Comprender las diferencias entre los tipos de engranajes es fundamental para lograr la transmisión de potencia necesaria en aplicaciones mecánicas. Hay muchos factores a considerar al elegir el engranaje adecuado para sus piezas, como el estándar de precisión, las proporciones, la eficiencia y la potencia del motor permitidas, la necesidad de tratamiento térmico y rectificado, entre otros. Pero primero, ¿qué es un engranaje?
Un engranaje es un elemento de una máquina con dientes cónicos o cilíndricos con la misma separación. Al engranar dos de estos componentes, pueden transmitir fuerzas y rotaciones del eje principal al eje impulsado. Los engranajes vienen en diversas formas y tamaños, como engranajes rectos, engranajes helicoidales, engranajes cónicos, engranajes sinfín, cremalleras, etc. Estos engranajes se pueden clasificar según la orientación de sus ejes, como ejes paralelos, ejes intersecantes y ejes no intersecantes.
Este artículo se centra en dos engranajes conocidos: el sinfín y el cónico. Conozcamos sus diferencias en cuanto a ventajas, desventajas y aplicaciones. Para comprender completamente sus diferencias, definamos primero qué son.
¿Qué es un engranaje helicoidal?
Un engranaje sinfín, también conocido como transmisión sinfín, es una estructura de engranaje que consta de un eje con una rosca en espiral o un tornillo sinfín que engrana con la rueda dentada o la rueda helicoidal. Los engranajes sinfín se utilizan comúnmente cuando se requieren reducciones significativas de velocidad. El fabricante puede ajustar la velocidad de rotación de una configuración de engranaje sinfín, que en última instancia se determina por el número de roscas o entradas y dientes de la caja de engranajes.
Los engranajes sinfín utilizan un efecto deslizante para transmitir la fuerza de movimiento en ángulo recto. Modifican el movimiento de rotación en 90° y el plano de movimiento también cambia debido a la posición de la rueda. Con frecuencia, ambos componentes están hechos de materiales diferentes, típicamente un sinfín de acero y una rueda de latón.
¿Qué es un engranaje cónico?
Los engranajes cónicos tienen caras cónicas que soportan los dientes, y sus ejes se intersecan. Normalmente se montan en ejes separados 90°, pero también pueden diseñarse para funcionar en otros ángulos.
Los reductores cónicos constan de dos componentes principales: el piñón y el engranaje, que transforman los movimientos en ángulo recto. Utilizan dientes de engranaje angulares. Varios dientes entran en contacto simultáneamente, y todo el ancho de los dientes entrelazados transmite fuerza a medida que giran los engranajes.
Ventajas y desventajas: engranajes helicoidales vs. engranajes cónicos
Las siguientes son las ventajas y desventajas de utilizar engranajes sinfín y unidades de engranajes cónicos:
Ventajas de los engranajes helicoidales
- Los engranajes helicoidales se utilizan cuando se requiere una relación de transmisión alta.
- La relación más alta de un engranaje helicoidal es de aproximadamente 100:1.
- Debido al alto autobloqueo, basado en el deslizamiento del eje sinfín, no es necesario un freno adicional o solo es necesario para instalar uno más económico y pequeño. Sin embargo, esta característica depende del ángulo de fricción y del ángulo de inclinación.
- Los engranajes helicoidales suelen ser más favorables que los engranajes cónicos, especialmente en aplicaciones industriales.
Desventajas de los engranajes helicoidales
- El contacto deslizante de los engranajes provoca una fricción significativa, lo que resulta en una temperatura de funcionamiento extremadamente alta y una baja eficiencia.
- La rueda helicoidal, hecha en su mayor parte de bronce, se desgasta rápidamente.
Ventajas de los engranajes cónicos
- El ruido de funcionamiento es bajo.
- Tiene una mayor capacidad de torque en comparación con engranajes helicoidales del mismo tamaño.
- Tiene alta eficiencia
- Es posible un eje hueco.
Desventajas de los engranajes cónicos
- Los engranajes cónicos son significativamente más caros que los engranajes sin fin.
- Los engranajes cónicos se fabrican en pares. En caso de mantenimiento o reparación, es necesario sustituir ambos engranajes.
- Deben colocarse con precisión para lograr una alta eficiencia.
- Su rango de traducción es limitado, con una relación máxima de 6:1 por juego de engranajes cónicos.
- No se recomienda su uso para reducción de alta velocidad porque hacen ruido a altas velocidades.
Aplicaciones: Engranajes helicoidales vs. engranajes cónicos
Ambos engranajes se utilizan en diversas aplicaciones, pero se especializan en diferentes áreas.
Aplicaciones de engranajes helicoidales
Los engranajes sinfín se utilizan en numerosas aplicaciones que requieren baja velocidad y una amplificación de potencia relativamente alta. Se encuentran en artículos domésticos de uso diario, así como en maquinaria pesada. Presentan numerosas ventajas sobre otros modos de transmisión, especialmente cuando se requiere reducción de velocidad. A continuación, se presentan algunos ejemplos de productos y electrodomésticos que utilizan engranajes sinfín:
- Instrumentos de afinación
- Ascensores y elevadores
- Grúas
- Maquinaria para la industria minera
- Motores pequeños
- laminadores
- Puertas de seguridad automáticas
- Transportadores
Aplicaciones de engranajes cónicos
Los engranajes cónicos se utilizan habitualmente en entornos mecánicos, ya que pueden transferir energía de lineal a pura. A continuación, se presentan algunos ejemplos de artículos y productos que utilizan engranajes cónicos:
- taladros de mano
- Automóviles
- Prensas de imprenta
- Aplicaciones marinas
- Centrales eléctricas
- Plantas de acero
- Torres de enfriamiento
- Máquinas de inspección de vías ferroviarias
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Los engranajes sinfín son uno de los métodos más comunes y rentables para reducir la velocidad de rotación, y se utilizan en una amplia gama de mecanismos, tanto simples como complejos. Por otro lado, los engranajes cónicos son componentes de transmisión de potencia que se utilizan para invertir el sentido de rotación del eje, reducir la velocidad y aumentar el par entre ejes giratorios no paralelos. Para lograr la precisión requerida, debe encontrar una empresa que se ajuste a sus especificaciones.
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