Engranaje
Un engranaje es una pieza circular giratoria de una máquina que tiene dientes cortados o, en el caso de una rueda dentada o rueda dentada, dientes insertados (llamados dientes), que engranan con otra pieza dentada (compatible) para transmitir (convertir) el par y la velocidad. El principio básico detrás del funcionamiento de los engranajes es análogo al principio básico de las palancas. Un engranaje también puede conocerse informalmente como diente. Los dispositivos con engranajes pueden cambiar la velocidad, el par y la dirección de una fuente de energía. Los engranajes de diferentes tamaños producen un cambio en el par, creando una ventaja mecánica, a través de su relación de transmisión, por lo que pueden considerarse una máquina simple.
Ventajas del equipo
Al utilizar trenes de engranajes, se puede obtener una gran relación de velocidad con un espacio mínimo.
Se utilizan para transmitir movimiento a través de pequeñas distancias centrales de ejes.
Utilizando sistemas de engranajes, podemos transmitir movimiento entre ejes que se cruzan no paralelos.
Los engranajes son mecánicamente fuertes, por lo que se pueden levantar cargas más altas.
Se utilizan para grandes reducciones de velocidad y para transmisión de par.
Se utilizan para accionamiento positivo, por lo que su relación de velocidad permanece constante.
Los engranajes se utilizan para la transmisión de HF grandes.
Los engranajes sólo requieren lubricación, por lo que requieren menos mantenimiento.
Tienen una larga vida útil, por lo que el sistema de engranajes es muy compacto.
Por qué elegirnos
Soluciones personalizadas:Entendemos que cada aplicación tiene requisitos únicos y nuestro equipo puede trabajar con usted para desarrollar ruedas dentadas personalizadas adaptadas a sus necesidades específicas. Ya sea que esté buscando un fabricante confiable de piñones personalizados que satisfaga sus demandas específicas, tenemos los conocimientos y la experiencia para brindarle las soluciones de alta calidad que necesita.
Seguro de calidad:Estamos orgullosos de ofrecer ruedas dentadas de la más alta calidad, precisión y rendimiento. Nuestros productos se someten a pruebas rigurosas para garantizar que cumplan o superen los estándares de la industria.
Apoyo técnico:Nuestro equipo experimentado está listo para ayudarlo con la selección de productos, orientación de instalación y cualquier consulta técnica que pueda tener.
Áreas de aplicación:Las ruedas dentadas se utilizan ampliamente en diversas industrias, incluidos sistemas transportadores, maquinaria de embalaje, equipos agrícolas y más.
Tipos de engranajes
Los siguientes son los diferentes tipos de engranajes.
Engranaje interno
Estas ruedas de piñón se utilizan junto con ruedas dentadas exteriores y tienen dientes tallados en porciones de cilindros y conos. Se utilizan en transmisiones de engranajes planetarios y conexiones tipo engranaje para ejes. Este tipo de engranajes tiene un inconveniente: un número variable de engranajes interiores y exteriores que deben gestionarse debido a impedancias como la involuta y la trocoide.
Engranaje de inglete
Los engranajes afilados que tienen una relación de velocidad de uno se denominan engranajes de inglete. Se emplean para cambiar la dirección de la transmisión de potencia sin alterar la velocidad. Hay engranajes de inglete rectos y en espiral. Debido a que los engranajes de inglete en espiral crean fuerza de empuje en la dirección axial, se deben tener en cuenta los cojinetes de empuje al emplearlos. Cualquier engranaje de inglete que tenga un ángulo de eje distinto del estándar de 90 grados se denomina engranaje de inglete angular.
Engranaje de tornillo
Los tornillos sin fin y las ruedas helicoidales son las dos partes de este tipo de engranaje. El gusano es un eje cortado con forma de tornillo y la rueda helicoidal es el engranaje acoplado. Como resultado del uso de diversos materiales, hay menos fricción cuando las superficies se deslizan una sobre otra y entran en contacto. El tornillo sin fin está fabricado de un material duro, mientras que la rueda helicoidal está hecha de un material blando.
