Un engranaje recto es un engranaje cilíndrico con dientes rectos e evolventes que discurren paralelos al eje del eje. Transmite movimiento y potencia entre dos ejes paralelos, soportando cargas radiales y tangenciales sin generar empuje axial. Conocidos por su construcción sencilla, alta eficiencia y bajo coste de producción, los engranajes rectos se encuentran entre los más utilizados. tipos de engranajes en sistemas mecánicos.
¿Cómo funcionan los engranajes rectos?
Los engranajes rectos funcionan engranando los dientes del engranaje conductor con el engranaje conducido. A continuación, se muestran los pasos que muestran su funcionamiento:
Contacto con los dientes
Cuando dos engranajes rectos se colocan uno junto al otro, sus dientes entran en contacto a lo largo de la cara del engranaje. En este caso, los dientes del engranaje conductor presionan contra los del engranaje impulsado.
Transferencia de fuerza y rotación
Al aplicar fuerza el engranaje impulsor, este transfiere par al engranaje impulsado, que es tangencial a su círculo base. Esto provoca la rotación de ambos engranajes en direcciones opuestas, con su velocidad angular constante.
Ajuste de par y velocidad
El par y la velocidad de los engranajes rectos giratorios dependen de la relación entre el número de dientes de los engranajes impulsores y conducidos.
- Un engranaje impulsado más grande da como resultado una rotación más lenta pero un torque mayor.
- Un engranaje impulsado más pequeño produce una rotación más rápida pero un torque menor.
Tipos de engranajes rectos
Engranaje recto externo
En un engranaje recto externo, los dientes se encuentran en el diámetro exterior del engranaje. Los dientes de dos engranajes externos engranan y giran en direcciones opuestas. En este caso, el engranaje más grande se denomina rueda y el más pequeño, piñón.
Engranaje recto interno
Un engranaje recto interno es un tipo de engranaje cuyos dientes están tallados en el diámetro interno. Estos engranajes suelen funcionar en combinación con engranajes externos, como en los sistemas de engranajes planetarios. El engranaje más grande se denomina rueda anular, mientras que el más pequeño se denomina piñón.
En el sistema de engranajes internos, tanto el engranaje impulsor como el impulsado giran en la misma dirección. Cuando un engranaje interno engrana con uno externo, presentan una gran superficie de contacto, lo que resulta en una menor tensión y una mayor transferencia de par. El engrane de los dientes del engranaje interno es más estable, lo que resulta en un menor deslizamiento y lo hace adecuado para rodamientos de alta carga.
Materiales para engranajes rectos
Plástico
Los engranajes rectos se pueden fabricar con plásticos como el acetal y el nailon. Estos engranajes son ligeros, silenciosos y resistentes a la corrosión. Los engranajes fabricados con estos materiales son adecuados para aplicaciones de baja velocidad y baja carga.
Acero Inoxidable
El acero inoxidable se utiliza para la fabricación de engranajes en entornos de baja carga, donde la resistencia a la corrosión es fundamental. Sin embargo, no es una opción común debido a su baja dureza y mayor susceptibilidad al desgaste que otros materiales.
Hierro fundido
El hierro fundido es uno de los materiales más utilizados para la fabricación de engranajes rectos. Es relativamente fácil de mecanizar y rentable, aunque es más frágil que el acero.
Aleación de aluminio
La aleación de aluminio se utiliza para la fabricación de engranajes donde se requiere una alta relación resistencia-peso, como en la industria aeroespacial.
Materiales de pulvimetalurgia
Sus Preguntas materiales de pulvimetalurgia Para engranajes rectos se utilizan polvos metálicos a base de hierro. Los grados típicos incluyen FC-0205 (Fe-Cu), FN-0205 (Fe-Ni) y FD-0205 (aleación por difusión de Fe-Cu-Ni).
¿Para qué se utilizan los engranajes rectos?
Industria automotriz
Los engranajes rectos se utilizan en automóviles para transferir potencia del motor a las ruedas. Se encuentran comúnmente en:
Sistema de piñón y cremallera
Una aplicación clave de los engranajes rectos es en sistemas de piñón y cremallera para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. El sistema de engranajes rectos de piñón y cremallera consta de dos partes principales: el piñón, un engranaje circular, y la cremallera, un engranaje plano y recto con dientes. Cuando el piñón gira, sus dientes engranan con los de la cremallera, lo que provoca que esta se mueva en línea recta. Estos engranajes rectos se utilizan comúnmente en los sistemas de dirección de los automóviles.
- En las transmisiones manuales y automáticas, estos se utilizan para cambiar la velocidad y el par.
