Todo lo que necesita saber sobre los engranajes de piñón y cremallera

Fundamentos de cremallera y piñón

Aunque este no siempre es el caso, la mayoría de los sistemas de piñón y cremallera se basan en formas de dientes de engranaje estándar identificadas como engranajes rectos involuntarios de 20 grados. Solo para engranajes envolventes, el ángulo de presión permanecerá igual durante el engrane de cada diente. La genialidad detrás del perfil del diente envolvente es que puede proporcionar una relación de velocidad teóricamente constante, incluso si la configuración de la distancia entre centros no es la ideal. A veces se hace referencia a la necesidad de una relación de velocidad constante como la ley básica de la transmisión por engranajes.

La línea de 20° en el bastidor es fácil de identificar porque es una línea recta. Una cremallera es una herramienta útil para fabricar engranajes circulares porque estas líneas rectas son fáciles de mecanizar. Después de endurecer y afilar la cremallera, se puede usar para cortar la superficie curva del diente en la pieza en bruto redonda. Este proceso se llama generación de engranajes y es uno de varios procesos para fabricar engranajes. Esta es la segunda ventaja de los dientes involutos. Los piñones y cremalleras de engranajes rectos y los engranajes helicoidales son comunes.

El engranaje helicoidal se corta en cierto ángulo con la superficie de la pieza en bruto, lo que produce dientes que engranan gradualmente, por lo que funciona más silenciosamente que un engranaje recto, tiene una longitud de contacto más larga y puede soportar cargas más altas. Una desventaja de los engranajes helicoidales es que los engranajes en ejes paralelos tienen punteros opuestos, lo que crea componentes de empuje en la cremallera y el piñón. El empuje aumentará la carga lateral de la estructura mecánica.

Geometría y diseño de cremallera y piñón

Las cremalleras de engranajes rectos, los piñones y los engranajes helicoidales son muy comunes. El engranaje helicoidal se corta en un cierto ángulo con la superficie de la pieza en bruto, formando así dientes que engranan gradualmente, por lo que funciona más silenciosamente que el engranaje recto, tiene una longitud de contacto más larga y puede soportar cargas más altas. Una desventaja de los engranajes helicoidales es que los engranajes de los ejes paralelos tienen punteros opuestos, lo que genera componentes de empuje en la cremallera y el piñón.

El empuje aumentará la carga lateral de la estructura mecánica. Se prefiere la cremallera en espiral con el mejor ángulo de hélice porque tiene una mayor relación de contacto entre los dientes, por lo que puede funcionar más silenciosamente a mayor velocidad y tiene una mayor capacidad de carga. El desplazamiento del perfil del piñón o la modificación de la punta del diente pueden evitar el socavado; también puede equilibrar la tensión de flexión para lograr una mayor capacidad de carga. Los engranajes helicoidales engranan suave y silenciosamente; por ejemplo, cuando se mecanizan piezas con tolerancias estrictas, esto ayuda a mejorar el acabado de la superficie.

Piñón y cremallera frente a motores lineales

En comparación con los motores lineales, los sistemas de piñón y cremallera pueden proporcionar un rendimiento similar, pero a un costo mucho menor. Son más pequeños, lo que permite un diseño mecánico más compacto y sencillo. La falta de fuerza magnética reduce en gran medida la necesidad de que la estructura de soporte absorba fuerzas normales altas, por lo que se pueden usar rieles estándar.

La eficiencia general de los motores lineales llega al 90%, aunque a veces la eficiencia es mucho menor. Debido a esta baja eficiencia inherente, los motores lineales generalmente requieren refrigeración por agua. Por el contrario, la cremallera y el piñón no requieren una cubierta. El sistema de guía puede estar expuesto a partículas de metal y las restricciones de seguridad son pequeñas. Los mejores sistemas de piñón y cremallera a menudo no requieren escalas lineales costosas ni frenos externos.

Los frenos y el equipo de retroalimentación del motor estándar son adecuados. En ciertos casos, los motores lineales necesitan un rediseño completo de la unidad, en parte porque la enorme fuerza normal producida por la fuerza de atracción entre el primario y el secundario puede tener un efecto profundo. El sistema de piñón y cremallera listo para usar es una opción más sencilla que puede facilitar el montaje a ciegas, lo que ahorra aún más costes y reduce el tiempo de montaje a unos 10 minutos por metro de longitud de carrera.

Ventajas de cremallera y piñón

En comparación con el diseño atornillado tradicional, el sistema de transmisión de piñón y cremallera tiene muchas ventajas. El bastidor está diseñado para ubicarse completamente en las ranuras en T de cualquiera de las ocho líneas de producción de extrusión de aluminio, de modo que se pueda construir un deslizamiento lineal compacto sin el uso de un mecanismo de accionamiento atornillado. Ninguna parte del marco sobresale por encima de la superficie contorneada. La ranura asegura que la rejilla esté alineada paralelamente al mecanismo de guía, sin serpenteos innecesarios que a menudo ocurren con las rejillas de repuesto. Se puede utilizar cualquier número de segmentos de rejilla individuales para construir una rejilla de longitud variable.

En comparación con la longitud más larga, el uso de piezas de 80 mm puede obtener una mayor precisión. En este caso, el error de paso puede ser grande y se puede reducir el desperdicio porque se debe cortar el marco más largo para adaptarlo a la aplicación. El montaje no podría ser más sencillo. La parte final se fija en su lugar con un solo pasador de posicionamiento y el clip de resorte patentado puede sujetar partes continuas sin más procesamiento.

La segunda parte del extremo se fija con un tornillo de fijación. El piñón de 18 dientes correspondiente se instala en la carcasa a través de cojinetes de bolas dobles, y la carcasa se fija perfectamente en el lado inferior de la placa del carro móvil. El módulo de acoplamiento está conectado a la caja de engranajes de piñón, y el eje de chaveta del engranaje de piñón engrana con el grupo de acoplamiento contenido en él. Antes de asegurar la carcasa firmemente en su lugar, la carcasa se ha ajustado para eliminar espacios.

Para instalar el motor de accionamiento, la carcasa se procesó según fuera necesario. El mantenimiento solo requiere unas pocas gotas de aceite liviano en la caja de engranajes del piñón, que contiene un par de discos de fieltro para transferir lubricante al engranaje del piñón. El sistema de accionamiento está diseñado para aplicaciones con una fuerza de accionamiento máxima de 1000 N, un par de motor máximo de 23 Nm y velocidades de hasta 3 m/s.

Piñón y cremallera en IMTS-Exhibition.com

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