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• Rogger Rebaza Arias

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ORGANOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS

ENGRANAJES

I.

INTRODUCCIÓN Un engranaje es una rueda o cilindro dentado empleado para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa. Un engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas que giran alrededor de unos ejes cuya posición relativa es fija. Se utilizan para la transformación de velocidades tanto en magnitud como en dirección.

II. II.1.

Figura 1. Forma de un engranaje TIPOS DE ENGRANAJES ENGRANAJES RECTOS Son engranajes cilíndricos de dientes rectos y van colíndales con el propio eje de la rueda dentada. Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos formando así lo que se conoce con el nombre de trenes de engranajes. Este hecho hace que sean unos de los más utilizados, pues no en vano se pueden encontrar en cualquier tipo de máquina: relojes, juguetes, máquinas herramientas, etc. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido

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se introduce una rueda dentada denominada 'rueda loca' entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. En cualquier sistema de engranajes, la velocidad del eje impulsado depende del número de dientes de cada engranaje.

FIGURA 2. Engranaje Recto Tipos de engranajes rectos Rectos exteriores o simplemente rectos.-Es el tipo de engranaje más simple y corriente, generalmente, para velocidades medias.

Interiores.- Pueden ser con dentado recto, helicoidal o doblehelicoidal. Engranajes de gran aplicación en los llamados “trenes epicicloidales o planetarios”.

Nomenclatura de los engranajes rectos

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Definiciones y nomenclatura de los engranajes y dientes de engranajes. Las nomenclaturas y dimensiones que se calculan en un engranaje recto cilíndrico son las siguientes:  Circunferencia de paso o primitiva: es la de contacto entre los dientes que determina la relación de transmisión. Las circunferencias primitivas de dos engranajes son tangentes entre sí.  Paso circular: es la distancia medida sobre la circunferencia primitiva entre un determinado punto de un diente y el punto correspondiente de un diente inmediato. Según se aprecia en la figura anterior el paso circular o simplemente paso es igual a la suma del grueso del diente y el ancho entre los dientes consecutivos.  Módulo: es el cociente del diámetro de la circunferencia primitiva y el número de dientes.  Paso diametral: es la razón entre el número de dientes y el diámetro de paso. Evidentemente módulo y paso diametral son inversos.  Adendo: es la distancia radial entre el tope del diente y la circunferencia primitiva.  Dedendo: es la distancia radial desde la circunferencia primitiva hasta la circunferencia de base.  Altura total: es la suma del dedendo mas el adendo.  Circunferencia de holgura: es la circunferencia tangente a la del adendo cuando los dientes están conectados.  Holgura: es la diferencia entre el dedendo y el adendo.

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 Juego: es la diferencia entre el ancho del espacio y el grueso del diente.  Anchura de cara: es la longitud de los dientes en la dirección axial.  Cara: es la superficie lateral del diente limitada por la circunferencia primitiva y la circunferencia de adendo.  Flanco: es la superficie lateral del

diente

limitada

por

la

circunferencia primitiva y la circunferencia de dedendo.  Superficie de fondo: es la superficie de la parte inferior del espacio comprendido entre dientes contiguos.  Radio de entalle: es al radio de la curva de empotramiento del diente en el engranaje.  Angulo de acción: es el ángulo que gira el engranaje desde que entran en contacto un par de dientes hasta que termina su contacto.  Angulo de aproximación: es el ángulo que gira un engranaje desde el instante en el que dos dientes entran en contacto, hasta que ambos dientes entran en contacto en el punto correspondiente al diámetro primitivo.  Angulo de alejamiento: es el ángulo que gira un engranaje desde que los dientes están en contacto en el punto correspondiente al diámetro primitivo hasta que se separan. Ángulo de acción= Ángulo de aproximación + Ángulo de alejamiento  Diámetro Exterior: Es la circunferencia en la cual está inscrito el engranaje (diámetro de torneado).  Diámetro Interior: (O De Fondo) Es la circunferencia en la cual nacen los dientes de un engranaje.  Espesor: Es el ancho que tiene un diente mirado de frente, tomado sobre el diámetro primitivo (de flanco izquierdo a derecho).  Hueco: Es la magnitud considerada de flanco a flanco de un par de dientes consecutivos, tomado sobre el diámetro primitivo.  Altura De Dientes: Es la diferencia que existe en el diámetro exterior y el diámetro interior de un engranaje.  Altura De La Cabeza Del Diente: Es la magnitud considerada entre el diámetro primitivo y el diámetro interior.  Altura Del Pie De Un Diente: Es la magnitud considerada entre el diámetro primitivo y el diámetro interior.  Largo Del Diente: Es la longitud que tiene un diente por la parte de su flanco.

