ENGRANAJES CÓNICOS

Un engrane cónico provisto de dientes con borde rectilíneo que apunten hacia la misma posición en su eje, es un engranaje cónico recto. Tales engranes suelen llamarse engranes cónicos a secas. Estos engranes cónicos tienen superficies de paso que son conos, estos conos ruedan juntos sin resbalar. Los engranes se deben montar de tal manera que los vértices de los conos de paso coincidan.  Estos tipos de engranajes efectúan la transmisión de movimientos de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en Angulo recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90 grados.  Para definir completamente un engranaje cónico es necesario conocer: el cono primitivo; el ángulo primitivo del dentado, es decir, el semiángulo de abertura del cono primitivo; el cono de truncado y el de fondo y sus respectivos ángulos; el módulo; el addendum o altura de la cabeza del diente; el dedendum o altura de la raíz, y la anchura de los dientes. Generalmente no se emplean relaciones de cono de truncado cono primitivo transmisión superiores a 6:1. Los engranajes cónicos se montan por lo general en voladizo sobre árboles ortogonales (x, + a2= 90°). Por tanto, precisan un montaje cuidadoso, pues los ejes de los árboles deben cortarse exactamente bajo el ángulo calculado y es necesario respetar las distancias, previstas en el proyecto, de los engranajes al punto de intersección. Si no fuese así, el contacto se produciría sobre los extremos de los dientes y conduciría a su rápido desgaste. Por este motivo, los engranajes cónicos de dientes rectos se abomban a veces ligeramente, para compensar pequeñas diferencias eventuales respecto al montaje teórico.

Las características de funcionamiento de los engranajes cónicos de dientes rectos no son excepcionales y generalmente no permiten velocidades periféricas superiores a 5 m/s. Por esta causa se recurre a los engranajes cónicos de dientes curvos cuando se requieren un funcionamiento silencioso, elevadas velocidades periféricas y un dentado resistente. Existen numerosos tipos de engranjes cónicos de dientes curvos, pero los más difundidos son los de dientes en arco de círculo (Gleason y Zerol) y en evolvente de circunferencia (Klingelnberg).

APLICACIONES DE LOS ENGRANAJES CÓNICOS

Actualmente se utilizan en pocos diseños nuevos sino en reconstrucciones de transmisiones de ejes perpendiculares en donde existían antes engranajes cónicos rectos.

Entre las aplicaciones típicas de los engranajes cónicos al campo automovilístico figuran las parejas planetarios-satélites del diferencial, el par piñón-corona del diferencial, más conocido como par cónico, y los pares de accionamiento del árbol de levas en cabeza, utilizados antes en lugar de las cadenas.

PROPORCIONES  DE LOS DIENTES EN LOS ENGRANES CÓNICOS

Prácticamente todos los engranes cónicos de dientes rectos que se fabrican hoy en día utilizan un Angulo de presión de 20 grados. Para los engranes cónicos se utiliza el sistema de Addendum largo y corto. La carga a través del diente es variable y, por esta razón, es conveniente diseñar un diente un tanto corto. 

La anchura de la cara se limita a aproximadamente un tercio de la distancia del cono. Se mantiene una holgura constante haciendo que los elementos del cono de la cara sean paralelos a los elementos del cono de la raíz del engrane endentado.

CALCULO DE UN ENGRANAJE CÓNICO

Teniendo un engranaje cónico, el diámetro exterior (de) puede ser medido, el numero de dientes (Z) puede ser contado, y el Angulo primitivo (B) puede ser calculado.

La fórmula del diámetro externo esta dado por: De=Dp+2*M

Donde M=modulo, De=diámetro exterior.

El diámetro primitivo (dp) está dado: Dp=M*Z

Donde M es modulo y Z numero de dientes.

El ángulo esta dado por: tg B= Z/Za

Donde B es beta y Za es el número de dientes del engranaje que será acoplado.

