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Tipos de Engranajes

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Tipos de Engranajes

Tipos de Engranajes

1.

1. LLooss engranajes rectosengranajes rectos, son engranes cilíndricos que tiene sus, son engranes cilíndricos que tiene sus dientes paralelos al eje de rotación y se utilizan para transmitir dientes paralelos al eje de rotación y se utilizan para transmitir movimiento de un eje a otro que es paralele. De los cuatro tipos, el movimiento de un eje a otro que es paralele. De los cuatro tipos, el en

engrgrananaje aje es es el el mámás s sensencilcillo, lo, por por estesta a rarazózón, n, se se utiutilizlizara ara paparara desarrollar las relaciones cinemáticas primarias de la forma de los desarrollar las relaciones cinemáticas primarias de la forma de los dientes.

dientes.

Fig.1

Fig.1 Los engranajes Los engranajes rectos se rectos se emplean emplean para transmitipara transmitir r  Movimientos de rotación entre ejes paralelos.

Movimientos de rotación entre ejes paralelos.

2.

2. LLooss engraengranes nes helicohelicoidalesidales, , poposeseen en didienentetes s ininclclininadados os coconn rresespepectcto o al al ejeje e de de rrototacacióión, n, y y se se ututililizizan an papara ra lalas s mimismsmaass aplicaciones que los engranes rectos y, cuando se utilizan en esta aplicaciones que los engranes rectos y, cuando se utilizan en esta forma, no son tan ruidosos, debido al engranado más gradual de forma, no son tan ruidosos, debido al engranado más gradual de los dientes durante el acoplamiento. Asimismo, el diente inclinado los dientes durante el acoplamiento. Asimismo, el diente inclinado de

desarsarrorolla lla carcargagas s de de emempupuje je y y parpares es de de ee!ió!ión n quque e no no estestánán pr

preseesentntes es en en lolos s enengrgraneanes s rerectoctos. s. "n "n ocaocasiosionenes, s, lolos s enengrgraneaness #e

#eliclicoidoidaleales s se se ususan an papara ra tratransmnsmitiitir r momovivimiemiento nto ententre re ejeejes s nono paralelos.

paralelos.

Fig.2

(2)

Movimientos de rotación entre ejes paralelos o no paralelos.

3. Los engranes cónicos, que presentan dientes formados en super$cies cónicas, se emplean sobre todo para transmitir movimiento entre ejes que se intersecan. "n la $gura se e!#iben en realidad engranes cónicos de dientes rectos. Los engranes cónicos en espiral se cortan de manera que el diente no sea recto, sino que forme un arco circular. Los engranes #ipoides son muy similares a los engranes cónicos en espiral, e!cepto por el #ec#o de que los ejes están desplazados y no se intersecan.

Fig.3 Los engranajes cónicos se utilizan para trasmitir Movimientos de rotación entre ejes que se intersecan.

4. "l tornillo sinfín o de gusano, representa el cuarto tipo de engrane básico. %omo se indica, el gusano se parece a un tomillo. "l sentido de rotación del gusano, tambi&n llamado corona de tornillo sinfín, depende del sentido de rotación del tornillo sinfín y de que los dientes de gusano se #ayan cortado a la derec#a o a la izquierda. Los engranajes de tornillo sinfín tambi&n se #acen de manera que los dientes de uno o de ambos elementos se envuelvan de manera parcial alrededor del otro. Dic#os engranajes se llaman engranajes de envolvente simple o doble. Los engranajes de sinfín se emplean sobre todo cuando las relaciones de velocidad de los dos ejes son muy altas, digamos, de ' o más.

(3)

Fig. 4 Los engranajes de tornillo sinfín transmiten movimiento De rotación entre ejes no paraleles las que no se intersecan

Nomenclatura Dientes Rectos

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Trenes de engranajes simples

(eg)n el tren de engranajes de la $gura, determine la velocidad de la rueda de salida *representada por la letra %+, siendo la motriz la A. Decir si el sistema es reductos o multiplicador.

i

=

conductoras conducidas

 =

Z 1

2 Z 2

3

=

30

20 20

60

=

0.5

Esto nos indica que porcada vuelta que haga el engranaje de entrada, el de salida da 0.5.

(7)

Por lo tanto, la velocidad del engranaje de salida es de 1000 rpm estos quiere decir que es un sistema de reducción a que entra una velocidad de !000rpm  sale a 1000 rpm.