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 Distancia Entre Centros: Es la medida o distancia comprendida de eje a eje de un par de engranajes que se encuentran engranados.  Número De Dientes: Se entiende por número de dientes a la

II.2.

cantidad de dientes que tiene un engranaje. ENGRANAJES HELICOIDALES Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un engranaje recto. A veces se denominan de forma incorrecta engranajes en espiral los engranajes helicoidales empleados para transmitir rotación entre ejes no paralelos. Ventajas del uso de engranajes  Presentan un comportamiento más silencioso que el de los 

dientes rectos usándolos entre ejes paralelos. Poseen una mayor relación de contacto debido al efecto de



traslape de los dientes. Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado gradual que poseen.

Desventajas de engranajes helicoidales 

La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial que este produce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y

transversalmente al árbol. Tipos de engranajes helicoidales  Engranajes Helicoidales de ejes paralelos Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica.

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 Engranajes Helicoidales de ejes cruzados: Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada (puede considerárseles como engranajes sinfín no envolventes), la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes.

 Engranajes helicoidales dobles Los engranajes "espina de pescado" son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble. Un miembro del juego de engranes "espina de pescado" debe ser apto para absorber la carga axial de tal forma que impida las carga excesivas en el diente provocadas por la disparidad de las dos mitades del engranaje.

Nomenclatura de engranaje helicoidal

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 Paso circular Es la distancia medida sobre la circunferencia de paso entre determinado punto de un diente y el correspondiente de uno inmediato, es decir la suma del grueso del diente y el ancho del espacio ente dos consecutivos.

En los engranes helicoidales, por su naturaleza (dientes en hélice), va a tener dos pasos,  Pn = paso circular normal  Pt = paso circular transversal  Relacionados por la siguiente ecuación

Pn  Pt * cos( )

Nótese que cuando ψ = 0 entonces Pn =Pt Donde ψ es el ángulo de hélice

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 Circunferencia de paso: es un círculo teórico en el que generalmente se basan todos los cálculos; su diámetro es el diámetro de paso. Supongamos que un plano oblicuo a b corta al engrane según ψ en un arco, este arco tiene radio de curvatura R, si ψ = 0 entonces R = D/2; si ψ crece hasta llegar a 90˚ entonces R = ∞; por lo tanto se entiende que cuando ψ crece R también lo hace.  Modulo (m) Es la relación del diámetro de paso al número de dientes  Adendo (ha): Distancia radial entre el tope del diente y la circunferencia de paso  Dedendo (hf): Es la distancia entre el el fondo del espacio y la circunferencia de paso  Altura total: Es la suma del dependo y del adendo  Circunferencia de holgura: Es la circunferencia tangente a la de adendo del otro engrane, la holgura es la diferencia entre el adendo de un engrane y el dedendo del otro conectado  Juego: Es el espacio entre dos dientes consecutivos y el grueso del diente del otro engrane  Numero virtual de dientes (Zv): Si se observa en la dirección de los dientes, un engrane del mismo paso y con el mismo R tendrá un mayor número de dientes según aumente R es decir conforme se incremente ψ. Zv  Z

cos( )

Se puede demostrar que: Para la generación de un engrane se trazan dos círculos cuyos diámetros son los diámetros de paso. En un par de engranes conectados las circunferencias de paso son tangentes entre sí, esto quiere decir que los centros están ubicados a una distancia R1 + R2 El punto P es el punto de paso, por este punto se traza una recta ab que es tangente a los dos círculos, luego se traza una recta cd por el punto P, a un ángulo φ con respecto a la tangente comuna b; la recta cd recibe tres nombres: Línea de presión, generatriz, línea de acción e indica la dirección en que actúa la fuerza. El ángulo φ se llama ángulo de presión y suele tener un valor de 20 o 25 ˚; para engranes helicoidales el ángulo de presión φn en la dirección normal es diferente a φt en la dirección transversal, estos ángulos están relacionados por la ecuación

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cos( )  tg (n) / tg (t )

A continuación, sobre cada engrane se traza una circunferencia tangente a la línea de presión. Estas serán las circunferencias de base. Como son tangentes a dicha línea, y al ángulo de presión determina su tamaño. El radio de la circunferencia de base es Rb  r * cos( ) A continuación se traza una evolvente sobre cada circunferencia de base. Este evolvente se usara para un lado del diente de engrane. Las circunferencias de adendo y dedendo se trazan con los valores dados anteriormente.

