Todo lo que hay que saber sobre los engranajes

Los engranajes son parte fundamental de cualquier mecanismo debido a su habilidad para transmitir movimiento, fuerza y par entre diferentes componentes. Existen una cantidad enorme de engranajes de diferentes tipos, en función de qué función desempeñan: cambiar la velocidad o fuerza del giro, cambiar el eje de rotación, transmitir potencia entre un motor y otros elementos móviles…

Hoy en Bitfab te enseñaremos todo lo que necesitas saber sobre los engranajes.

¿Qué es un engranaje?

Un engranaje se define como una rueda dentada, habitualmente cilíndrica, que se utiliza para transmitir el movimiento desde un elemento generador de potencia como un motor hasta el punto donde queremos aplicar la fuerza, con transformaciones en el eje de giro o la velocidad.

¿Cuáles son las partes de un engranaje?

Un engranaje puede llegar a ser muy complejo, pero los más habituales tienen tres partes bien diferenciadas: El tabique, que a veces aparece en forma de brazos, la corona dentada, que transmite el movimiento y el cubo donde se acopla un eje (de un motor o de otra pieza del mecanismo).

El tabique o brazos de un engranaje

Es la parte del engranaje que se encarga de unir la corona y el cubo, para poder transmitir así el movimiento. Existen multitud de variantes de esta parte, ya que, en función de los requerimientos técnicos se puede hacer un tabique sólido muy resistente pero pesado o unos finos brazos radiales, menos resistentes pero más ligeros. El componente del peso puede ser crucial para no añadir masa innecesaria, ya que al aumentar el peso de un elemento en movimiento estamos aumentando las inercias en nuestro sistema.

Debido a esta necesidad de encontrar engranajes con un tabique apropiado, existen muchas opciones intermedias, con tabiques finos, gruesos, sólidos, agujereados…

El cubo de un engranaje

El cubo es la parte donde se acopla un eje que transmitirá el movimiento. Este eje puede ser de un motor o de otra parte de un mecanismo.

La corona de un engranaje

La corona del engranaje es donde se ubican los dientes, y es la parte del engranaje que definirá en gran medida el comportamiento de este. Tanto su forma como las propiedades de forma y tamaño de los dientes son lo que hace que el engranaje se comporte de una manera u otra.

Dado que las propiedades de la corona en sí están estrechamente relacionadas con cuántos dientes tiene y cómo están dispuestos, veamos primero las partes de un diente en un engranaje.

Partes de un diente

Como puedes ver, el diente tiene las siguientes partes:

• Cresta: Parte exterior del diente
• Cara y flanco: Parte superior e inferior del lateral del diente, que es la superficie de contacto entre dos ruedas cuando engrananan.
• Valle: Parte inferior del diente o zona intermedia entre dos dientes

Geometría de la corona: las circunferencias que la definen

Además, la geometría de la corona se define en función de una serie de circunferencias que dan la forma al engranaje:

• Circunferencia raíz: Marca el valle o fondo de los dientes. Define el diámetro interior de un engranaje
• Circunferencia primitiva: Marca la división entre las dos partes del lateral del diente: la cara y el flanco. Esta es la circunferencia más importante y en función de ella se definen todas las demás. Divide el diente en dos partes, el dedendum y el addendum
• Circunferencia de cabeza: Marca la cresta de los dientes. Es el diámetro exterior del engranaje .

De esta manera nos quedaría el diente dividido en dos partes, el pie y la cabeza

• Pie del diente o dedendum: Zona inferior del diente entre la circunferencia primitiva y la circunferencia raíz
• Cabeza del diente o addendum: Zona superior del diente. Va de la circunferencia primitiva a la circunferencia de cabeza

Volviendo a la corona y en relación a los dientes, los principales parámetros de esta son:

• Número de dientes: Esto definirá la relación de engrane y es uno de los parámetros más relevantes para definir el comportamiento de un engranaje
• Altura del diente: Es la altura total, medida desde el valle hasta la cresta
• Paso circular: Distancia entre una parte del diente y la misma parte del siguiente diente. Marca cuánto de separados están los dientes y está muy relacionado con su número.
• Espesor: El grosor que tiene el engrane

Tipos de engranaje

En función de qué queramos hacer en nuestro mecanismo, deberemos seleccionar un tipo de engranaje u otro, ya que cada uno está diseñado para una función muy específica y concreta.

Engranajes cilíndricos rectos

El tipo de engranaje más común, usado cuando se necesita reducir o aumentar la fuerza o la velocidad en circunstancias donde no hay una velocidad muy elevada.

Engranaje cilíndrico helicoidal

Una versión un poco más refinada de los anteriores. Más silenciosos y capaces de operar a velocidades más altas. También las hay de doble dentado. También los hay con doble dentado helicoidal, en sentidos opuestos. Estos soportan velocidades y potencias aún mayores

Engranaje cónico con dientes rectos

Se utilizan para cambiar la dirección de rotación en un mecanismo, habitualmente de manera perpendicular, cuando no se requieren altas velocidades

Engranaje cónico con dientes en espiral

Igual que los anteriores, se utilizan para cambiar la dirección de giro pero en este caso la velocidad soportada es mayor .

Engranaje interno

Funcionan igual que los engranajes externos tradicionales pero son más compactos que un engranaje externo de las mismas prestaciones.

Engranajes planetarios

Este tipo de engranajes utiliza un engranaje central alrededor del cual giran otros más pequeños, de ahí su nombre, ya que recuerdan al sistema solar con el sol en el centro y los planetas orbitándolo.

Engranaje sin fin

Estos engranajes se utilizan de manera muy extendida ya que generan una velocidad de salida muy constante y trabajan sin vibraciones ni ruido. Además, estos mecanismos suelen ser bastante compactos.

Engranaje de cremallera y piñón

Estos engranajes nos permiten convertir un movimiento de rotación en un movimiento lineal y viceversa, por lo que son extremadamente útiles.