Engranaje de tornillo
Los engranajes helicoidales son dos engranajes helicoidales de direcciones idénticas montados en ejes cuasi no paralelos que tienen un ángulo de torsión de 45 grados. Tienen poca capacidad de carga y no son apropiados para grandes transmisiones de potencia ya que el contacto de los dientes es un punto. Cuando se emplean engranajes helicoidales, la lubricación es importante porque el deslizamiento de las superficies de los dientes transfiere potencia. No existen limitaciones en las posibles combinaciones de dientes.
Engranaje cónico en espiral
Los engranajes cónicos con líneas de dientes dobladas se conocen como engranajes cónicos en espiral. Superan a los engranajes cónicos rectos en términos de eficiencia, resistencia, vibración y ruido debido a su mayor relación de contacto entre dientes. Sin embargo, son más difíciles de crear. Además, los dientes curvados proporcionan tensiones de empuje en dirección axial. El engranaje cónico cero es el engranaje cónico en espiral con el ángulo de torsión más pequeño.
Engranaje cónico
Los engranajes cónicos parecen conos y se utilizan para transferir fuerza entre dos ejes que se cruzan en un solo punto (ejes que se cruzan). Un cono sirve como superficie de paso de un engranaje cónico y los dientes se cortan a lo largo del cono. Entre los distintos tipos de engranajes cónicos se encuentran los engranajes cónicos lineales, los engranajes cónicos helicoidales, los engranajes de inglete, los engranajes cónicos en ángulo, los engranajes de corona y los engranajes hipoides.
Mecanismo de engranaje
Una cremallera es un conjunto de dientes formados y de tamaño uniforme que están espaciados uniformemente a lo largo de una superficie nivelada o una varilla recta. Una cremallera es un engranaje en forma de cilindro con un radio cilíndrico de paso infinito. Transforma el impulso de rotación en movimiento lineal engranando con un piñón de engranaje esférico. Los dos tipos de cremalleras que presentan líneas de dientes rectos son las cremalleras de boca recta y las cremalleras de dientes helicoidales. Es factible unir cremalleras extremo con extremo fresando los extremos de las cremalleras.
Engranaje recto
Los engranajes rectos son engranajes cilíndricos con una línea de dientes recta y paralela al eje y son un subconjunto del grupo de engranajes de eje paralelo. Los engranajes más populares son los engranajes rectos porque tienen un alto grado de precisión y pueden producirse con facilidad. Tienen la característica de estar libres de cargas axiales (carga de empuje). El más grande de los dos que engrana se denomina engranaje y el más pequeño, piñón.
Engranaje helicoidal
Al igual que los engranajes rectos, los engranajes helicoidales son engranajes cilíndricos con líneas de dientes sinuosos que se utilizan con ejes paralelos. Son útiles para aplicaciones de alta velocidad porque ofrecen mayor silencio, mejor engranaje de dientes que los engranajes rectos y pueden transferir pesos más pesados. Se requieren cojinetes de empuje cuando se emplean engranajes helicoidales porque producen fuerza de empuje en la dirección axial. Dado que los engranajes helicoidales tienen un giro hacia la derecha y hacia la izquierda, un par engranado requiere engranajes con la mano opuesta.
Engranajes helicoidales dobles
Los engranajes helicoidales dobles son un tipo de engranaje helicoidal en el que dos caras helicoidales están dispuestas una al lado de la otra, separadas por un espacio. Los ángulos de hélice en cada cara son idénticos pero en oposición. Al utilizar un conjunto de engranajes de doble hélice, se eliminan las cargas de empuje y se aumenta la posibilidad de una superposición aún mayor de los dientes y un funcionamiento más suave. Al igual que el engranaje helicoidal, las transmisiones por engranajes cerrados a veces emplean engranajes helicoidales gemelos.