- En los engranajes diferenciales, permiten que las ruedas giren a diferentes velocidades mientras giran.
- Sistemas de dirección asistida
Aeroespacial y aviación
En la industria aeroespacial, los engranajes rectos se utilizan en motores para controlar el movimiento de diversas piezas. Además, también se utilizan en el tren de aterrizaje de las aeronaves.
Generación de energía
Los engranajes rectos desempeñan un papel crucial en la producción de electricidad al ayudar a transferir energía mecánica al generador, como en las turbinas eólicas o las turbinas de vapor.
Maquinaria Industrial
Los engranajes rectos también encuentran aplicación en muchos equipos industriales de trabajo pesado, como cajas de engranajes, sistemas de compresores y molinos.
¿Cómo se fabrican los engranajes rectos?
Aquí hay algunos comunes proceso de fabricacion de engranajes Para engranajes rectos:
Fresado
En este proceso, los engranajes rectos se producen cortando los dientes directamente en una pieza bruta utilizando una fresadora y una fresa que se adapta al perfil del diente. Para ello, la pieza bruta se fija a un cabezal de indexación. Este cabezal la gira paso a paso a medida que la fresa moldea cada diente. Este método es excelente para lotes pequeños, prototipado y engranajes personalizados.
Cojeando
El tallado con fresa madre se utiliza para la fabricación de engranajes rectos precisos y eficientes en diversos tamaños y aplicaciones. Así es como se producen los engranajes rectos:
- Una máquina talladora de engranajes incluye dos husillos en ángulo: uno para la herramienta de corte giratoria (la fresa) y otro para la pieza bruta del engranaje.
- En primer lugar, se ajusta el ángulo entre los dos husillos en función del tipo de engranaje que se esté produciendo, como por ejemplo los engranajes rectos.
- Ahora, la fresa y el engranaje en bruto giran a una relación de velocidad sincronizada apropiada para la geometría de los dientes del engranaje deseada.
- A medida que la fresa gira y avanza en la pieza en bruto, va tallando progresivamente dientes de engranaje con la forma y profundidad adecuadas.
Metalurgia de polvos (PM)
Puede producir de manera eficiente engranajes rectos utilizando el proceso de pulvimetalurgiaPrimero, se prensa el polvo metálico en una matriz utilizando punzones superiores e inferiores para formar el engranaje. La pieza compactada, llamada pieza compacta verde, se sinteriza a alta temperatura para lograr la resistencia y las propiedades del material requeridas.
En comparación con el mecanizado, engranajes de pulvimetalurgia lograr una tasa de utilización de material mucho mayor, de alrededor del 95%, mientras que el mecanizado tradicional normalmente solo produce alrededor del 70%.
El proceso PM es un método ideal para producir engranajes rectos con tolerancias estrictas, calidad constante y bajo desperdicio de producción, especialmente para producción a gran escala.
Forja
La forja es un método de fabricación para crear engranajes, donde el componente se somete a altas temperaturas y presiones para lograr la forma deseada. Este método se utiliza tanto para piezas brutas de engranajes como para engranajes dentados. Los engranajes fabricados con este método ofrecen alta resistencia y resistencia a la fatiga. Sin embargo, pueden requerir mecanizado adicional para un acabado preciso. Este método es adecuado para la producción de engranajes rectos para aplicaciones de alta resistencia.
Formación en frío
El conformado en frío es uno de los procesos de fabricación de engranajes más rentables gracias a su alta productividad. Es un método versátil para la producción en masa de elementos de engranajes rectos.
En este proceso, una barra metálica (llamada pieza bruta) se estira (elabora) o se empuja (extruye) a través de una serie de matrices. La matriz final tiene la forma exacta de los dientes del engranaje requerida.
A medida que la barra se mueve a través de las matrices, se comprime y se remodela bajo alta presión.
Ventajas de los engranajes rectos
- Los engranajes rectos tienen un diseño simple que los hace fáciles de fabricar y mantener.
- Estos son rentables debido a su diseño simple y facilidad de mecanizado en comparación con los engranajes helicoidales.
- Los engranajes rectos muestran una alta eficiencia (normalmente entre el 95 y el 99 %) con una pérdida de potencia mínima.
- Estos engranajes tienen un movimiento suave debido a una relación de velocidad constante.
- Estos engranajes son confiables y duraderos cuando se utilizan en condiciones adecuadas.
- Los engranajes rectos son capaces de soportar cargas elevadas, especialmente a velocidades moderadas, debido al contacto directo de los dientes y su diseño robusto.