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[editar] Fórmulas constructivas de los engranajes helicoidales cilíndricos

Como consecuencia de la hélice que tienen los engranajes helicoidales su proceso de tallado es diferente al de un engranaje recto, porque se necesita de una transmisión cinemática que haga posible conseguir la hélice requerida. Algunos datos dimensionales de estos engranajes son diferentes de los rectos.

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Juego de engranajes helicoidales.

Diámetro exterior: d_e = m_n \cdot \frac {z} {cos \beta} + 2 \cdot m_n = d_p + 2 \cdot m_n

Diámetro primitivo: d_p = m_n \cdot \frac {z} {cos \beta} = p_c \cdot \frac {z} {\pi} = m_c \cdot z

Módulo normal o real: m_n = d_p \cdot \frac {cos \beta}{z} = \frac {p_n}{\pi} =d_p \cdot \frac {cos \beta}{z}

Paso normal o real: p_n = \pi \cdot m_n = p_c \cdot cos \beta

Ángulo de la hélice: tg \beta = \pi \cdot \frac {d_p} {h} \cdot cos \beta = \frac {m_n} {m_a}

Paso de la hélice: h = \pi \cdot d_p \cdot cotg \beta

Módulo circular o aparente: m_c = \frac {d_p} {z} = \frac {m_n} {cos \beta} = \frac {p_c}{\pi}

Paso circular aparente: p_c = \pi \cdot \frac {d_p}{z} = m_c \cdot \pi = \frac {p_c}{cos \beta}

Paso axial: p_x = \frac {h} {z} = \frac {p_n}{sen \beta} = \frac {p_c}{tg \beta}

Número de dientes: z = \frac {d_p}{m_c} = d_p \cdot \frac{cos \beta}{m_n}

Los demás datos tales como adendum, dedendum y distancia entre centros, son los mismos valores que los engranajes rectos.

[editar] Engranajes helicoidales dobles

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Engranajes helicoidales dobles.

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Vehículo Citroën con el logotipo de rodadura de engranajes helicoidales dobles.

Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de automóviles francés André Citroën, y el objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los dos engranajes forman una especie de V.

Los engranajes dobles 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 a 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.

Con el método inicial de fabricación, los engranajes dobles, conocidos como engranajes de espina, tenían un canal central para separar los dientes opuestos, lo que facilitaba su mecanizado. El desarrollo de las máquinas talladoras mortajadoras por generación, tipo Sykes, hace posible tener dientes continuos, sin el hueco central. Como curiosidad, la empresa Citroën ha adaptado en su logotipo la huella que produce la rodadura de los engranajes helicoidales dobles.

[editar] Engranajes cónicos

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Engranaje cónico.

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.[9]

[editar] Engranajes cónicos de dientes rectos

Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto aunque no es el unico angulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplo 45, 60, 70, etc, 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. En la actualidad se usan muy poco.[10]

[editar] 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.[11]

[editar] Engranaje cónico hipoide

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Engranaje cónico hipoide.

Un engranaje hipoide 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)[12]

[editar] Tornillo sin fin y corona

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Tornillo sin fin de montacargas.

Artículo principal: Tornillo sin fin

Es un mecanismo diseñado para transmitir grandes esfuerzos, y como reductores de velocidad aumentando la potencia de transmisión. Generalmente trabajan en ejes que se cruzan a 90º.

Tiene la desventaja de no ser reversible el sentido de giro, sobre todo en grandes relaciones de transmisión y de consumir en rozamiento una parte importante de la potencia. En las construcciones de mayor calidad la corona está fabricada de bronce y el tornillo sin fin, de acero templado con el fin de reducir el rozamiento. Si este mecanismo transmite grandes esfuerzos es necesario que esté muy bien lubricado para matizar los desgastes por fricción.

El número de entradas de un tornillo sin fin suele ser de una a ocho. Los datos de cálculo de estos engranajes están en prontuarios de mecanizado.

Tornillo sin fin y corona glóbicos

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Tornillo sin fin y corona glóbica.

Con el fin de convertir el punto de contacto en una línea de contacto y así distribuir mejor la fuerza a transmitir, se suelen fabricar tornillos sin fin que engranan con una corona glóbica.

Otra forma de distribuir la fuerza a transmitir es utilizar como corona una rueda helicoidal y hacer el tornillo sin fin glóbico, de esta manera se consigue aumentar el número de dientes que están en contacto.

Finalmente también se produce otra forma de acoplamiento donde tanto el tornillo sin fin como la corona tienen forma glóbica consiguiendo mejor contacto entre las superficies.[13]

Mecanizado de coronas y tornillos sin fin

El mecanizado de las coronas de engranaje de tornillo sin fin se puede realizar por medio de fresas normales o por fresas madre. El diámetro de la fresa debe coincidir con el diámetro primitivo del tornillo sin fin con la que engrane si se desea que el contacto sea lineal. El mecanizado del tornillo sin fin se puede hacer por medio de fresas biocónicas o fresas frontales. También se pueden mecanizar en el torno de forma similar al roscado de un tornillo.

Para el mecanizado de tornillos sin fin glóbicos se utiliza el procedimiento de generación que tienen las máquinas Fellows.

[editar] Fórmulas matemáticas para su cálculo

Módulo (M) M =p/π

Paso Axial (P) P= π .M (cuando es de una entrada P = Ph)

Angulo de hélice (α 1 hélice) tan⁡α=P/(Dp . π )  ; tan⁡〖α=M/Dp〗

Ángulo de la hélice (α más de 1 hélice) tan⁡〖α=(P . N)/(π . Dp)〗  ; tan⁡〖α= Ph/(π .Dp)〗

Paso de la hélice (más de una hélice) Ph=P .N

Diámetro primitivo Dp=De-2M

Diámetro exterior De=Dp+2M

Diámetro interior Di=De-2M

Altura total del filete H=2.167 x M(Angulo de presión de 14.5° y 20°)

Altura de la cabeza filete H1=M ( para cualquiera de los ángulos de presión)

Altura de pie del filete H2=1.167 x M(Angulo de presión de 14.5° y 20°)

Ancho en el fondo del filete (punta de buril) F=0.95 x M (Angulo de presión de 14.5°) F=0.66 x M (Angulo de presión de 20°) Dichas formulas se tomaron del libro de "CASILLAS libro de Casillas. Cálculos de Taller. Máquinas de A.L"

[editar] Engranajes interiores

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Mecanismo de engranajes interiores.

Los engranajes interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes. Este tipo de engrane mantiene el sentido de la velocidad angular.[14] El tallado de estos engranajes se realiza mediante talladoras mortajadoras de generación.

[editar] Mecanismo de cremallera

Artículo principal: cremallera

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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.[15] Quizás la cremallera más conocida sea la que equipan los tornos para el desplazamiento del carro longitudinal.

v = (n * z * p) / 60[m / s]

n:velocidad angular. z:número de dientes de la rueda dentada. p:paso.
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