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En este artículo le presentamos varios tipos de reductores y le explicamos sus ámbitos de aplicación. Los reductores son componentes indispensables en muchas máquinas y vehículos. Permiten la transmisión de par y velocidad entre el eje de entrada y el de salida, lo que garantiza una transmisión óptima de la potencia.
Las transmisiones por engranajes son una forma habitual de transmisión de potencia en sistemas mecánicos. Existen diferentes tipos de transmisiones por engranajes que se utilizan en función de la aplicación y la funcionalidad deseada.
Todos los tipos de reductores especificados tienen en común que su tarea principal es convertir los regímenes y pares del motor, es decir, efectuar un cambio de regímenes y pares del motor entre la entrada y la salida mediante el diseño y los componentes utilizados.
Los engranajes rectos son una forma de engranajes rodantes y son un medio popular de implementar las tareas anteriores en una aplicación debido a su diseño simple. Los ejes sobre los que se montan los engranajes rectos (con dentado exterior o interior) están alineados en paralelo. El dentado de los engranajes rectos incluidos se desarrolla como sistemas de dientes rectos o helicoidales. En este caso, los engranajes rectos pueden constar de un eje de entrada y uno o varios ejes de salida. Estos se denominan engranajes rectos de una o varias etapas.
Los engranajes rectos normalmente permiten una relación de transmisión de i ≤ 6, que puede aumentarse aún más con un diseño de varias etapas. Además, los engranajes rectos se caracterizan por su fabricación rentable, su gran robustez y su elevada eficiencia.
Ejemplo de aplicación
En esta aplicación, una pieza de trabajo se transfiere de un transportador al proceso siguiente girando la pieza de trabajo 180° sobre otro transportador.
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Al igual que los engranajes rectos, los engranajes cónicos clásicos pertenecen al grupo de los engranajes rodantes. Los engranajes cónicos constan de una rueda dentada cónica más grande llamada corona y una rueda dentada cónica más pequeña llamada piñón. En los engranajes cónicos simples, las puntas cónicas de la corona y el piñón convergen en un punto de intersección. Su principal característica es que los ejes sobre los que se montan los engranajes no están dispuestos en paralelo, sino formando un ángulo entre sí (a menudo de 90°). Esto permite conseguir una desviación de la fuerza transmitida mediante engranajes cónicos.
Esta propiedad es diferente si la corona está diseñada como una rueda plana, es decir, su ángulo de cono parcial está cerca de los 90°. En este caso, debido a las diferentes velocidades circunferenciales, ya no se podía conseguir una desviación de 90° al utilizar una rueda dentada cónica como piñón. Si aún así se desea esta desviación, se pueden utilizar ruedas de corona en combinación con ruedas rectas simples.
En algunos casos, puede que sea necesario transferir y desviar movimientos de rotación entre ejes que no tengan un punto de intersección común. Los engranajes cónicos helicoidales (también denominados “engranajes hipoides”) se pueden utilizar para este fin. En los engranajes hipoides, el comportamiento de rodadura del piñón cambia de un movimiento de rodadura a un movimiento de tornillo en el que los flancos de los dientes se deslizan unos contra otros.
Los engranajes de tornillo sin fin están formados por un tornillo sin fin y una rueda helicoidal y pertenecen al grupo de los engranajes de tornillo sin fin. Los engranajes de tornillo sin fin se caracterizan por sus elevadas relaciones de transmisión de hasta i ≤ 40 y, en determinadas condiciones, tienen una función de autobloqueo, que puede utilizarse para diversas aplicaciones.
Sin embargo, debido a la elevada fricción de deslizamiento entre el tornillo sin fin y la rueda helicoidal, los engranajes helicoidales tienen un rendimiento inferior al de otros tipos de transmisión. La elevada fricción de deslizamiento también implica que, a la hora de seleccionar los componentes, debe garantizarse un emparejamiento de materiales adecuado y una lubricación eficaz.
Ejemplo de aplicación
El motor acciona el engranaje de tornillo sin fin y la rueda helicoidal, y el carrete situado en el extremo del eje enrolla el alambre.
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Un engranaje de cadena consta de dos o más ruedas dentadas o poleas dentadas que están conectadas entre sí por medio de una cadena circunferencial o una correa dentada. El movimiento de una rueda dentada (rueda de entrada) pone en movimiento la cadena o la correa dentada y, por tanto, también la otra rueda dentada (rueda de salida).
El principio del engranaje de cadena permite la transmisión de potencia en distancias más largas y ofrece la posibilidad de variar las velocidades y los pares en función de las relaciones de tamaño de las ruedas dentadas.
Por ejemplo:
Ejemplo de aplicación
Un sistema transportador accionado por motor que utiliza un sistema de rodillos, poleas de transmisión y correas dentadas.
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Para comprender los distintos tipos de reductores, es importante tener en cuenta los diferentes tipos de ruedas dentadas. A continuación, analizamos los diferentes tipos de ruedas dentadas y sus características especiales.