¿Por qué necesitamos engranajes?
Los engranajes son un dispositivo extremadamente importante para transmitir la rotación de un eje a otro. Por lo tanto, los engranajes pueden ajustar la velocidad de salida de un eje. Suponga que tiene un motor que gira a 100 revoluciones por minuto y solo quiere que gire a 50. Se puede usar un sistema de engranajes para reducir la velocidad de modo que el eje de salida gire a la mitad de la velocidad del motor.
Además, los engranajes se utilizan ampliamente en circunstancias de alta carga porque sus dientes permiten un control más fino y discreto del movimiento y la fuerza de un eje. Por ejemplo, si la segunda rueda de un conjunto de engranajes tiene más dientes que la primera, gira más lento pero con más fuerza que la primera. Los engranajes también ofrecen una ventaja sobre la mayoría de los sistemas de poleas a este respecto.
Cuando dos engranajes engranan, el segundo gira en la dirección opuesta. Por ejemplo, la caja de cambios ubicada en el centro del eje trasero de un vehículo con tracción trasera emplea un engranaje cónico en forma de cono para cambiar la potencia del eje de transmisión 90 grados y girar las ruedas traseras.
Materiales utilizados para engranajes
Los materiales comunes utilizados para los engranajes incluyen:
Acero- Para los engranajes se utilizan muy comúnmente diferentes tipos de acero. Algunos ejemplos incluyen acero al carbono, acero aleado y acero cementado. El acero es duradero, resistente y capaz de soportar cargas pesadas.
Hierro fundido- El hierro fundido gris es otro material común para algunas aplicaciones de engranajes. Es fuerte y resistente a la abrasión.
Nylon- A veces se utilizan engranajes de nailon u otros plásticos/polímeros cuando el peso ligero o la reducción de ruido son importantes. Son autolubricantes.
Aluminio- Se pueden utilizar engranajes de aluminio livianos cuando el peso es una preocupación principal. Las aleaciones de aluminio son fuertes pero pueden no durar tanto como el acero en algunas aplicaciones.
Latón- Ocasionalmente utilizado para engranajes. El latón es más resistente a la corrosión que el acero y autolubricante. Pero no tan fuerte como el acero.
Materiales compuestos- Los plásticos reforzados con fibra y otros compuestos están ganando popularidad para determinadas aplicaciones de engranajes. Pueden diseñarse para ofrecer resistencia y resistencia al desgaste.
Cerámica- Los materiales cerámicos avanzados como el carburo de silicio proporcionan una dureza y resistencia al desgaste excepcionales, pero son muy frágiles. Utilizado en ambientes hostiles.
Compuestos de matriz metálica- Incluir aleaciones reforzadas con cerámica para proporcionar la resistencia del metal con la dureza/resistencia a la corrosión de la cerámica.
Características del diseño de engranajes
Los engranajes están disponibles en una variedad de diseños, construcciones y configuraciones para adaptarse a una amplia gama de industrias y aplicaciones. Estas diversas características permiten clasificar y categorizar los engranajes de varias maneras diferentes, que incluyen:
Forma de engranaje
● Diseño y construcción de dientes de engranajes.
● Configuración de ejes de engranajes
● Forma del engranaje
La mayoría de los tipos de engranajes son circulares, es decir, los dientes del engranaje están dispuestos alrededor de un cuerpo de engranaje cilíndrico con una cara circular, pero también hay disponibles algunos engranajes no circulares. Estos engranajes pueden tener caras elípticas, triangulares y cuadradas.
Los dispositivos y sistemas que emplean engranajes circulares experimentan constancia en las relaciones de transmisión (es decir, la relación entre la salida y la entrada) expresadas, tanto para la velocidad de rotación como para el par. La constancia de la relación de transmisión significa que dada la misma entrada (ya sea velocidad o par), el dispositivo o sistema proporciona consistentemente la misma velocidad y par de salida.
