, por lo que permite esto una mayor robustez en la transmisión. Por lo anterior se emplean, en muchos casos, en el momento en el que las velocidades sobrepasan las 1.000 revoluciones por minuto. A pesar de eso, también son realmente útiles para aplicaciones de baja velocidad que requieren una suavidad de movimiento extremo o un funcionamiento silencioso. 5 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA En las cajas de engranajes multietapa, losengranajes hipoides se utilizan a menudo para la etapa de salida, en la que se requieren velocidades más bajas y pares de giro más elevados. Su aplicación más común de las cajas de cambios hipoides es en la industria automotriz, donde se utilizan en ejes traseros, especialmente para camiones grandes. Entre sus desventajas encontramos que son muy ruidosos si no tienen buena lubricación o al ser operados en altas velocidades. Además de que pueden producir vibraciones. ➢ COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. (s.f.). COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. Obtenido de ¿Qué es un engranaje cónico y cómo funciona?: https://clr.es/blog/es/engranaje-conico-como-funciona/ ➢ MecatrónicaLATAM. (06 de Mayo de 2021). Obtenido de Engranajes cónicos: https://www.mecatronicalatam.com/es/tutoriales/mecanica/mecanismos/engranaje/engr anajes-conicos/ Engrane de dientes internos Son similares al engranaje recto, aunque la diferencia fundamental es que sus dientes no están tallados en el exterior, sino en la parte interna del engranaje. Un piñón impulsa los engranajes interiores y mantiene el sentido de la velocidad angular. ➢ COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. (s.f.). COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. Obtenido de Tipos de engranajes y sus aplicaciones: https://clr.es/blog/es/tipos-de-engranajes-y- sus-aplicaciones/ Sistema Piñón-Cremallera. Es un mecanismo compuesto por un engrane de dientes rectos llamado piñón, el cual embona en una barra dentada llamada cremallera. Gracias a esto, este mecanismo permite que se pueda convertir el movimiento giratorio continuo, en movimiento lineal continuo. Además, este sistema es reversible, lo que significa que, dependiendo del sentido de rotación del piñón, el movimiento lineal en la cremallera puede ser en un sentido o en otro de manera indistinta según se requiera. Este sistema tiene varias aplicaciones, siendo la más fácil de identificar formar parte de la dirección de un automóvil. El volante y la columna de dirección transmiten la fuerza que aplica el conductor al engranaje de dirección. Éste reduce la velocidad de giro del volante, transmitiendo la fuerza a la conexión de dirección que transmite los movimientos a las ruedas motrices. El engranaje de dirección piñón-cremallera provoca las rotaciones de un engranaje (piñón) en el extremo del eje principal que enganchan con los dientes que son apoyados en una barra (cremallera) transformándose así el giro original en un movimiento de vaivén de izquierda a derecha. 6 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA Otra aplicación de este mecanismo que permite el desplazamiento de ascenso y descenso del cuerpo de un tornillo de banco, o de microscopios y proyectores consiguiendo movimientos de gran precisión. ➢ SEAS, B. (06 de Agosto de 2019). Blog SEAS. Obtenido de El Sistema Piñón-Cremallera: https://www.seas.es/blog/diseno_mecanico/el-sistema-pinon-cremallera/ ➢ Murcia, R. (10 de Septiembre de 2021). Repuestos Murcia. Obtenido de Sistema de piñ{on y cremallera: Definición y funciones: https://repuestosmurcia.com/sistema-pinon- cremallera/ Engranaje de espina de pescado, o doble Helicoidal Conocidos comúnmente como de espina de pescado o simplemente como doble helicoidal, debido a que incorporan un juego de dos engranes helicoidales colocados opuestamente, uno al lado del otro. Algunos de ellos pueden tener una pequeña ranura entre ambos juegos de dientes, pero eso depende en gran medida del diseño y del uso de este tipo de engrane, por lo que no es estrictamente necesario. Estos se utilizan esencialmente para lo mismo que los helicoidales simples, pero, con la única diferencia que este tipo de engranaje