Los acoplamientos de compensación son indispensables en muchos casos. Garantizan una transferencia uniforme de potencia entre las ruedas dentadas y compensan cualquier tolerancia, lo que aumenta considerablemente la vida útil de todos los componentes.
Las ruedas dentadas rectas son las más utilizadas, ya que el dentado se encuentra en la circunferencia de la rueda cilíndrica.
Las ruedas dentadas rectas con dentado exterior tienen dentado circunferencial alineado exteriormente. En el caso de dos ruedas dentadas rectas con dentado exterior entrelazadas, el sentido de giro cambia cuando el movimiento de rotación se transfiere de la rueda dentada motriz a la rueda dentada conducida.
En las ruedas dentadas rectas con dentado interior, también llamadas ruedas dentadas huecas, el dentado circunferencial está alineado interiormente.
Al combinar una rueda dentada recta con dentado interior con una rueda dentada recta con dentado exterior, el sentido de giro de la rueda accionada no cambia, a diferencia de la combinación de dos ruedas dentadas rectas con dentado exterior.
El diseño especial también permite ahorrar espacio en la disposición de las ruedas dentadas reduciendo la separación axial. Otra característica especial del dentado interior es el diseño cóncavo de los flancos de diente, que aumenta la superficie de contacto, reduciendo así el desgaste cuando se combina con un dentado convexo.
Las cremalleras se pueden considerar una forma especial de las ruedas dentadas rectas, que tienen una anchura de cualquier tamaño. Consisten en una cremallera a la que se fija un dentado sin curvatura. Las cremalleras traducen el movimiento de rotación de un engranaje recto dentado exteriormente en un movimiento lineal.
El caso inverso también es posible: Las cremalleras traducen su movimiento lineal en un movimiento de rotación de una rueda dentada recta con dentado exterior.
Ejemplo de aplicación
Para subir y bajar varios elevadores con un cilindro de aire.
En esta aplicación, solo se necesita un accionamiento para mover varios elevadores simultáneamente en una operación continua (arriba y abajo).
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Las Ruedas dentadas cónicas tienen un diseño cónico, en el que el dentado está situado en el lado exterior del cono (superficie exterior).
El dentado de las ruedas dentadas cónicas puede ser recto o en espiral.
Los ejes de tornillos sin fin (abreviados como "sin fin") se usan junto con las ruedas helicoidales en los engranajes de tornillos sin fin. El eje de tornillos sin fin tiene una rosca helicoidal que engrana en el dentado de la rueda helicoidal.
Los engranajes de tornillos sin fin se caracterizan por sus elevadas relaciones de transmisión y pueden tener una función de autobloqueo en determinadas condiciones, lo que permite utilizarlos para diversas aplicaciones. Sin embargo, debido a la elevada fricción de deslizamiento entre el tornillo sin fin y la rueda helicoidal, los engranajes de tornillos sin fin tienen un rendimiento inferior al de otros tipos de reductores.
El eje de tornillos sin fin es una modificación del dentado helicoidal, en el que se introducen en el eje uno o varios dientes en espiral (engranajes).
El tipo de dentado tiene una gran influencia en la eficacia del reductor y en las fuerzas que se producen durante el funcionamiento en la aplicación posterior. Dependiendo de la aplicación, se pueden elegir diferentes formas de dentado.
El dentado recto es el tipo de dentado más sencillo, en el que los dientes, en el caso de las ruedas dentadas rectas, están dispuestos paralelamente al eje de rotación de la rueda dentada. Esta forma de dentado es barata de producir y representa una variante de dentado muy extendida.
En el caso del dentado recto, hasta 3 dientes se engranan simultáneamente con una contrarrueda, que distribuye la carga entre varios dientes. En las ruedas dentadas de dentado recto, toda la anchura del flanco del diente engrana a la vez cuando se transfieren las fuerzas de accionamiento, lo que hace que el desarrollo del ruido y el desgaste sean mayores que en el dentado helicoidal.
En el caso de un dentado helicoidal (por ejemplo, una rueda dentada recta helicoidal), los dientes forman un ángulo con el eje de rotación de la rueda dentada. Esto aumenta la relación de contacto, es decir, la relación entre la longitud de contacto y el paso de la rueda dentada. Esto tiene un efecto positivo en la suavidad de marcha y la resistencia al desgaste, lo que permite alcanzar mayores velocidades.
En comparación con el dentado recto, este diseño es más caro de producir y hay que absorber las fuerzas axiales que se producen durante el funcionamiento.
Una forma especial de dentado helicoidal es el dentado curvo. Además de la disposición angular, los dientes individuales describen un curso curvo a lo largo de la mitad del diente, lo que va acompañado de un aumento adicional de la relación de contacto y de las ventajas asociadas.
En el caso del dentado helicoidal doble (también llamado dentado en espiga o dentado en doble hélice), la circunferencia de la rueda dentada se divide en una mitad izquierda y otra derecha.
Este complejo diseño es comparativamente caro en términos de costes de fabricación, pero combina las ventajas de las variantes de dentado mencionadas anteriormente, lo que permite un alto nivel de suavidad de marcha y resistencia al desgaste.