 Interferencia El contacto comienza cuando la punta del diente conducido toca el flanco del diente conductor, ello ocurre antes de que la parte de evolvente del diente conductor entre en acción. En otras palabras ello ocurre por debajo de la circunferencia de base del engrane 2 en la parte distinta de la evolvente del flanco; el efecto real es que la punta o cara de evolvente del engrane impulsado tiende a penetrar en el flanco del diente impulsado o a interferir con este. Se presenta una vez más el mismo efecto a medida que los dientes dejan de estar en contacto. El efecto es que la punta del diente impulsor tiende a penetrar en el flanco del diente impulsado, o a interferir con él. La interferencia también puede reducirse mediante un mayor ángulo de presión. Con estos obtiene una menos circunferencia de base, de manera

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que la mayor parte del perfil de los dientes es evolvente. La demanda de piñones menores con menos dientes favorece así el uso de un ángulo de presión de 25˚, aun cuando las fuerzas de fricción y las cargas de aplastamiento aumenten de magnitud y disminuya la relación de contacto.

III.

SISTEMAS DE DIENTES El tren de engranajes es otro mecanismo para transmitir el movimiento rotatorio y el movimiento de torsión. A diferencia de una correa y poleas, o una cadena y piñones, no hace falta ningún mecanismo de enlace (correa o cadena). Los engranajes tienen dientes que se engranan unos con otros. Este sistema posee granades ventaja con respecto a las correas y poleas: reducción del espacio ocupado, relación de transmisión más estable (no existe posibilidad de resbalamiento), posibilidad de cambios de velocidad automáticos y, sobre todo, mayor capacidad de transmisión de potencia. Sus aplicaciones son muy numerosas, y son de vital importancia en el mundo de la mecánica en general y del sector del automóvil en particular. Se trata de un sistema reversible capaz de transmitir potencia en ambos sentidos, en el que no son necesarios elementos intermedios como correas y cadenas para transmitir el movimiento de un eje a otro. En un sistema de este tipo se le suele llamar rueda al engranaje de mauor diámetro y piñón al más pequeño. Cuando el piñón mueve la rueda se tiene un sistema reductor de velocidad, mientras que cuando la rueda mueve el piñón se trata de un sitema multiplicador de velocidad. Obviamente, el hecho de que una rueda tenga que endentar con otra para poder transmitir potencia entre dos ejes hace que el sentido de giro de éstos sea distinto.

En los engranajes de distintos tamaños, el engranaje más pequeño se llama piñón, y el más grande se llama rueda. Dos o más engranajes unidos o engranados de esta forma se denominan tren de engranaje.

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Tren de engranaje simple en el que A es el engranaje motriz, y B el engranaje arrastrado

Cuando A da una vuelta completa, sus 15 dientes pasan el punto X del diagrama. Como los engranajes se engranan (y no se pueden desprender), 15 dientes del engranaje arrastrado también pasan el punto X. Por tanto, por cada vuelta completa del engranaje motriz, el engranaje arrastrado solamente girará un cuarto de vuelta. Ahora bien, como el engranaje arrastrado solamente gira un cuarto de vuelta por cada vuelta completa del engranaje motriz, el engranaje arrastrado solamente girará aun cuarto de la velocidad del engranaje motriz.Por tanto, la relación de velocidades del sistema anterior (y relación de transmisión) es de 4: 1 Para calcular la relación de transmisión de un tren de engranaje simple, usa la siguiente ecuación : número de dientes del engranaje arrastrado relación de transmisión= número de dientes del engranaje motriz Para el ejemplo anterior: Relación de transmisión : 60/15 = 4/1 4:1 La relación entre las velocidades de giro de las ruedas depende del nº de dientes de cada una y se expresa mediante las siguientes ecuaciones: V1 n1 = V2 n2 IV.