elimina en gran medida el empuje axial que se genera en los simples. Como algunas de sus ventajas principales tenemos que: • Los dientes en ángulo operan de forma tal, que su contacto siempre es más gradual, por ello, permiten que el funcionamiento del engrane se ejecute de forma más suave y silenciosa comparado con los engranajes rectos o ruedas dentadas. • Los helicoidales son más duraderos y son ideales para aplicaciones de alta carga, ya que tienen más dientes en contacto y pueden distribuir mejor la carga, asegurando mayor integridad en la pieza. • Además de que son capaces de transmitir movimiento y potencia, ya sea entre los ejes paralelos o ejes perpendiculares. Por su parte, cuenta también con algunas desventajas que son bastante importantes a la hora de considerarlos: • Cuenta con cierto empuje resultante a lo largo del eje del engranaje, que necesita ser acomodado por cojinetes de empuje adecuados. • Así cómo que hay un mayor grado de deslizamiento de fricción entre los dientes. Por lo que esto propicia un mayor desgaste al trabajar y la necesidad de sistemas de engrase o lubricación. • Mayor costo de fabricación que los engranajes rectos debido a su diseño particularmente complejo. 7 viernes, 19 de noviembre de 2021 INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA LAGUNA ➢ COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. (s.f.). COMPANÍA LEVANTINA DE REDUCTORES. Obtenido de ¿Engranajes helicoidales o engranajes rectos?: https://clr.es/blog/es/engranajes-rectos-engranajes-helicoidales/ ➢ Ingeniería Mecafenix. (22 de Marzo de 2019). Ingeniería Mecafenix. Obtenido de ¿Qué es un engrane y qué tipos existen?: https://www.ingmecafenix.com/mecanica/tipos-de- engrane/ Engranaje planetario En si no es una pieza por sí misma, sino que, es un sistema de engranajes que permite hacer varias desmultiplicaciones con un solo juego de engranajes. Lo que en palabras más simples quiere decir que es un juego de engranajes que sirven como reductores, que según como se conecten, otorgan mayores o menores relaciones de reducción dentro de un mismo cuerpo de transmisión compacto. Un engranaje planetario o epicicloidal está formado por uno o más engranajes externos o satélites que rotan sobre un engranaje central o planeta. Por lo general, los satélites van montados sobre un brazo móvil que les permite, también, rotar en relación al engranaje central (planeta). Estos sistemas pueden incorporar también un engranaje externo, llamado corona, que engrana con los satélites. Este tipo de sistema de engranes se utiliza muy comúnmente en los casos donde el espacio y el peso son un problema, pero, que, a su vez, se necesita una gran cantidad de reducción de velocidad y aumento considerable del torque. Por ello este tipo de sistemas es ampliamente utilizado, sobre todo, en industrias en las que se utiliza maquinaria realmente pesada, y lo más importante ahí es el torque suministrado. Se puede encontrar en vehículos y maquinaria tales como, tractores y equipos de construcción. Además de motores de turbina, transmisiones automáticas e incluso destornilladores eléctricos. Los sistemas de engranajes planetarios pueden producir una gran cantidad de torque porque la carga se comparte entre múltiples engranajes planetarios. Esta disposición también crea más superficies de contacto y un área de contacto más grande entre los engranajes que un sistema de engranaje de eje paralelo tradicional. Debido a esto, en la carga se distribuye de manera más uniforme y, por lo tanto, los engranajes son más resistentes al daño. ➢ Blog SEAS. (04 de Marzo de 2015). Blog SEAS. Obtenido de Qué es el engranaje epicicloidal y sus aplicaciones: https://www.seas.es/blog/diseno_mecanico/el-engranaje-epicicloidal- y-aplicaciones/ ➢ km77. (s.f.). km77. Obtenido de Engranaje planetario o epicicloidal: https://www.km77.com/glosario/engrplan ➢ INGENIERIA Y MECANICA AUTOMOTRIZ. (17 de Marzo de 2020). INGENIERÍA Y MECÁNICA AUTOMOTRIZ. Obtenido de ¿Qué son los engranajes planetarios y cómo funcionan?: https://www.ingenieriaymecanicaautomotriz.com/que-son-los-engranajes-planetarios-y- como-funcionan/
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