Por otro lado, los dispositivos y sistemas que emplean engranajes no circulares experimentan relaciones de velocidad y par variables. La velocidad y el par variables permiten que los engranajes no circulares cumplan requisitos de movimiento especiales o irregulares, como aumentar y disminuir alternativamente la velocidad de salida, múltiples velocidades y movimiento inverso. Además, los engranajes lineales, como las cremalleras, pueden convertir el movimiento de rotación del engranaje impulsor en el movimiento de traslación (o una combinación de movimiento de traslación y rotación) del engranaje impulsado.
Los dientes de los engranajes también se conocen como ruedas dentadas, de ahí que a un engranaje también se le llame con el término algo arcaico de rueda dentada. Mientras que en la sección anterior, los engranajes se clasificaron según la forma general del cuerpo del engranaje, esta sección describe las características relacionadas con el diseño y la construcción de sus dientes (es decir, dientes). Hay varias opciones comunes de diseño y construcción disponibles para los dientes de engranajes, que incluyen:
● Estructura de los dientes
● Colocación de los dientes
● Perfil del diente
● Estructura de los dientes del engranaje
Dependiendo de la estructura del engranaje, los dientes del engranaje se cortan directamente en la pieza en bruto del engranaje o se insertan como componentes conformados separados en la pieza en bruto del engranaje. Para la mayoría de las aplicaciones, una vez que un engranaje sucumbe a la fatiga, se puede reemplazar en su totalidad. Sin embargo, la ventaja de emplear engranajes con componentes de dientes separados es la capacidad de reemplazar individualmente los dientes a medida que cada uno se fatiga, en lugar de reemplazar todo el componente del engranaje. Esta capacidad puede ayudar a reducir el costo total de reemplazo de engranajes con el tiempo, ya que los engranajes individuales están disponibles a un costo menor en comparación con el de un engranaje completo. Además,
permite retener y conservar cuerpos de engranajes especializados, personalizados o difíciles de encontrar.
Colocación de los dientes del engranaje
Los dientes del engranaje se cortan o insertan en la superficie exterior o interior del cuerpo del engranaje. En los engranajes externos, los dientes se colocan en la superficie exterior del cuerpo del engranaje, apuntando hacia afuera desde el centro del engranaje. Por otro lado, en los engranajes internos, los dientes se colocan en una superficie interior del cuerpo del engranaje, apuntando hacia adentro, hacia el centro del engranaje. En pares acoplados, la ubicación de los dientes del engranaje en cada uno de los cuerpos del engranaje determina en gran medida el movimiento del engranaje impulsado.
Cuando ambos engranajes en un par acoplado son del tipo externo, el engranaje impulsor y el engranaje conducido (y su respectivo eje o componente base) giran o se mueven en direcciones opuestas. Si una aplicación requiere que la entrada y la salida giren o se muevan en la misma dirección, normalmente se emplea un engranaje loco (es decir, un engranaje colocado entre el engranaje impulsor y el engranaje conducido) para cambiar la dirección de rotación del engranaje conducido.
Si uno del par de engranajes acoplados es un engranaje interno y el otro es un engranaje externo, tanto el engranaje impulsor como el engranaje conducido giran en la misma dirección. Este tipo de configuración de par de engranajes elimina la necesidad de un engranaje loco en aplicaciones que requieren la misma dirección de rotación en el engranaje impulsor y conducido. Además, las configuraciones que emplean un par de engranajes interno-externo son adecuadas para aplicaciones con espacio limitado o restringido, ya que los engranajes y sus componentes de eje o base pueden colocarse más juntos de lo que es posible con un par de engranajes comparable exclusivamente externo.
El perfil de los dientes de un engranaje se refiere a la forma de la sección transversal de los dientes del engranaje e influye en una variedad de características de rendimiento del engranaje, incluida la relación de velocidad y la fricción experimentada. Si bien hay una gran cantidad de perfiles de dientes disponibles para el diseño y construcción de engranajes, se emplean tres tipos principales de perfiles de dientes: involuta, trocoide y cicloide.