Trenes de engranajes compuestos

(eg)n el tren de engranajes de la $gura, determine la velocidad de la rueda de salida *D+, *recuerda que la rueda A es la motriz+. Decir si el sistema es reductos o multiplicador.

i

=

conductoras conducidas

 =

Z 1

2 Z 2

3

=

60

40 12

20

=

10

Esto nos indica que porcada vuelta que haga el engranaje de entrada, el de salida da 10 vueltas.

n3=10∗400rpm=4000rpm

Por lo tanto, la velocidad del engranaje de salida es de "000 rpm, estos quiere decir que es un sistema de multiplicador a que entra una velocidad de "00rpm  sale a "000 rpm.

Trenes

de

engranajes

planetarios

o

epicíclicos.

Los trenes planetarios siempre incluyen un engrane sol, un portador planetario, o brazo, y uno o más engranes planetarios, como se aprecia en la igura -. Los trenes de engranes planetarios son mecanismos inusuales porque tienen dos grados de libertad, lo que signi$ca que, para movimiento restringido, un tren planetario debe tener dos entradas. or ejemplo, en la $gura - las dos entradas podrían ser el movimiento de cualesquiera dos de los elementos del tren. (e podría especi$car, por ejemplo, que el engrane sol girara a /00 rpm en el

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sentido de las manecillas del reloj y que el engrane corona girase a -0 rpm en el sentido contrario1 &stas son las entradas. La salida sería el movimiento del brazo. "n la mayoría de los trenes planetarios, uno de los elementos está sujeto al bastidor y no tiene movimiento. "n la igura 2 se representa un tren planetario compuesto por un engrane sol 3, un brazo o portador ' y engranes planetarios 4 y -. La velocidad angular del engrane 3 relativa al brazo en rpm corresponde a5

n23

=

n2

n3

(

a

)

Asimismo, la velocidad del engranaje - relativa al brazo esta dad por5

n53

=

n5

n3

(

b

)

Dividendo las ecuaciones anteriores, se obtiene5

n53

n23

=

n5

n3

n2

n3

(

c

)

La ecuación *c+ e!presa la relación del engrane - con el engrane 3 y ambas velocidades se toman con relación al brazo. A#ora esta relación es proporcional a los n)meros de dientes, ya sea que el brazo gire o no. "s el valor del tren. or lo tanto, se puede e!presar mediante5

e

=

n5

n3 n2

n3

"sta ecuación se emplea para despejar para el movimiento de salía de cualquier tren planetario. (e escribe en forma más conveniente como5

e

=

n L

n A n F 

n A

Donde,

n F 

=

rpmdel primer engrane deltren planetario n L

=

rpmdel ultimo engrane deltren planetario

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n A

=

rpm delbrazo

#ig. 5 $ren de engranajes planetarios

#ig. % $ren de engranes compuesto inverso.

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 Aplicaciones de los engranajes en

tecnologías avanadas

/.

Transmisiones para aviones

"n la industria aeronáutica, las ruedas dentadas que soportan grandes cargas se fabrican cada vez más en aleaciones de titanio para reducir el peso. Debido a su baja dureza, estas aleaciones son propensas al desgaste por abrasión y ad#erencia. 6AL7879: % protege e$cazmente las super$cies contra el desgaste. Los sistemas de engranajes de acero convencionales tambi&n se bene$cian del uso de 6AL7879:. "n las pruebas realizadas en engranajes cementados para #elicópteros, la capacidad de trabajo de emergencia tras la p&rdida de aceite aumentó de apenas una #ora a más de seis #oras con 6AL7879: %, lo cual garantiza que pueda realizarse un aterrizaje seguro.

Los engranajes revestidos con 6AL7879: % permiten el funcionamiento de emergencia durante un periodo de tiempo considerablemente mayor tras la p&rdida del líquido de la transmisión.

2. Sistemas Micro lectromec!nicos

Los (istemas ;icro "lectro ;ecánicos *;";( por ;icro "lectro< ;ec#anical (ystems+, tambi&n conocidos como (istemas ;icro ;aquinados, ;icro ;áquinas o micro fabricados, se re$eren a los sistemas en peque=a escala que utilizan componentes mecánicos, pueden incluir tambi&n componentes electrónicos. Aquellos sistemas ;";( que utilizan componentes biológicos o alteran una variable biológica se conocen como 67><;";(.

