Elección entre engranajes helicoidales y sistemas cremallera-pinion helicoidales

Engranajes rectos: ventajas y desventajas

Los engranajes helicoidales funcionan de manera más suave y silenciosa en comparación con los engranajes rectos. Esta diferencia se debe a la forma oblicua en que sus dientes interactúan respecto al eje de rotación. Este eje puede ser paralelo o generalmente cruzado en un ángulo de 90°. En el caso de un cruce, los engranajes helicoidales se usan junto con un engranaje de tornillo sin fin, aunque en estos casos alternativamente se pueden usar dos engranajes cónicos.

Cuando dos dientes se mueven, el contacto es gradual, comenzando en un extremo del diente y permaneciendo en contacto con el engranaje que gira hasta que se logra el contacto completo. Un ángulo de hélice típico es de aproximadamente 15 a 30 grados. Por otro lado, la carga longitudinal cambia en proporción directa al tamaño de la tangente del ángulo de hélice.

Engranajes helicoidales de ejes cruzados: Son los más simples en la categoría de engranajes helicoidales. Crean una acción de tornillo o cuña como resultado del alto deslizamiento a lo largo de los lados del diente.

Engranajes helicoidales de ejes paralelos: consisten en un número infinito de engranajes alternados de pequeño espesor. Esto hará que cada diente se incline a lo largo del lado como si fuera una hélice cilíndrica. Cuando están en contacto entre sí, deben tener el mismo ángulo de hélice, pero en direcciones opuestas. Como resultado del ángulo de la hélice, hay un empuje axial además de la carga.

Doble helicoidal, o "en V": Son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial absorbido por los cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja.

Ventajas de los engranajes helicoidales

• Los dientes inclinados trabajan de manera más gradual, permitiendo un funcionamiento más suave y silencioso en comparación con los engranajes rectos o ruedas dentadas.
• Los engranajes helicoidales duran más y son ideales para aplicaciones de alta carga, ya que tienen una mayor cantidad de dientes en contacto.
• La carga se distribuye en todo momento entre varios ejes, lo que produce menos desgaste.
• Pueden transmitir movimiento y potencia tanto entre ejes paralelos como en ángulo recto.

Engranajes helicoidales metálicos

Desventajas

Una de las desventajas de estos engranajes es el empuje a lo largo del eje del engranaje que debe compensarse usando cojinetes de empuje apropiados. Hay más fricción de deslizamiento entre los dientes. Esto causa un mayor desgaste durante la operación y la necesidad de sistemas de lubricación.

La eficiencia de los engranajes helicoidales es menor debido al contacto entre los dientes, que crea presión axial y genera calor. Una mayor pérdida de energía reduce el rendimiento.

Costos de producción más altos que los engranajes rectos.

Engranajes: ventajas y desventajas

Los engranajes rectos son el tipo más común de engranajes y se diferencian de otros porque sus dientes están alineados a lo largo de ejes paralelos. Se utilizan para lograr altas relaciones de transmisión, velocidades bajas y medias. Los engranajes rectos son muy útiles cuando el movimiento necesita transferirse de un eje a otro que es paralelo y cercano.

Ventajas de los engranajes rectos

• Pueden usarse para transmitir una cantidad significativa de potencia (hasta aproximadamente 50.000 kW).
• Son muy fiables.
• Estas piezas son las más simples de diseñar y fabricar. Un proyecto de accionamiento que involucre engranajes rectos puede implementarse más rápido.
• Proporcionan una relación de transmisión constante y estable.

El engranaje recto parece ser más eficiente en comparación con un engranaje helicoidal del mismo tamaño.

Como el diente es paralelo a su eje, no se genera fuerza axial. Por lo tanto, los ejes del engranaje pueden montarse fácilmente con cojinetes de bolas.

Engranaje recto de plástico

• Estos son engranajes de baja velocidad.
• No pueden transmitir potencia entre ejes no paralelos.
• Los engranajes rectos generan demasiado ruido al operar a altas velocidades.
• Los dientes de la rueda están sujetos a alto estrés.
• No pueden usarse para transmitir energía a largas distancias.
• No son tan resistentes en comparación con otros tipos de engranajes.

En cuanto a sus aplicaciones, a menudo se usan en sectores donde se requiere reducir la velocidad y los niveles de sonido no son tan importantes como en la industria de ventas o sistemas de seguridad. También ven una aplicación importante al transmitir movimiento en un motorreductor planetario.

Cremallera y piñón

Las cremalleras se usan para transformar movimiento rotativo en movimiento lineal. La cremallera tiene dientes rectos cortados en una cara de una sección cuadrada o redonda de la barra y engrana con un piñón, que es un pequeño engranaje cilíndrico engranado con la cremallera. Generalmente, la cremallera y el piñón se denominan colectivamente "cremallera y piñón". Hay muchas formas de usar engranajes.

Para proporcionar muchas variedades de cremallera y piñón, hay muchos tipos de cremalleras disponibles en stock. Si la aplicación requiere una longitud larga que requiere muchas cremalleras conectadas en serie, tenemos cremalleras con bordes de dientes correctamente configurados. Estos se denominan "cremalleras con extremos mecanizados". Cuando se fabrica la cremallera, el proceso de corte de dientes y el proceso de tratamiento térmico pueden hacer que deje de funcionar. Podemos controlar esto con prensas especiales y procesos de reparación.

Hay aplicaciones donde la cremallera está fija mientras el piñón se mueve y otras donde el piñón gira alrededor de un eje fijo mientras la cremallera se mueve. La primera se usa ampliamente en sistemas de transporte, mientras que la segunda puede usarse en sistemas de extrusión y aplicaciones de elevación/descenso.

Como elemento mecánico que transmite movimiento rotativo en lineal, las cremalleras a menudo se comparan con los husillos de bolas. Hay ventajas y desventajas al usar cremalleras en lugar de husillos de bolas. Las ventajas de la barra dentada son su simplicidad mecánica, alta capacidad de carga y ninguna restricción en cuanto a longitud, etc. Sin embargo, la desventaja es el juego. La ventaja de un husillo de bola es alta precisión y menos juego, mientras que su desventaja es que la longitud está limitada debido a la deflexión.

Las cremalleras y piñones se usan para mecanismos de elevación (movimiento vertical), movimiento horizontal, mecanismos de posicionamiento, topes y permiten la rotación síncrona de varios ejes en maquinaria industrial en general. Por otro lado, también se usan en sistemas de dirección para cambiar la dirección de viaje de los automóviles. Las características de los sistemas de dirección de cremallera y piñón son: estructura simple, alta rigidez, pequeño y ligero, y excelente capacidad de respuesta. Gracias a este mecanismo, el piñón, montado en el eje de dirección, engrana con la cremallera de dirección, que transmite el movimiento rotativo a los lados (convirtiéndolo en movimiento lineal), para que pueda girar la rueda. Además, las cremalleras y engranajes se usan para diversos otros propósitos como juguetes y pestillos laterales.

Los engranajes rectos se usan típicamente en máquinas donde las actuaciones deben operar en rangos de velocidad más altos (maquinaria de hostelería) o niveles de ruido más bajos (industrias automotriz o de aire acondicionado). También se usan comúnmente en máquinas donde se requiere alta transmisión de par a lo largo de ejes paralelos.