Engranajes: Diseño y Cálculo de Resistencia
Engranajes:
Un engranaje es un conjunto de dos o más ruedas dentadas que se engranan entre sí para transmitir movimiento de rotación. Los dientes de un engranaje encajan con los dientes del otro, permitiendo la transferencia de potencia y movimiento.
Partes de un Engranaje:
- Diente de Engrane: Es la parte del engranaje que realiza el esfuerzo de empuje y transmite la potencia. La forma de sus flancos está constituida por dos curvas evolventes de círculo.
- Módulo: Es la relación entre la medida del diámetro primitivo y el número de dientes. Dos engranajes que engranan deben tener el mismo módulo.
- Circunferencia Primitiva: Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Determina las características de los dientes del engranaje.
- Flanco: Es la cara interior del diente, la zona de rozamiento.
- Altura del Diente: Es la suma de la altura de la cabeza (addendum) más la altura del pie (dedendum).
- Ángulo de Presión: Es el ángulo que forma la recta de acción con la tangente común a las circunferencias primitivas. En engranajes cicloidales es variable, mientras que en engranajes evolventes es constante.
- Línea de Engrane: Es el lugar geométrico formado por todos los puntos de contacto de dos dientes que engranan.
- Recta de Acción: Es la recta que contiene la fuerza con la que el perfil de la rueda conductora actúa sobre el perfil de la rueda conducida.
- Relación de Transmisión: Es la relación de giro que existe entre la rueda conductora y la rueda conducida.
Tipos de Engranajes:
Engranajes Cicloidales:
Los perfiles de los dientes se generan como la trayectoria de un punto de una circunferencia (ruleta) sobre otra circunferencia (base). Se clasifican en:
- Cicloide: Cuando la base es una recta.
- Epicicloide: La ruleta rueda exteriormente sobre la base.
- Hipocicloide: La ruleta rueda interiormente sobre la base.
Engranajes Evolventes:
Los perfiles de los dientes se generan como la trayectoria de un punto de una recta que rueda sin resbalar sobre una circunferencia base. El ángulo de presión es constante y la relación de velocidades angulares se mantiene constante.
Cálculo de Resistencia de Engranajes:
Existen diferentes métodos para calcular la resistencia de los engranajes, incluyendo:
- Método de Lewis: Basado en la resistencia a la flexión, considera el diente como una viga en voladizo.
- Método de Barth: Modifica la fórmula de Lewis reemplazando la tensión admisible por un valor modificado.
- Método de Buckingham: Considera los efectos dinámicos debido a errores de fabricación y concentración de tensiones.
Conclusiones:
El diseño y cálculo de engranajes es fundamental para asegurar una transmisión de potencia eficiente y confiable. La selección del tipo de engranaje y el método de cálculo de resistencia dependen de las condiciones de operación y los requisitos de la aplicación.