Engranaje. Equipo; instalación; instrumentación; engranaje; mecanismo.

Geometría de dientes de engranajes.

• Ancho del espacio (Space width)
• Base del diente (Bottom land)
• Cabeza del diente (Addendum)
• Cara (Face)
• Círculo de cabeza (Addendum circle)
• Círculo de holgura (Clearance circle)
• Círculo de pie (Dedendum circle)
• Círculo primitivo (Pitch circle)
• Corona del diente (Top land)
• Espesor circular del diente (Circular tooth thickness)
• Espesor de cuerda del diente (Chordal tooth thickness)
• Filete de raíz (diente) (Root (tooth) fillet)
• Flanco (Flank)
• Holgura (Clearance)
• Línea de centros (Line of centers)
• Paso circular (Circular pitch)
• Perfil del diente (Tooth profile)
• Pie del diente (Dedendum)
• Profundidad de trabajo (Working depth)
• Profundidad total (Whole depth)

Terminología de Engranajes

• Cabeza del diente - (Addendum): La distancia radial entre la corona del diente (top land) y el círculo primitivo (pitch circle). Esta distancia se mide en pulgadas o milímetros.
• Círculo de cabeza - (Addendum circle): El círculo que define el diámetro exterior del engranaje.
• Paso circular - (Circular pitch): La distancia a lo largo del círculo primitivo (pitch circle) desde un punto en un diente hasta un punto correspondiente en un diente adyacente. También es la suma del espesor del diente (tooth thickness) y el ancho del espacio (space width). Esta distancia se mide en pulgadas o milímetros.
• Holgura - (Clearance): La distancia radial entre la base del diente (bottom land) y el círculo de holgura (clearance circle). Esta distancia se mide en pulgadas o milímetros.
• Relación de contacto - (Contact ratio): La relación entre el número de dientes en contacto y el número de dientes que no están en contacto.
• Pie del diente - (Dedendum): La distancia radial entre el círculo primitivo (pitch circle) y el círculo de pie (dedendum circle). Esta distancia se mide en pulgadas o milímetros.
• Círculo de pie - (Dedendum circle): El círculo teórico que pasa a través de la base del diente (bottom lands).
• Profundidad - (Depth): Un número estandarizado en términos de paso. Los dientes de engranajes de profundidad completa tienen una profundidad de trabajo (working depth) de 2/P. Si los dientes tienen addenda iguales (como en los engranajes estándar intercambiables), la cabeza del diente es 1/P. Los engranajes con un número pequeño de dientes pueden requerir recorte ( undercutting) para evitar interferencias.
• Paso diametral - (Diametral pitch (P)): La relación entre el número de dientes y el diámetro primitivo (pitch diameter). Se expresa en dientes por pulgada en unidades estadounidenses.
• Paso - (Pitch): Un paso estándar suele ser un número entero cuando se mide como paso diametral (diametral pitch (P)). Los engranajes de paso grueso (coarse pitch gears) tienen dientes más grandes que un paso diametral de 20 (típicamente de 0.5 a 19.99).
• Círculo primitivo - (Pitch circle): Un círculo teórico sobre el cual se basan todos los cálculos.
• Diámetro primitivo - (Pitch diameter): El diámetro del círculo primitivo (pitch circle), el círculo imaginario que rueda sin deslizar con el círculo primitivo del engranaje acoplado.
• Ángulo de presión - (Pressure angle): El ángulo entre el perfil del diente (tooth profile) y una línea perpendicular al círculo primitivo (pitch circle). Un ángulo de presión alto disminuye la relación de contacto (contact ratio).

• Juego mecánico - (Backlash): La cantidad en que el ancho de un espacio entre dientes excede el grosor del diente engranado en el círculo primitivo (pitch circle).
• Eficiencia del engranaje - (Gear efficiency): La relación entre la potencia de salida y la potencia de entrada, considerando pérdidas de potencia.
• Potencia del engranaje - (Gear power): La capacidad de carga y velocidad de un engranaje, determinada por sus dimensiones y tipo.
• Relación de engranajes - (Gear ratio): El número de dientes en el engranaje más grande dividido por el número de dientes del piñón (pinion gear).
• Velocidad del engranaje - (Gear speed): Un valor determinado por una velocidad específica de la línea de paso.
• Recorte de dientes - (Undercutting): La reducción en la base de los flancos de los dientes del engranaje para mejorar la holgura.