Los dientes de los engranajes de involuta siguen una forma designada por la curva de involuta de un círculo, que es un lugar formado por el punto final de una línea imaginaria tangente al círculo base a medida que la línea rueda a lo largo de la circunferencia del círculo. En toda la industria, la mayoría de los engranajes producidos emplean el perfil de diente involutivo tanto por su facilidad de fabricación como por su suavidad de funcionamiento. En comparación con algunos de los otros perfiles, el perfil de espiral consta de menos curvas, lo que simplifica la fabricación de los dientes de los engranajes de espiral y, en consecuencia, abarata el equipo de fabricación necesario, lo que reduce el coste total de producción. La ventaja de los dientes de los engranajes involutivos radica en la constancia del ángulo de presión durante todo el engrane del engranaje y la capacidad de tolerar variaciones en el espaciado de los centros de los engranajes sin afectar la constancia de la relación de transmisión para el par y la velocidad. La constancia del ángulo de presión permite que los engranajes de espiral funcionen más suavemente que los engranajes con otros perfiles de dientes y la tolerancia de variación permite una mayor flexibilidad dentro de las especificaciones de diseño del engranaje.
A diferencia de una curva involuta donde la línea rueda a lo largo de la circunferencia de un círculo, una curva trocoide es un lugar formado por un punto a una distancia fija (a) del centro de un círculo con un radio dado (r) a medida que el círculo avanza. Una línea recta. Las trocoides son una categoría general de curvas que incluyen las cicloides.
● Si un
● si a=r, entonces la curva formada es una cicloide
● if a>r, entonces la curva formada es una cicloide prolata
En comparación con el perfil de dientes de engranajes involutivos, estos perfiles rara vez se emplean para el diseño y construcción de engranajes, excepto para su uso en aplicaciones especializadas. Por ejemplo, los engranajes trocoidales se emplean a menudo en bombas y los engranajes cicloidales en sopladores de presión y relojes. A pesar de sus aplicaciones limitadas, los perfiles trocoidal y cicloidal ofrecen algunas ventajas sobre el perfil involuta, incluida una mayor durabilidad de los dientes y la eliminación de interferencias.
Configuración de ejes de engranajes
La configuración de los ejes de un engranaje se refiere a la orientación de los ejes (a lo largo de los cuales se encuentran los ejes de los engranajes y alrededor de los cuales giran los engranajes) entre sí. Hay tres configuraciones de ejes principales empleadas por los engranajes:
● Paralelo
● Intersección
● No paralelos, no intersecantes
Configuraciones de engranajes paralelos
Como lo indica el nombre, las configuraciones paralelas involucran engranajes conectados a ejes giratorios en ejes paralelos dentro del mismo plano. La rotación del eje impulsor (y el engranaje impulsor) es en dirección opuesta a la del eje impulsado (y el engranaje impulsado), y la eficiencia de la transmisión de potencia y movimiento suele ser alta. Algunos de los tipos de engranajes que emplean configuraciones paralelas incluyen engranajes rectos, engranajes helicoidales, engranajes internos y algunas variantes de engranajes de piñón y cremallera.
Configuraciones de engranajes que se cruzan
En configuraciones de intersección, los ejes de engranajes están en ejes de intersección dentro del mismo plano. Al igual que la configuración en paralelo, esta configuración generalmente tiene altas eficiencias de transmisión. Los engranajes cónicos, incluidos los engranajes cónicos de inglete, rectos y espirales, se encuentran entre el grupo de engranajes que emplean configuraciones de intersección. Las aplicaciones típicas para pares de engranajes que se cruzan incluyen cambiar la dirección del movimiento dentro de los sistemas de transmisión de potencia.