ACCIÓN CONJUGADA Los dientes de los engranajes para transmitir el movimiento de rotación, actúan conectados de modo semejante a las levas, siguiendo un patrón o pista de rodadura definido. Cuando los perfiles de los dientes (o levas) se diseñan para mantener una relación de

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velocidades angulares constante, se dice que poseen "Acción Conjugada". En consecuencia los perfiles de dientes de engranajes que

ostenten

acción

conjugada,

se

denominarán

“perfiles

conjugados”. En términos generales, cuando una superficie hipotética empuja a otra (Figura 8), el punto de contacto "c" es aquél donde las superficies son tangentes entre sí. En estas circunstancias las fuerzas de acción-reacción están dirigidas en todo momento a lo largo de la normal común "ab" a ambas superficies. Tal recta se denomina "Línea de Acción" y cortará a la línea de centros " O1 O2 " en un punto P llamado "Punto Primitivo". En los mecanismos de contacto directo, en los cuales se produce contacto entre superficies que deslizan y/o ruedan, la relación de velocidades angulares es inversamente proporcional a la relación de segmentos que determina el "punto primitivo" sobre la línea de centros (la demostración se apoya en el teorema de Aronhold-Kennedy), o sea: i = ω2 / ω1 = r2 / r1 = O1 P / O2 P O1 P y O2 P se denominan "Radios Primitivos" y a las circunferencias trazadas desde

O1

y O2

con

esos radios

"Circunferencias Primitivas". En consecuencia, para que la relación de transmisión se mantenga constante, el punto P deberá permanecer fijo: la línea de acción, para cada punto de contacto, deberá pasar siempre por P.

La ley de engrane basada en el análisis de la expresión matemática anterior se puede enunciar como sigue: "La relación de transmisión entre dos perfiles se mantendrá constante, siempre y cuando la normal a los perfiles en el punto de

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contacto pase en todo instante por un punto fijo de la línea de

V.

centros." PROPIEDADES DE LA INVOLUTA Es aquella curva indeformable que genera una curva de evolvente Al considerar la involuta para la forma de un diente, es necesario poder calcular determinadas propiedades de la involuta. La figura 6.28 muestra una involuta que se generó a partir de un círculo base de radio Rb. La involuta contiene dos puntos, A y B, con radios correspondientes RA y RB y ángulos de presión φA y φB. Es fácil establecer una relación para los factores anteriores debido a que el radio del circulo base permanece constante sin importar el punto que se esté considerando

La figura 6.29 muestra la ilustración de la figura 6.28 ampliada para incluir todo el diente del engrane. A partir de esta ilustración es posible desarrollar una ecuación para encontrar el espesor del diente en cualquier punto B, dado el espesor en el punto A. Por el principio de la generación de una involuta, el arco DG es igual a la longitud BG.

VI.

CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJES Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se

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utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa. La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

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Engranajes cilíndricos Engranajes cónicos Tornillos sin fin ENGRANAJES CILINDRICOS  LOS ENGRANAJES CILÍNDRICOS RECTOS: son el tipo de engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.  Engranajes cilíndricos rectos exteriores: son los que invierten el signo de la velocidad angular.

 Engranajes cilíndricos restos interiores: son los que mantienen el signo de la velocidad angular.

 ENGRANAJES CILÍNDRICOS HELICOIDALES: Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación. En estos engranajes el movimiento se transmite de modo igual que en los cilíndricos de dentado recto, pero con mayores ventajas. Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser paralelos o cruzarse, generalmente a 90º.

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Para eliminar el empuje axial el dentado puede hacerse doble helicoidal. Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten más potencia que los rectos, y también pueden transmitir más velocidad, son más silenciosos y más duraderos; además, pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. De sus inconvenientes se puede decir que se desgastan más que los rectos, son más caros de fabricar y necesitan generalmente más engrase que los rectos.

 LOS ENGRANAJES DOBLE-HELICOIDALES: son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble. Un engrane de doble hélice sufre únicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada con los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

 ENGRANAJES HELICOIDALES PARA EJES CRUZADOS: Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo

una acción conjugada

(puede

considerárseles

como

engranajes sinfín no envolventes), la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes.

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 CREMALLERA: El mecanismo de cremallera aplicado a los engranajes lo constituyen una barra con dientes la cual es considerada como un engranaje de diámetro infinito y un engranaje de diente recto de menor diámetro, y sirve para transformar un movimiento de rotación del piñón en un movimiento lineal de la cremallera. Quizás la cremallera más conocida sea la que equipan los tornos para el desplazamiento del carro longitudinal.