• Engranajes rectos (Spur gears)
• Engranaje interno/anular (Internal/annual gear)
• Cremallera y piñón (Rack and pinion gears)
• Engranajes cónicos (Bevel gears)
• Engranajes helicoidales (Helical gears)
• Engranajes de doble hélice (Herringbone gears)

Clasificación de Engranajes

Engranajes Cónicos Rectos

Los engranajes cónicos rectos son los engranajes cónicos más simples. Sus dientes rectos producen un contacto lineal instantáneo cuando engranan. Estos engranajes proporcionan una transmisión de torque moderada, pero no son tan suaves ni silenciosos como los engranajes cónicos en espiral, ya que los dientes rectos engranan con contacto de línea completa. Permiten una capacidad de carga media.

Los engranajes cónicos en espiral tienen dientes curvados oblicuos. El ángulo de la espiral con respecto al eje del engranaje permite una superposición sustancial de los dientes. Como resultado, los dientes engranan gradualmente y al menos dos dientes están en contacto al mismo tiempo. Estos engranajes tienen una menor carga en los dientes que los engranajes cónicos rectos y pueden girar hasta 8 veces más rápido. Permiten una alta capacidad de carga.

Los engranajes miter son engranajes cónicos acoplados con un número igual de dientes, utilizados entre ejes de entrada y salida rotativos que están a 90° de distancia.

Los engranajes hipoides son engranajes cónicos helicoidales utilizados cuando los ejes de los dos árboles son perpendiculares pero no se cruzan. Se usan comúnmente para conectar ejes de transmisión a los ejes traseros de los automóviles, y a menudo se les llama erróneamente engranajes en espiral.

Los engranajes helicoidales son engranajes cilíndricos externos con sus dientes cortados en un ángulo en lugar de paralelos al eje. Un engranaje helicoidal simple, como se muestra en la Figura , tiene dientes que están desplazados en ángulo con respecto al eje del árbol, lo que hace que se enrollen alrededor del árbol de manera helicoidal.

Sus dientes desplazados los hacen capaces de un funcionamiento más suave y silencioso que los engranajes rectos, y pueden soportar cargas pesadas porque los dientes engranan en un ángulo agudo en lugar de a 90°. Cuando los ejes de los engranajes helicoidales son paralelos, se les llama engranajes helicoidales paralelos, y cuando están en ángulos rectos se les llama simplemente engranajes helicoidales. Los engranajes de doble hélice y los engranajes de tornillo sin fin se basan en la geometría de los engranajes helicoidales.

Los engranajes de doble hélice, como se muestra en la Figura , son engranajes helicoidales con ángulos helicoidales en forma de V, derecho e izquierdo, situados lado a lado a lo largo de la cara del engranaje. Esta geometría neutraliza el empuje axial de los dientes helicoidales.

Los engranajes de tornillo sin fin, también llamados engranajes de rosca, son otra variación de los engranajes helicoidales. Un engranaje de tornillo sin fin tiene una forma cilíndrica larga y delgada con uno o más dientes helicoidales continuos que engranan con un engranaje helicoidal. Los dientes del tornillo sin fin se deslizan a lo largo de los dientes del engranaje conducido en lugar de ejercer una presión de rodadura directa, como lo hacen los dientes de los engranajes helicoidales. Los engranajes de tornillo sin fin se utilizan ampliamente para transmitir rotación, a velocidades significativamente más bajas, de un eje a otro en un ángulo de 90°.

Los engranajes de cara tienen superficies de dientes rectos, pero sus ejes se encuentran en planos perpendiculares a los ejes del árbol. Están diseñados para engranar con contacto instantáneo en un punto. Estos engranajes se utilizan en transmisiones en ángulos rectos, pero tienen bajas capacidades de carga.

• A. Engranajes cónicos ( Bevel gear )
• B. Tren de engranajes ( Gear train )
• C. Engranajes helicoidales ( Helical gears )
• D. Engranajes sin fin ( Worm gear )
• E. Cremallera y piñón ( Rack and pinion )
• F. Engranaje planetario ( Sun and planet gearing / Epicyclic gearing )
• G. Engranaje diferencial ( Differential gear )