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INTRODUCCIÓN

Uno de los principales problemas de la ingeniería mecánica es la transmisión de

movimiento. Desde épocas muy remotas se han usado cuerdas y elementos

fabricados de madera para solucionar los problemas de transporte, impulsión,

elevación y movimiento.

El inventor de los engranajes fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte deja sus

dibujos y esquemas de lo que hoy utilizamos a diario.

En el siguiente informe definiremos la utilización de los engranajes como una

solución de los problemas de rotación.

¿Qué son los engranajes?

Un engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas que giran

alrededor de unos ejes cuya posición relativa es fija. Se trata pues de un

mecanismo que sirve para transmitir un movimiento de rotación entre dos árboles

o ejes.

Los engranajes tienen como finalidad reducir la velocidad, ya que los elementos

industriales generadores de velocidad (motores eléctricos que es nuestro caso)

para una potencia establecida, generan una velocidad angular relativamente

elevada y un par motor relativamente reducido. Con la aplicación de un

mecanismo reductor se consigue una velocidad de salida más reducida y un par

elevado.

En un engranaje, una de las ruedas arrastra en su giro a la otra por efecto de

los dientes que entran en contacto. La rueda de menor número de dientes se

llama piñón y la de mayor diámetro se denomina genéricamente rueda. En el

modo de funcionamiento habitual de un engranaje, el piñón es el elemento que

transmite el giro, desempeñando la función de rueda conductora, mientras que la

rueda realiza el movimiento inducido por el piñón, haciendo esta el papel de rueda

conducida.

A continuación se muestra una figura ilustrativa

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Descripción

Permite transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro, pudiendo modificar

las características de velocidad y sentido de giro, es decir cuando un miembro

conduce a otro con deslizamiento, las velocidades angulares de los miembros

están en razón inversa de los segmentos en que la normal común en el punto de

contacto divide a la línea de centros.

Relación entre las velocidades de dos miembros en rotación en contacto

con deslizamiento:

Sean los dos miembros en contacto con deslizamiento mostrado en la figura,

representados en dos posiciones sucesivas.

Al moverse el miembro 2(conductor) con la velocidad ω2 arrastra al miembro 3

(conducido) que se moverá con la velocidad ω3.

Gráficamente es fácil calcular ω3 a partir de ω2. En efecto, si A es el punto de

contacto VA(2)= ω2.O12A.

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Como se conoce la dirección de la velocidad relativa de deslizamiento

(tangente a los dos perfiles en A) y la dirección de la velocidad de A(2), puede

calcularse VA(3) resolviendo la ecuación:

Conocida como VA(3) se puede hallar ω3

El sistema de engranajes es similar al de ruedas de fricción. La diferencia

estriba en que la transmisión simple de engranajes consta de una rueda motriz

con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el

deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le

denomina rueda y al de menor piñón.

En forma analítica, también es sencillo hallar una relación entre ω2 y ω3, en la

figura b, se ha trazado la normal a los dos miembros en el punto de contacto.

También se han trazado las perpendiculares a desde los

centros de giro . Puede demostrarse que si P es el punto en que la

normal corta a la línea de centros se cumple que:

El sistema de engranajes es similar al de ruedas de fricción. La diferencia estriba en que la transmisión simple de engranajes consta de una rueda motriz

con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita el deslizamiento entre las ruedas. Al engranaje de mayor tamaño se le denomina rueda y al de menor piñón.

A diferencia de los sistemas de correa-polea y cadena-piñón, este no necesita ningún operador (cadena o correa) que sirva de enlace entre las dos ruedas.

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Los dientes de los engranajes son diseñados para permitir la rotación uniforme (sin saltos) del eje conducido. Tren de engranajes

El objetivo de este apartado es profundizar en las características de los trenes de engranajes y comprender su funcionamiento. Un tren de engranajes es un mecanismo formado por varios pares de engranajes acoplados de tal forma que el elemento conducido de uno de ellos es el conductor del siguiente. Suele denominarse cadena cinemática formada por varias ruedas que rueden sin deslizar entre sí. A continuación se muestra un una figura como ejemplo.

Uno de los aspectos más importantes de estos mecanismos es la relación de

transmisión que es la relación entre velocidad de la rueda conductora y la

velocidad de la rueda conducida. Existen casos en los cuales la relación de

transmisión no es posible obtenerla de forma fácil y por tanto se recurre a los

trenes de engranajes. A continuación citamos algunos casos.

La relación de transmisión viene definida por un numero racional i=2.7572

que no puede establecer con un único par de ruedas.

La relación de transmisión se establece entre dos ejes que están

relativamente separados.

Relación de transmisión muy distinta a la unida y por tanto es imposible

fabricar engranajes de un número tan elevado de dientes.

Tipos de engranajes:

La clasificación de los engranajes se efectúa de acuerdo a la disposición de los

ejes de rotación y a la forma de su dentado.

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Ejes Paralelos:

Cilíndricos de dientes rectos

Cilíndricos de dientes helicoidales

Doble helicoidales.

Ejes perpendiculares

Helicoidales cruzados

Cónicos de dientes rectos

Cónicos de dientes helicoidales

Cónicos hipoides

De rueda y tornillo sin fin

Por Aplicaciones especiales

Planetarios

Interiores

De cremallera

Por La forma de transmitir el movimiento

Transmisión simple

Transmisión con engranaje loco

Transmisión compuesta. Tren de engranajes

Transmisión mediante cadena o polea dentada

Mecanismo piñón cadena

Polea dentada

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CONCLUSIÓN

El engranaje es la solución más simple a la transmisión de movimiento. Como

hemos visto su construcción es compleja pero de fácil entendimiento. Las

aplicaciones son variadas y las utilizamos a diario.

Los dibujos y esquemas de da Vinci nos lleva a pensar que la mecánica no es

solo aplicación de conocimientos; también influye la imaginación y la creación.