2 ENGRANAJES CONICOS: Se fabrican a partir de un tronco de cono, formándose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los datos de cálculos de estos engranajes están en prontuarios específicos de mecanizado.  ENGRANAJES CÓNICOS RESTOS: Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90°. Estos engranajes

generan

más

ruido

que

los

engranajes

cónicos

helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.

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 ENGRANAJE CÓNICO HELICOIDAL: Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Además pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos de estos engranajes se encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado. Se mecanizan en fresadoras especiales.

 ENGRANAJE CÓNICO ESPIRAL: es un engranaje cónico con dentado helicoidal. La aplicación principal de esto es en un diferencial de vehículo, donde la dirección de accionamiento del eje de accionamiento debe girarse 90 grados para mover las ruedas. El diseño helicoidal produce menos vibración y ruido de engranajes de corte recto o espuela de corte convencional con dientes rectos. Un conjunto de engranajes cónicos espirales tienen que sustituirse siempre en pares, es decir, tanto la mano izquierda y los engranajes de la derecha debe ser reemplazado juntos desde los engranajes se fabrican y se ha rodado en parejas.

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 ENGRANAJE CÓNICO HIPOIDES: es un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona, obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello máquinas talladoras especiales (Gleason)

TORNILLO SIN FIN: En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto (perpendiculares). Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de dientes igual al número de entradas del sinfín. El tornillo sin fin puede ser un mecanismo irreversible o no, dependiendo del ángulo de la hélice, junto a otros factores La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del número de dientes de la rueda. Se puede entender el número de entradas del tornillo como en número de hélices simples que lo forman. En la práctica la mayoría de tornillos son de una sola entrada, por lo que cada vez que éste de una vuelta, el engranaje avanza un sólo diente. La expresión por la que se rige este mecanismo es similar a la de las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motor en este caso:

Donde: n= número de vueltas. Z= número de dientes de la rueda conducida.

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e= número de entradas del tornillo sin fin. Teniendo en cuenta que e siempre es mucho menor que z, la relación de transmisión siempre será menor por lo que actuará como un reductor de velocidad. En el caso habitual de una sola entrada (e=1), el tornillo sin fin se hace equivalente a un engranaje que tuviese un sólo diente, siendo la relación de reducción directamente igual al número de dientes del engranaje.

Descripción: Es un tornillo sin cabeza, diseñado para engranar sobre una rueda dentada cuyo eje forma con el del tornillo un ángulo determinado.

Utilidad: Es normal que el ángulo que forman los ejes sea de 90º y que el eje conductor esté acoplado directamente al tornillo sinfín, siendo el engranaje el que esté acoplado al conducido. Se emplea, junto con un engranaje que tiene los dientes cóncavos e inclinados, para la transmisión de movimiento entre dos ejes que se cruzan sin cortarse. El tornillo sinfín se conecta al eje conductor. Mientras que el engranaje lo hace al conducido, obteniéndose el avance de un diente del segundo por cada vuelta completa del primero. Nociones generales Desde el punto de vista conceptual el sinfín es considerado una rueda dentada de un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro engranaje. El tornillo sinfín se puede considerar, por tanto, como una rueda dentada de un número de dientes igual al número de entradas. También se puede considerar como una rosca trapecial con un ángulo entre flancos de 40º y con un paso igual al paso de la rueda con la que va a engranar; es decir, que el paso es modular o múltiplo de , por consiguiente,

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sus dimensiones estarán expresadas en función del módulo y del diámetro primitivo dp.

Empleo El tornillo sinfín, acompañado de un piñón (mecanismo sinfín-piñón), se emplea para transmitir un movimiento giratorio entre ejes perpendiculares que se cruzan, obteniendo una gran reducción de velocidad. Puede ser encontrado en limpiaparabrisas, clavijas de guitarra, reductores de velocidad para motores, manivelas para andamios colgantes.