A partir de estas formulas podemos deducir el modulo (M)

Entonces: De=Dp+2*M*cos B        (a)

Reemplazando Dp=M*Z  

(a) De=M*Z+2*M*cos B

De=M (Z+2*cos B)            (b)

Despejando modulo tenemos:

M=De/(Z+2*Cos B)           (c)

Supongamos un ejemplo:

Calcular el modulo de un engranaje, sabiendo que:

De=63,88 mm   (medido)

Z=30      (engranaje a ser construido)

Za=120  (engranaje que será acoplado)

Calculando el ángulo del engranaje que será construido así:

Tg B=Z/Za reemplazando tg B= 30/120 tg B=0,25 usando la calculadora hallaremos el ángulo aproximado.

B=14º 2'

Con este dato podemos calcular el modulo.

Usando la formula (c)

M=De/ (Z+2*Cos B) reemplazando valores:

M=63,88/(30+2*cos14º 2')

M=63,88/(30+1,94)

M=63,88/31,94

M=2

ENGRANAJES CÓNICOS HELICOIDALES

Son utilizados para efectuar una reducción de velocidad con ejes de 90 grados (perpendiculares).Se diferencia de los cónico rectos en que los dientes no recorren un sentido radial al centro del eje del engranaje .Presentan una mayor superficie de contacto entre piñón (engranaje más pequeño) y una corona (engranaje con mayor numero de dientes) ya que más de un diente hace contacto a la vez. Este ultimo ayuda a un funcionamiento relativamente más silencioso. Los engranajes cónicos requieren mucho cuidado en el montaje, así como se recomienda siempre el reemplazo de ambos engranajes (piñón y corona), debido a que son más sensibles a errores de contactos en los dientes que otros engranajes.

Aplicación: virtualmente todas las transmisiones posteriores de camiones y automóviles fabricados en la actualidad.

TORNILLO SINFÍN

Este mecanismo consta de una rueda dentada helicoidal, denominada corona, y un tornillo, solidario a un eje, que engrana con la rueda. Se emplea para transmitir movimiento entre dos ejes perpendiculares. También suele utilizarse como reductor de velocidad. El tornillo tiene un solo diente con forma helicoidal, de manera que cada vez que el tornillo da una vuelta completa tan solo se desplaza un diente de la rueda. Por lo tanto, para que la rueda dé una vuelta completa, el tornillo tendrá que girar tantas veces como dientes tiene la rueda.

Por ejemplo, si la rueda tiene cincuenta dientes, el tornillo tendrá que girar cincuenta veces o, dicho de otro modo, el tornillo sin fin tiene que girar cincuenta veces más rápido que la rueda helicoidal. El mecanismo es irreversible, es decir, el tornillo puede hacer girar la rueda, pero la rueda no puede mover el tornillo. Por lo tanto, el elemento conductor es siempre el tornillo.

ALGUNOS TIPOS

·         Tornillo sin fin basculante.

·         Tornillo sin fin que se desprende del acoplamiento cuando la pieza de la maquinaria.

·         Tornillo sin fin de entradas múltiples.

·         Tornillo sin fin de una sola entrada.

APLICACIÓN DEL TORNILLO SIN FIN

El empleo del tornillo como mecanismo simple (en ese caso también se denomina husillo o tornillo sin fin) aprovecha la ganancia mecánica del plano inclinado. Esta ganancia aumenta ?por la palanca que se suele ejercer al girar el cilindro, pero disminuye debido a las elevadas pérdidas por rozamiento de los sistemas de tornillo. Sin embargo, las fuerzas de rozamiento hacen que los tornillos sean dispositivos de fijación eficaces.

Los husillos tienen una gran variedad de aplicaciones. Con un gato de husillo, por ejemplo, es posible levantar del suelo un objeto pesado, como un automóvil. Un husillo también permite controlar con gran precisión el movimiento lineal entre dos piezas, como ocurre en el tornillo micro métrico, que puede medir distancias del orden de una millonésima de metro. Este movimiento controlado también se emplea en diversas máquinas herramientas, por ejemplo en los tornos, donde permite desplazar con gran precisión la herramienta de corte. El principio del tornillo sin fin también se aplica en cintas transportadoras y en ciertos tipos de bombas.