Configuraciones de engranajes no paralelos y que no se cruzan
Los pares de engranajes con una configuración no paralela y que no se cruza tienen ejes que existen en ejes que se cruzan (es decir, no son paralelos) pero no en el mismo plano (es decir, no se cruzan). A diferencia de las configuraciones paralelas y de intersección, esta configuración generalmente tiene bajas eficiencias de transmisión de potencia y movimiento. Algunos ejemplos de engranajes no paralelos y que no se cruzan incluyen engranajes helicoidales, engranajes helicoidales y engranajes hipoides.
Más allá de las características de diseño mencionadas anteriormente, existen otras opciones que un profesional de la industria o un agente de adquisiciones puede considerar al diseñar y seleccionar un engranaje para su aplicación particular. Algunas de las otras características que pueden considerarse incluyen el material de construcción, los tratamientos superficiales, el número de dientes, el ángulo de los dientes y el tipo y método de lubricación.
¿Puede darnos algunos consejos sobre cómo elegir el mejor tipo de engranaje para diversas aplicaciones?
Esta es una pregunta común con la que mi equipo y yo nos encontramos todos los días. La verdadera respuesta es que cada tipo de engranaje ofrece ventajas únicas basadas en la geometría del engranaje y las características del engranaje.
Para encontrar el estilo de engranaje adecuado para una aplicación, la primera consideración debe ser qué tipo de engranaje encajará con la orientación del eje del sistema. Las posibilidades son:
● Ejes paralelos
● Ejes que se cruzan
● Ejes no paralelos y que no se cruzan
Dado que cada solución siempre será específica de la aplicación, se debe establecer la siguiente información:
● RPM/Relación de transmisión
● Requisitos de carga/par/ciclo de trabajo
● Entorno en el que operará
● Restricciones de vivienda
● Precio objetivo
Una vez que comprendamos completamente lo que se requiere, podemos ofrecer una solución adecuada basada en los parámetros específicos de la aplicación. Es importante señalar que los engranajes rectos/helicoidales son los más utilizados debido a la amplia gama de configuraciones de dientes disponibles y su flexibilidad para aplicarse a muchos mecanismos. Por ejemplo, dos engranajes rectos pueden engranarse en un mecanismo de eje paralelo permitiendo que se transmita el movimiento y se invierta la dirección, o un piñón puede acoplarse con una cremallera convirtiendo así el movimiento giratorio en un recorrido lineal y, finalmente, un engranaje recto puede ser parte de un mecanismo de engranaje planetario en el que se acoplará con un engranaje interno y se utilizará como aumentador o reductor de velocidad.
Nuestra fábrica
Nuestra fábrica se estableció en 2000 y en 2010 fundamos la empresa de comercio exterior Tianjin Ounaida Transmissions Machinery Trading Co., Ltd. Nuestra fábrica cuenta con equipos avanzados y precisos para completar de manera eficiente la producción de productos.
Preguntas más frecuentes
P: ¿Cuál es el propósito de un engranaje?
P: ¿Cuáles son ejemplos de engranajes en la vida cotidiana?
P: ¿Cuáles son los 3 usos principales de los engranajes?
P: ¿Es un engranaje una rueda?
P: ¿Cuáles son los 7 tipos de engranajes?
P: ¿Qué marcha es la más difícil?
P: ¿Cuáles son los 4 tipos principales de engranajes?
P: ¿Qué tecnología utiliza engranajes?
P: ¿Qué es la rueda dentada?
P: ¿Cómo se ve un engranaje?
P: ¿Qué marcha girará más rápido?
P: ¿Qué marcha girará más lentamente y explica por qué?
P: ¿Cuál es el propósito de la marcha en bicicleta?
P: ¿Cuáles son las cuatro funciones de un engranaje?
P: ¿Qué marcha se utiliza para alta velocidad?
P: ¿Qué dos cosas puede cambiar un sistema de engranajes?
P: ¿Cómo funcionan los engranajes en física?
P: ¿Cuál es la teoría de los engranajes?
P: ¿Por qué los engranajes tienen que engranar?
P: ¿Cómo funcionan los engranajes cónicos?