Información general y práctica sobre engranajes. Tipos de engranajes, funciones de los engranajes, cómo funcionan los engranajes.
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Los engranajes son ruedas dentadas en maquinaria que se usan para hacer que un eje gire a otro. A menudo es necesario que una máquina funcione más rápido o más lento que el motor o el motor que la impulsa, y esto se puede hacer por medio de engranajes. El árbol de levas de un motor de automóvil o de una motocicleta, por ejemplo, está conectado con el cigüeñal por medio de engranajes, de modo que gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal.
Uno de los primeros descubrimientos del hombre fue la rueda, y la mayoría de los engranajes dependen de las ruedas. En el engranaje de correa, una polea en un eje impulsa una polea en el otro eje por medio de una correa sin fin estirada alrededor de los dos. Si el esfuerzo necesario para girar la segunda polea es muy grande, la correa resbalará, y esto llevó a la introducción del engranaje de cadena en el que las ruedas dentadas ocupan el lugar de las poleas y una cadena el de la correa. Se encuentran ejemplos de engranajes de cadena en la bicicleta y en la mayoría de las cortadoras de césped.
Si las llantas de dos ruedas se tocan, cuando se gira una rueda, la otra girará. La primera rueda se llama conductora y la segunda seguidora. Si el seguidor es difícil de girar, habrá deslizamiento, y para evitar esto, las llantas de las dos ruedas están cortadas con dientes para que engranen entre sí. Se dice que las dos ruedas dentadas (como se les llama) están engranadas entre sí.
Si el impulsor tiene 80 dientes y el seguidor 40, dado que los dos están engranados, el seguidor debe girar dos veces cada vez que el impulsor gira una vez. En otras palabras, funcionará al doble de la velocidad del conductor. La relación entre las velocidades de los dos se llama relación de transmisión.
En el caso simple que se acaba de describir, el seguidor gira en sentido contrario al conductor, aunque esto no sucede con la transmisión por correa y cadena. Se puede hacer que el seguidor gire en la misma dirección que el conductor separando los dos y teniendo una tercera rueda dentada llamada rueda loca engranada con ambos. El número de dientes en la rueda guía no afecta la relación de transmisión.
El tipo de engranaje más simple es aquel en el que un eje impulsa a otro paralelo a él por medio de engranajes rectos. Si, por el contrario, se requiere “girar el accionamiento en una esquina”, es decir, de un eje a otro en el mismo plano pero en ángulo con él. (Si el ángulo es de 90° y las ruedas dentadas del mismo tamaño, esto se denomina engranaje de inglete). Cuando un eje debe ser accionado desde otro que no está en el mismo plano, se puede usar un engranaje helicoidal. El gusano actúa como un tornillo que engrana con los dientes de la rueda helicoidal.
Cuando los dientes se cortan paralelos al eje de la rueda, todo el diente del impulsor se encuentra con todo el diente del seguidor en el mismo instante, y lo hace con un golpe distinto que provoca desgaste y ruido. Para evitar esto, se utilizan engranajes helicoidales con los dientes cortados en ángulo con respecto al eje. Con esta disposición, cada diente se engrana gradualmente y se reducen considerablemente el impacto y el ruido de los engranajes engranados. Los engranajes helicoidales se utilizan en automóviles y entre las turbinas de vapor de un barco y sus ejes de hélice.
La forma exacta de los dientes de los engranajes es muy importante, ya que, para que los engranajes funcionen rápida y suavemente, los dientes deben rodar unos sobre otros sin deslizarse cuando se encuentran. La forma debe elaborarse cuidadosamente mediante geometría y luego los dientes se cortan o rectifican para darle forma mediante máquinas herramienta especiales.
Si los engranajes funcionan durante períodos prolongados o se usan para impulsar cargas pesadas, necesitan aceite para evitar que se calienten y se desgasten rápidamente. En algunos casos, como la caja de cambios de un automóvil, esto se hace encerrando los engranajes en una caja parcialmente llena de aceite, pero en maquinaria de muy alta velocidad puede ser necesario bombear un chorro de aceite a los engranajes.
Muchas bicicletas tienen un engranaje de tres velocidades. La marcha alta se usa para ir rápido a lo largo del nivel, la marcha media para subir cuestas moderadas y la marcha baja para subir cuestas empinadas. Al subir una colina en marcha baja, aunque sus pies puedan empujar los pedales a la misma velocidad que cuando está en marcha alta, la bicicleta va mucho más despacio. Sin embargo, sube la colina, mientras que en marcha alta no podrías hacerlo.