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Los ;";( son dispositivos fabricados a micro escala en un proceso por lotes *circuitos integrados y microestructuras+ que convierten una se=al mecánica o bilógica en el&ctrica y viceversa. "n la $gura se muestra el ejemplo de un ;";( que es un sistema de engranes.

3. "esarrollan un engranaje magn#tico levitante

7nvestigadores de la ?niversidad %arlos 777 de ;adrid *?%';+ #an creado un nuevo mecanismo de transmisión entre piezas sin contacto, basado solo en fuerzas magn&ticas, de tal foma que evita la fricción y el desgaste y no requiere lubricación. uede aplicarse en el ámbito de la navegación espacial, pero tambi&n se #a adaptado para emplearse en otras industrias, como en ferrocarriles o aviones.

La iniciativa consiste en el desarrollo de una reductora magn&tica, es decir, un mecanismo que transforma la velocidad de un eje de entrada a otra en el eje de salida *como en una bicicleta o la caja de cambios de un automóvil+. ero en este caso, a diferencia de la reductora convencional, que emplea contacto en los dientes en los engranajes, esa transmisión se produce sin contacto entre las piezas gracias al magnetismo.

"ntre sus principales ventajas $gura el nulo desgaste entre las piezas, que #ace innecesaria la lubricación. or tanto, @la vida operativa de estos dispositivos puede ser muc#ísimo mayor que la de una reductora convencional de dientes, pudiendo funcionar incluso en temperaturas criog&nicas, comenta uno de los investigadores, "fr&n Díez Bim&nez, tambi&n del departamento de 7ngeniería ;ecánica de la ?%';. 7ncluso es capaz de seguir funcionando en caso de sobrecarga. (i se bloquea el eje, @las partes simplemente se deslizan entre sí, pero nada se rompe. Además, tambi&n produce menos ruido, se reduce la vibración, y tiene la capacidad de transmitir movimiento a trav&s de las paredes.

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Además de #acer la transmisión sin contacto, los ejes se #an sujetado igualmente sin contacto. @"s la primera vez en la #istoria que tanto el eje de entrada como el de salida de una reductora están otando sin ning)n tipo de contacto, sobre todo cuando mantiene girando, a '000 revoluciones por minuto, un mecanismo en el que no #ay nada más, comenta el investigador principal del proyecto, Bos& Luis &rez Díaz.

 Aplicaciones de los engranajes en los

sistemas !iol"gicos

1. Nano Ro!ots en la medicina

Al implantar billones de nano robots colocados sobre la mano o el antebrazo a unas 300 micras apro!imadamente por debajo de la piel y donde se alimentarían de la glucosa y o!igeno de nuestro cuerpo. "stos cuidarían y analizarían cada órgano, musculo, #uesos corazón, entre otros dando los resultados a trav&s de un peque=o video a modo de pantalla. %on la aparición de los nano robots, se puede intuir que la utilidad de &stos en las ramas m&dicas será muy importante, los nano robots medirán de alrededor de 0.-<' micras */ micraC//0<2+, más peque=os que los glóbulos rojos *#ematíes alrededor de E micras+, por lo cual podrán otar libremente por los vasos sanguíneos.

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"l tama$o de los componentes de los robots m&dicos sería alrededor de /</00 nanómetros */nmC//0<F+ incluso se podría llegar al tama=o de un átomo y los materiales serian, el diamante como cubierta protectora y elementos como el nitrógeno, #idrogeno, o!igeno, uoruro, silicón utilizándoles para los engranes.

"l %rocesador central del nano robot solo poseerá una velocidad de /02</0F operaciones por segundo *será más lento que la velocidad de procesamiento de una Apple vieja+, por lo tanto una mayor inteligencia de procesamiento no será requerida.

(e le #a dado el t&rmino de G ensam&ladorG a aquella pieza del nano robot que es semejante a un brazo submicroscópico, cuyas características principales son las de reaccionar con compuestos, construir secuencias de mol&culas y quizás la de copiarse a sí  mismo, teniendo con esto la capacidad de autoreplicarse.

Re#erencia

H/IB. "dJard (#igley, @%ojinetes, Dise=o en ingeniería mecánica de (#igley, >ctava "dición, ;&!ico, ;c KraJ<ill, 300E, ag. -4F.

H3I#ttp5MMJJJ.agenciasinc.esM8oticiasMDesarrollan<un<engranaje< magnetico<levitante

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H4I#ttp5MMJJJ.saberesyciencias.com.m!MsitioMcomponentMcontentMarticleM /0<portadaM3E0<sistemas<micro<electromecanicos

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