Los métodos de transmisión en los equipos incluyen la transmisión mecánica, hidráulica, eléctrica y magnética. A su vez, la transmisión mecánica se divide en transmisión por fricción (mediante correas, cadenas, etc.), transmisión mecánica (acoplamientos, juntas universales, etc.) y transmisión por engranamiento (mediante engranajes).
La transmisión por engranajes es muy común. Para determinar la vida nominal del rodamiento y seleccionar el tamaño y el modelo adecuados de rodamientos de elementos rodantes, es fundamental considerar las fuerzas en el punto de engrane y la carga transmitida a los rodamientos.
Tipos de engranajes
Engranajes rectos: Los engranajes rectos son el tipo más simple, con dientes paralelos al eje del engranaje.
Engranajes helicoidales: Los dientes de los engranajes helicoidales no son paralelos al eje, lo que genera fuerzas axiales. Para absorber estas fuerzas, se requieren rodamientos adecuados.
Engranajes en espiga: Los engranajes en espiga están compuestos por dos engranajes helicoidales de orientación opuesta, lo que anula las fuerzas axiales.
Engranajes cónicos: Los engranajes cónicos transmiten potencia entre dos ejes que se intersectan, con frecuencia en ángulo recto. Existen dos tipos: engranajes cónicos rectos y engranajes cónicos espirales.
Engranajes hipoides: Transmiten movimiento entre dos ejes no paralelos y no secantes.
Engranajes sinfín: Engranajes sinfín se utilizan para transmitir potencia y movimiento entre dos ejes perpendiculares.
Parámetros básicos del engranaje
Ángulo de presión (α): ángulo agudo entre la dirección de la fuerza ejercida por el perfil del diente en un punto de contacto y la dirección de la velocidad en ese mismo punto.
Ángulo de presión normal (an): ángulo entre la normal en la superficie del diente y la tangente al círculo base del engranaje.
Diámetro del círculo primitivo (d): diámetro del círculo primitivo, es decir, el círculo imaginario en el que dos engranajes engranan y transmiten movimiento de forma efectiva.
Ángulo de hélice (β): ángulo entre la línea de diente y el eje del engranaje, también denominado ángulo de hélice de la línea del diente.
Cálculo de cargas en los puntos de engrane
Cálculo de engranajes rectos
La transmisión por engrane de engranajes rectos no genera fuerza axial.
Análisis y cálculo de fuerzas en los puntos de engrane de engranajes rectos:
Análisis de la fuerza radial sobre los rodamientos situados a ambos lados del eje del engranaje:
Nota:
Componente radial de la fuerza en el rodamiento A
Fuerza radial resultante del rodamiento A
Fuerza radial componente del rodamiento B
Fuerza radial resultante del rodamiento B
Cálculo de engranajes helicoidales: la transmisión por engrane helicoidal genera fuerza axial.
Análisis y cálculo de fuerzas en los puntos de engrane de engranajes helicoidales:
Análisis de la fuerza axial en los rodamientos de ambos lados del eje de engranaje:
Análisis de la fuerza radial sobre los rodamientos situados a ambos lados del eje del engranaje:
Engranaje en espina de pez: las fuerzas axiales generadas por los dientes del engranaje se anulan entre sí
Análisis y cálculo de fuerzas en los puntos de engrane de engranajes en espina de pez:
Análisis de la fuerza radial sobre los rodamientos situados a ambos lados del eje del engranaje:
Nota:
El análisis de fuerzas de los rodamientos expuesto arriba solo considera las fuerzas originadas por el engrane. Incluso en sistemas sin fuerza axial, es necesario diseñar un apoyo fijo y un apoyo flotante.
Se muestra el uso de rodamientos de rodillos cilíndricos en ambos extremos del eje de engranajes para facilitar la comprensión de la ausencia teórica de fuerza axial en la transmisión por engrane.
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