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Diferencia entre el engranaje de espiga y el engranaje helicoidal doble

Los accionamientos mecánicos se utilizan para transmitir movimiento, par y potencia desde el eje impulsor (generalmente un motor primario como un motor eléctrico) al eje impulsado (como una unidad de máquina). Hay cuatro transmisiones mecánicas, a saber, transmisión por engranajes, transmisión por correa, transmisión por cadena y transmisión por cable. Cada uno de ellos tiene características específicas y es adecuado para cierto tipo de aplicaciones. Se prefiere una transmisión por engranajes para la transmisión de potencia en distancias cortas. Es un accionamiento positivo y puede diseñarse para transmitir potencia en cualquier ángulo y en cualquier plano. Hay cuatro tipos básicos de engranajes:engranaje recto, engranaje helicoidal, engranaje cónico y engranaje helicoidal. Un engranaje recto tiene dientes rectos paralelos al eje del engranaje y solo puede transmitir potencia entre ejes paralelos. Sin embargo, debido al contacto repentino entre los dientes de dos engranajes rectos acoplados, el diente experimenta una carga de choque o impacto.

Los problemas asociados con la carga de impacto se pueden eliminar utilizando engranajes helicoidales. Al igual que los engranajes rectos, los engranajes helicoidales también se utilizan para ejes paralelos; sin embargo, los dientes se tallan en forma de hélice en la pieza bruta del engranaje cilíndrico. Los dientes helicoidales de dos engranajes coincidentes entran en contacto gradualmente, lo que genera una carga gradual sobre los dientes (en lugar de una carga de impacto como en el caso de un engranaje recto). Esto también aumenta la capacidad de transmisión de potencia y al mismo tiempo reduce la vibración. Sin embargo, el perfil helicoidal del diente induce una carga de empuje axial en el cojinete, lo que a veces es perjudicial y limita la velocidad de aplicación máxima permitida. Para eliminar la fuerza de empuje manteniendo intacta la forma helicoidal de los dientes, se puede emplear un engranaje en espiga o un engranaje helicoidal doble.

En ambos casos, los dientes se cortan en dos mitades de la pieza en bruto del engranaje manteniendo el mismo módulo, número de dientes y ángulo de hélice pero en sentido contrario a la hélice. Por lo tanto, la fuerza de empuje producida por cada mitad del engranaje es igual y opuesta y, por lo tanto, se elimina entre sí. Aunque el engranaje en espiga o el engranaje helicoidal doble están libres de carga axial, existen pocas diferencias entre ellos en términos de características de construcción y fabricación. En engranaje helicoidal doble , se proporciona un pequeño espacio de alivio entre dos mitades. Entonces, los dientes de la hélice de la mano izquierda no tocan físicamente los dientes de la hélice de la mano derecha. Sin embargo, en el caso de equipo de espiga , no se proporciona tal espacio y, por lo tanto, los dientes que tienen una hélice a la izquierda tocan los dientes que tienen una hélice a la derecha. Varias diferencias entre el engranaje de espiga y el engranaje helicoidal doble se dan a continuación en formato de tabla.

Tabla:Diferencia entre engranaje en espiga y engranaje helicoidal doble

Equipo de espiga Engranaje helicoidal doble
En el engranaje de espiga, no se proporciona espacio entre dos mitades. Por lo tanto, los dientes con hélice izquierda tocan los dientes con hélice derecha. En engranajes helicoidales dobles, se proporciona un pequeño espacio de alivio entre dos mitades. De modo que los dientes con hélice izquierda no toquen los dientes con hélice derecha.
Su fabricación es difícil y requiere máquina dedicada. Su fabricación es comparativamente fácil ya que se puede cortar por tallado, moldeado o incluso fresado.
Tiene menos longitud axial y, por lo tanto, se puede usar donde el espacio es limitado. Siendo las demás características iguales, requiere más espacio axial debido a la presencia de un espacio de alivio.

Presencia de brecha de alivio: Un espacio de alivio entre los dientes helicoidales de la mano izquierda y los dientes helicoidales de la derecha es el principal factor diferenciador. En el engranaje en espiga, no se proporciona espacio y, por lo tanto, los dientes de la hélice del lado izquierdo permanecen en contacto físico con los dientes de la hélice del lado derecho. En el engranaje helicoidal doble, se mantiene un pequeño espacio (de 2 a 10 cm según el tamaño) entre los dientes de la hélice izquierda y los dientes de la hélice derecha.

Dificultad en la fabricación de los engranajes: Al cortar los dientes del engranaje para el engranaje en espiga, no se permite que el cortador se mueva más allá de la cara de los dientes en un lado (donde existe la unión). Cualquier paso excesivo creará un surco no deseado en la otra mitad, ya que no existe un espacio o surco intermedio. Esto hace que la fabricación sea complicada y se requiere una máquina dedicada para cortar dichos dientes de engranaje. En el caso de engranajes helicoidales dobles, el pequeño espacio de alivio permite que el cortador se mueva libremente más allá de la cara de los dientes. Debido a la dificultad de fabricación, el costo de los engranajes en espiga es marginalmente más alto que el costo de engranajes helicoidales dobles similares.

Ancho axial: El ancho o grosor del engranaje en realidad determina la fuerza de los dientes y la capacidad de transmisión de potencia. Debido a la presencia de un pequeño espacio de alivio en el engranaje helicoidal doble, el ancho de la cara del diente no es equivalente al ancho del engranaje. Para el mismo ancho de engranaje y otras características, el ancho de la cara de los dientes del engranaje en espiga será mayor y, en consecuencia, su capacidad de transmisión será mayor. A la inversa, para la transmisión de potencia específica, se puede emplear un engranaje en espiga más delgado. Esto es especialmente adecuado para diseñar una unidad de máquina compacta que tenga un espacio disponible limitado.

En este artículo se presenta una comparación científica entre engranajes en espiga y engranajes helicoidales dobles. El autor también sugiere que revise las siguientes referencias para una mejor comprensión del tema.

  1. Diseño de elementos de máquina por V. B. Bhandari (Cuarta edición; McGraw Hill Education).
  2. Diseño de máquina por R. L. Norton (quinta edición; Pearson Education).
  3. Un libro de texto de diseño de máquinas de R. S. Khurmi y J. K. Gupta (S. Chand; 2014).

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