Transmisión por Ruedas Dentadas y Engranajes

La transmisión por ruedas dentadas y engranajes es un sistema preciso que asegura una relación de transmisión determinada y es capaz de transferir desde pequeñas cargas hasta potencias enormes. Un engranaje es la unión de, al menos, dos ruedas que realizan la transmisión de movimiento. Normalmente, una de las ruedas tiene un tamaño menor que la otra; la pequeña es el piñón y la grande, la rueda.

Constitución de las Ruedas

• Cubo: Es el agujero o zona donde se asienta el eje que la sustentará.
• Cuerpo: Es la porción de material que une el cubo con la corona. Si las ruedas son pequeñas, el cuerpo es macizo; si son grandes, son de fundición con agujeros que eliminan parte de su masa.
• Corona: Corresponde a la superficie del perímetro y es donde se encuentran los dientes.

Tipos de Ruedas

• Engranajes de dientes rectos
• Engranajes de dientes helicoidales
• Engranajes cónicos
• Engranajes de tornillo sin fin
• Ruedas con dentado interior
• Cremalleras

Ruedas Dentadas de Dientes Rectos

Los dientes se tallan de forma paralela a la generatriz de la rueda. Son de fácil mecanización y más económicos. Permiten el cambio directo cuando van montadas en la caja de velocidades, generan ruido y las potencias que transmiten son medias.

Dimensiones

• Circunferencia Primitiva: Diámetro donde entran en contacto los dientes de los engranajes y donde se realiza la transmisión del movimiento.
• Paso: Es la longitud del arco de la circunferencia primitiva entre dos puntos de dos dientes consecutivos.
• Módulo: Relación entre el diámetro primitivo (dp) y el número de dientes (Z).

Perfiles de los Dientes

Los dientes se han de tocar entre sí generando fuerza entre ellos y permitiendo que el movimiento se transmita uniformemente. El perfil de los dientes tendrá la forma evolvente de un círculo para evitar los bloqueos. El ángulo de presión es el ángulo formado por la dirección de la presión que se genera al entrar en contacto los dientes con la línea tangente al punto de contacto de las dos circunferencias primitivas.

• Circunferencia Base: Es la circunferencia de partida para la evolvente del diente.
• Paso Base: Longitud del arco de la circunferencia base entre dos puntos iguales de dientes consecutivos.
• Cabeza del Diente: Es la parte comprendida entre la circunferencia primitiva y el exterior de la rueda; su valor es igual al módulo.
• Pie del Diente: Zona comprendida entre la circunferencia primitiva y la base del diente; su valor es 1,25 módulos. Es la zona funcional del engranaje.
• Juego de Fondo: El juego de los engranajes es la diferencia entre la cabeza del diente y la del pie.
• Espesor del Diente: La longitud del arco de la circunferencia primitiva corresponde a la parte sólida del diente.
• Juego de Dientes: Es el juego correspondiente a la diferencia entre el espesor del vano y del diente; el primero es mayor debido a que no se hacen exactamente iguales.
• Longitud del Diente: La longitud y el material de que está hecha la rueda dentada determinarán la potencia a transmitir; a mayor longitud, mayor solidez.
• Circunferencia Exterior
• Circunferencia Inferior: La circunferencia donde termina el tallado de los dientes.

Engranajes: Nunca se emplearán de forma individual, sino como mínimo en parejas, de forma que se realice la transmisión de un eje a otro.

Distancia entre Centros: La distancia entre los centros no debe ser muy pequeña, ya que crea demasiado ruido, ni muy larga, ya que provoca roturas al solo entrar en contacto los extremos de los dientes.

Sentido de Giro de las Ruedas

Giros pares son inversos; impares tienen el mismo movimiento que el inicial, con un piñón parásito que no afecta a la potencia ni a la relación de transmisión.

Identificación Ruedas Dentadas Diente Recto

Z, m, diámetro exterior, ángulo de presión.

Ruedas Dentadas de Dientes Helicoidales

Sus dientes dibujan una forma de hélice. Hay más superficie de contacto entre dientes, lo que favorece la transmisión de grandes potencias. Son más silenciosos que los de dientes rectos. En la transmisión aparecen fuerzas axiales que son absorbidas por los soportes, y se puede realizar la transmisión entre ejes paralelos o cruzados.

Dimensiones

• Paso Normal: Distancia entre dos dientes consecutivos.
• Paso Circular: Distancia entre dos puntos iguales de dos dientes consecutivos medida sobre la circunferencia primitiva.
• Paso Helicoidal: El avance de la rueda helicoidal.
• Módulo Normal
• Módulo Aparente

Perfiles de los Dientes Helicoidales

1. dp
2. de
3. di
4. Altura del diente
5. Z
6. Distancia entre centros

Engranajes Cónicos

Logran muy buenas transmisiones de movimiento entre ejes que se cortan, dividiéndose entre rectos, helicoidales e hipoides. No se puede acoplar un engranaje cónico a otro cualquiera. Son capaces de transmitir grandes potencias.

Engranajes de Tornillo sin Fin

Tienen muy pocos dientes, 1 o 2. Están compuestos por un tornillo sin fin y por una rueda dentada. Los ejes que sujetan estos se hallan en disposición cruzada en ángulo recto. Existen tres tipos: Tornillo sin fin cilíndrico con rueda helicoidal cilíndrica, Tornillo sin fin con rueda helicoidal cóncava, Engranaje sin fin globoidal. Cada vuelta del tornillo corresponde a un giro de la rueda, realizan unas reducciones muy grandes del movimiento; el movimiento solo puede circular en un sentido, entrando por el tornillo y saliendo por la rueda; en el tornillo se generan grandes fuerzas axiales.

Ruedas con Dentado Interior

Sus diámetros primitivos (dp) son tangentes en la parte interior de una de las ruedas. Dentro de la rueda con dentado interior irá un piñón pequeño con una diferencia mínima de 25 dientes entre rueda y piñón.

Cremalleras

Se logran transformaciones de movimiento, ya que mediante el giro de un piñón se obtiene un desplazamiento lineal de la cremallera. Los dientes pueden ser perpendiculares o diagonales; los primeros engranarán con dientes rectos y los segundos con ruedas de dientes helicoidales.