Aplicaciones:  cuerdas-guitarra  El tornillo sinfín en las clavijas de una guitarra En nuestra vida cotidiana lo podemos ver claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda es recogida con presición por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es conducida por un tornillo que gira gracias a la acción de la clavija. No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que se acciona gracias a este mecanismo. Interferencia de engranajes La interferencia se produce cuando hay contacto de porciones de perfiles de diente no conjugadas

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En la figura se aprecia como los puntos de tangencia entre las circunferencias de base y la línea de acción -C y D- están entre los puntos A y B, inicial y final del contacto" luego se produce interferencia. Para que no haya interferencia el contacto debe empezar y acabar como mucho- en C y D. La interferencia produce debilitamiento. Se llama interferencia al contacto entre partes de perfiles que no son conjugadas, y a la interferencia de la propia materia. Pueden distinguirse, en base a lo visto, dos tipos: - Interferencia de tallado o penetración. - Interferencia de funcionamiento. Interferencia de tallado o penetración Habrá que diferenciar si el tallado se lleva a cabo con cremallera o con piñón. Este tipo de interferencia tiene lugar cuando la cremallera o el piñón de generación cortan material en puntos situados en el interior de la circunferencia base -es decir, más allá de donde termina el perfil de evolvente Ello destruye parcialmente el perfil de evolvente y provoca un debilitamiento en la base del diente que afecta muy negativamente a sus propiedades resistentes. Interferencia de funcionamiento

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Tiene lugar cuando un diente de una de las ruedas entra en contacto con el de la otra en un punto que "no está tallado" como función evolvente, tanto en el caso de que se pretenda engranar fuera de "segmento de engrane" -segmento C 1C2 sobre la línea de engrane en la figura anterior-, como en el que se pretenda engranar en un punto de este segmento que no esté tallado como perfil de evolvente (al fin y al cabo, al tallar el engranaje bien sea con cremallera, bien con piñón, nada implica que haya que tallar justo hasta llegar a la circunferencia base).En el caso de que ambos engranajes Hayan sido tallados con una cremallera y suponiendo que en la rueda de menor número de dientes -piñón-se cumple la condición visa para que no haya interferencia de tallado, el peligro de interferencia de funcionamiento siempre estará en la rueda de menor diámetro

Formado del diente del Engrane En engranes rectos el perfil que más se usa es la forma involuta de profundidad total. Existen varios procedimientos para formar los dientes de los engranes: Colado en arena, Casco o cascaron, fundición de inversión, colado en molde permanente, colado en matriz y fundición centrifugada. También pueden fabricarse mediante un proceso de metalurgia de polvoso bien formar primero, por extrusión, una barra de aluminio con el contorno del engrane y luego rebanarla. Las ruedas dentadas que pueden soportar mayores cargas en relación a su tamaño, son generalmente las de acero y si se obtienen mediante cortadores conformadores o cortadores generadores. En el corte de conformado, el espacio entre dientes toma la forma exacta del contador. En el corte de generación, una herramienta de forma distinta a la del perfil del diente se mueve con respecto al cuerpo del engrane a modo de obtener la forma apropiada en los dientes. Uno de los métodos más recientes y prometedores para la formación delos dientes es el llamado formado en frio, en el que unas matrices o dados se ruedan o laminan por cuerpos de engranes para formar los dientes. Las propiedades mecánicas del material mejoran grandemente por este proceso en frio y, al mismo tiempo, se genera un perfil de alta calidad.

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Los dientes de engranes se maquinan por fresado, cepillado o formado con sinfín y pueden ser acabados por cepillado, bruñido, esmerilado o pulido con rueda.

Fresado: en este tipo de maquinado se emplea una fresa conformadora para adaptarse al espacio entre dientes. Teóricamente es necesario utilizar un cortador distinto para cada clase de engrane, para cada paso se requiere un juego espacial de cortadores o fresas.

Fig. fresado de engranes Cepillado: en este procedimiento los dientes se forman mediante un cortador de piñón, este se mueve alternativamente en dirección vertical y avanza lentamente penetrando el cuerpo del engrane a la profundidad requerida. Cuando la circunferencia de paso son tangentes el cortador y el cuerpo del engrane giran ligeramente después de cada golpe de corte. Como cada diente del cortador es una herramienta del cepillado, todos estarán cortados cuando el cuerpo del engrane haya dado la vuelta completa. Los lados del diente de una cremallera del tipo de envolvente son rectos. Por tal motivo, un cortador de cremallera es un medio para cortar exactamente dientes de engranes.

Fig. Cepillo cilíndrico de engranes

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Acabado: los dientes pueden terminarse, después de cortados, por medio de cepillado o bruñido. En el mercado pueden encontrarse diversas maquias para el cepillado, las cuales cortan una película muy delgada del metal y permiten lograr el perfil del diente con una exactitud que queda entre los límites. El rectificado y pulido con rueda se aplican a los dientes de engranes templados después del tratamiento térmico.