Fundamentos de Transmisión Mecánica: Engranajes, Cadenas y Transformadores de Movimiento

Transmisión por Engranajes

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

Transmisión entre Árboles o Ejes Paralelos

• Engranajes de Dientes Rectos

  Son fáciles de fabricar, pero tienen el inconveniente de ser muy ruidosos y producir vibraciones.

  Características Geométricas:

  • Circunferencia Primitiva: Es la circunferencia teórica sobre la cual se calcula el engranaje.
  • Circunferencia Interior: También conocida como circunferencia de fondo, es la base del diente.
  • Circunferencia Exterior: Es la parte más externa del diente.

  Módulo

  Es un valor característico de las ruedas dentadas que se expresa en milímetros (mm). Se define como el valor del diámetro de una circunferencia que tiene como longitud el valor del paso. El paso es la distancia entre dos puntos iguales de dos dientes consecutivos.

  Relación de Transmisión

  La relación de transmisión para los engranajes es la misma que para las ruedas de fricción.

• Engranajes de Dientes Helicoidales

  Se caracterizan por tener sus dientes inclinados respecto a su eje. La forma transversal del diente es igual que en el caso de los dientes rectos. Tienen la particularidad de estar engranando varios dientes a la vez. Esto da lugar a que el esfuerzo de flexión se reparta entre ellos durante la transmisión, lo que reduce la posibilidad de rotura y disminuye los ruidos y vibraciones.

• Engranajes de Dientes en V (o Doble Helicoidales)

  Con el objetivo de compensar las fuerzas axiales, se emplean dos engranajes cuyos dientes forman un ángulo complementario.

• Engranajes Epicicloidales (o Planetarios)

  Son un ejemplo de los engranajes helicoidales. Se componen de una corona dentada interiormente, un piñón central y otros tres más pequeños, llamados satélites, que giran libremente sobre sus ejes, unidos al portasatélites.

Transmisión entre Ejes Perpendiculares que se Cruzan

• Tornillo sin Fin y Corona

  El movimiento solamente se transmite del tornillo a la corona y nunca al revés, lo que proporciona una gran reducción de velocidad y autobloqueo.

• Engranajes Hipoides

  Se trata de dos engranajes cónicos helicoidales que permiten que los ejes se crucen sin que sus centros se intersecten, lo que es común en transmisiones automotrices.

• Engranajes Helicoidales Cruzados

  La suma algebraica de los ángulos de sus hélices es igual al ángulo que forman sus ejes.

Cadena Cinemática

Es un conjunto de dos o más pares de engranajes que engranan entre sí, y que tienen como finalidad variar el número de revoluciones del último eje.

Articulaciones

Permiten transmitir movimiento y fuerzas a los puntos donde se requieran. La mayoría funcionan como palancas de primera generación, permitiendo la transmisión en:

• Sentido contrario.
• Igual sentido.
• Otra dirección.

Transmisión por Cadena y Correa Dentada

• Transmisión por Cadena

  Es idónea para lugares polvorientos en los que se le exige una gran durabilidad a la transmisión. Tiene el inconveniente de ser un poco ruidosa.

• Transmisión por Correa Dentada

  Es silenciosa y no necesita lubricación. Tiene el inconveniente de que se deteriora con el tiempo y requiere reemplazo periódico.

Elementos Mecánicos Transformadores del Movimiento

Estos elementos son fundamentales para convertir un tipo de movimiento en otro, adaptándose a diversas necesidades mecánicas.

1. Piñón-Cremallera

   Consiste en un engranaje normal (piñón) que engrana con otro cuyo radio es infinito (la cremallera). Los dientes de la cremallera son trapezoidales. Este sistema permite transformar el movimiento circular en lineal y viceversa, con tres casos principales de funcionamiento:

   • a) El piñón gira y la cremallera está fija: Entonces el piñón se desplaza linealmente.
   • b) La cremallera se desplaza mientras que el piñón está fijo: En este caso, el piñón gira sobre su eje.
   • c) El piñón gira sin desplazarse: Entonces la cremallera se desplaza linealmente.

2. Tornillo-Tuerca

   La aplicación más usada consiste en girar el tornillo y evitar que gire la tuerca. De este modo, la tuerca se desplaza longitudinalmente. Los tornillos y tuercas tienen dos aplicaciones principales:

   • Para mover cargas y sujetar objetos.
   • Para colocar objetos de manera precisa.

3. Leva y Excéntrica

   Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo rectilíneo o circular.

   • Excéntrica: Es un disco o cilindro cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico.
   • Leva: Es una pieza metálica o de plástico con una forma determinada, sujeta a un eje, que al moverse produce el desplazamiento de una varilla o seguidor.

   Existen dos tipos principales de levas:

   • Levas lineales.
   • Levas rotativas.

4. Biela-Manivela-Émbolo

   Permite transformar un movimiento circular en uno lineal o viceversa. Consta de tres piezas principales, de las cuales recibe su nombre. Dos ejemplos claros son:

   • Transformación del movimiento circular en lineal (como en un motor de combustión interna).
   • Transformación del movimiento lineal en circular (como en una máquina de vapor).

5. Trinquete

   Tienen como misión impedir el giro de un eje en un sentido y permitirlo en el otro. Consta de una rueda dentada y de una uñeta. La uñeta tiene la colocación idónea para impedir el giro en un sentido y permitirlo en el otro.

   Se clasifican en:

   • Reversibles: Permiten variar el sentido del bloqueo según interese en cada momento.
   • No Reversibles: Siempre bloquean el sentido de giro en la misma dirección.

6. Rueda Libre

   Es un elemento que se coloca en un eje de transmisión con el objetivo de permitir que el eje motriz mueva el eje resistente y no al contrario. Se emplea solamente cuando ambas ruedas van a girar siempre en el mismo sentido.