Engranajes: Tipos, Funcionamiento y Aplicaciones en la Transmisión Mecánica

Transmisión por Engranajes

La transmisión por engranajes se emplea cuando es necesario transmitir grandes esfuerzos o se desea que la relación de transmisión se mantenga siempre constante. Este mecanismo consta de dos ruedas a las que se les ha tallado una serie de dientes. Al igual que ocurre con las ruedas de fricción, al engranaje conductor se le conoce como piñón y al conducido como rueda.

Un par de engranajes, a efectos teóricos y de cálculo, pueden considerarse como dos ruedas de fricción exteriores cuyos diámetros coinciden con los primitivos de los engranajes. Los engranajes se utilizan para transmitir el movimiento entre árboles paralelos, perpendiculares y entre árboles que se cruzan.

Transmisión entre Árboles o Ejes Paralelos

El tallado de los dientes se realiza sobre la superficie exterior. Cuando uno de ellos está tallado por su parte interna, al conjunto de las ruedas se le denomina engranajes de dientes interiores. Los dientes de las ruedas pueden ser de varios tipos:

Engranajes de Dientes Rectos

Resultan fáciles de fabricar, pero tienen el inconveniente de ser muy ruidosos y producir vibraciones. Se emplean cuando la potencia a transmitir y el número de revoluciones a las que giran no son muy grandes.

Engranajes de Dientes Helicoidales

Se caracterizan por tener sus dientes inclinados respecto del eje. La forma transversal del diente es exactamente igual que en el caso de los dientes rectos.

Engranan varios dientes a la vez, lo que permite que el esfuerzo de flexión se reparta entre ellos durante la transmisión. Esto reduce las posibilidades de rotura, así como los ruidos y las vibraciones. Son idóneos para transmitir grandes potencias y para funcionar a muchas revoluciones.

Los únicos inconvenientes son que resultan más caros, ya que su fabricación es más compleja, y que producen fuerzas axiales (estas pueden compensarse colocando rodamientos axiales en el extremo del árbol), por lo que en la transmisión del movimiento se pierde una pequeña cantidad de potencia.

Engranajes de Dientes en V (Espina de Pescado)

Con el objetivo de compensar las fuerzas axiales, se emplean dos engranajes cuyos dientes forman un ángulo complementario, que se unen entre sí formando un engranaje en V.

Se suelen utilizar poco, aunque son mucho más resistentes y silenciosos que los de dientes rectos e incluso que los helicoidales.

Engranajes Epicicloidales (Planetarios)

Una aplicación de los dientes rectos o helicoidales son los engranajes epicicloidales. Se componen de una corona dentada interiormente, un piñón central (denominado planetario) y varios piñones más pequeños, llamados satélites, que engranan con el planetario y la corona. Estos satélites giran libres sobre sus ejes, que están unidos al portasatélites. Si se acopla uno de los elementos a un eje motor y se mantiene fijo otro, en el tercero se obtendrá el movimiento de salida.

Transmisión entre Ejes Perpendiculares que se Cruzan

Tornillo sin Fin y Corona

El movimiento solamente se transmite del tornillo a la corona y nunca a la inversa. Esto lo hace muy adecuado para su uso en sistemas de elevación de agua o materiales de construcción, ascensores, etc.

Engranajes Hipoides

Se trata de dos engranajes cónicos helicoidales. Uno de ellos se ha desplazado para que sus ejes geométricos no se corten.

Engranajes Helicoidales Cruzados

El ángulo que forman los dientes helicoidales de cada engranaje es crucial. La suma algebraica de los ángulos de hélice de ambos engranajes es igual al ángulo que forman sus ejes.