TIPOS DE ENGRANAJES EN REDUCTORES

Engranajes Cilindricos Rectos Engrana jes Ci l indr icos Rectos: Son aquel los en donde la secc in de corte se mant iene constante a lo largo de su sent ido axial. Const i tuyen el t ipo de engrana jes m s senci l lo de fabricar. Se utilizan en s i tuac iones en donde es necesar io la t r ansmis in de potencia en ejes para le los y const i tuyen el engranaje or iginal con mayor tradicin.

Apl icacin: Se utilzan mayo rita l lmente en s i tuac iones en donde no es pos ib le compensa r las fuerzas axiales produc idas por los engrana jes ci l indr icos hel ico idales. Actualmente, se utilizan poco debido al excesivo ruido generado por los m i s m o s . E jemplo: mqu inas senc i l las de tr i turacin de caa de azcar, p rensas mecn icas .

Mtodos de Fabricacin: Los madre o con la uti l izacin de fo rmadores f s h a p e r s " ) .

La foto a la derecha muest ra tres t a m a o s de engrana jes ci l indr icos rectos.

Engranajes Cilindricos Helicoidales Engrana jes Ci l indr icos Hel ico ida les: Son aquel los en donde se ha creado un ngulo entre el recorrido de los dientes con respecto al eje axial con el fin de asegurar una entrada m s progresiva del contacto entre diente y diente, reduc iendo el ruido de func ionamiento y aumentando la res istencia de los dientes del engranaje.

Apl icacin: Const i tuyen los engrana jes mayormente uti l izados en la actual idad en apl icac iones donde es necesar io la t r ansmis in entre e jes para le los a altas ve loc idades. E jemplo: cajas reductoras de automvi les.

Desventa jas: La pr incipal desventaja frente a los engrana jes ci l indricos rectos es la generac in de fuerzas axiales debido al ngulo de su hlice. Estas se pueden compensa r mediante la uti l izacin de rodamientos espec ia les (para torques bajos) y de engrana jes con hl ices opues tas en el m i s m o eje o engrana jes b i -hel ico idales (para torques altos).

engrana jes ci l indr icos rectos se pueden fabr icar tanto por ta l lado con f resa

Engranajes Cilindricos Helicoidales hnqrana jes Ci l indr icos Hel ico ida les: Son aquel los en donde se lia creado un ngulo entre el recorrido de los dientes con respecto al eje axial con el fin de asegurar una entrada m s progresiva del contacto entre diente y diente, reduc iendo el ruido de func ionamiento y aumentando la res istencia de los dientes del engranaje.

Apl icacin: Const i tuyen los engrana jes mayormente uti l izados en la actual idad en apl icac iones donde es necesar io la t r ansmis in entre e jes para le los a altas ve loc idades. E jemplo: cajas reductoras de automvi les.

Desventa jas: La pr incipal desventaja frente a los engrana jes ci l indricos rectos es la generac in de fuerzas axiales debido al ngulo de su hlice. Estas se pueden compensa r mediante la uti l izacin de rodamientos espec ia les (para torques bajos) y de engrana jes con hl ices opues tas en el m i s m o eje o engrana jes b i -hel ico idales (para torques a l t o s !

Engranajes Cilindricos Bi-Heifcoidates Engrana jes Ci l indr icos Gi-Hel icoidales: Cump len la funcin de dos engrana jes ci l indr icos hel ico ida les con hl ice en sent ido contrario, un idos en el sent ido axial. Pueden ser con descargas o sin descargas, depend iendo del modo de fabr icacin. Poseen las ventajas de los ci l indricos hel ico ida les (bajo ruido y alta resistencia) a d e m s de evitar ejercer fueizas axiales sobre el eje que los soporta debido a que las fuerzas en a m b a s hl ices se c o m p e n s a n entre s. Apl icacin: Se utilizan en cajas reductoras en donde se desea bajo ruido junto con la ausenc ia de fuerzas axiales. E jemplo: reductores de plantas de procesamiento de cemento.

Engranajes Cnicos Rectos Engrana jes Cn icos Rectos: Son uti l izados para efectuar una reduccin de velocidad con ejes a SO" (perpendiculares) . Son uti l izados en menor proporc in que los engrana jes cnicos hel ico ida les debido a que generan mayor ruido que los m i s m o s .

Apl icacin: Actualmente se utilizan en pocos d iseos nuevos s ino en reconst rucc iones de t r ansm is i ones de ejes perpendicu lares en donde existan antes engrana jes cnicos rectos.

En la foto a la derecha se muest ra una pareja p in-corona de engrana jes cnicos rectos. Se puede notar el rea de contacto (parte oscura) en cada diente. En los engrana jes cnicos hel ico idales, esta superf ic ie de contacto se distr ibuye de fo rma m s uni forme en el diente. Esta foto fue t omada de la bibl iografa menc ionada abajo.

Engranajes Cnicos Helicoidales Engrana jes Cn icos Hel ico ida les: Son uti l izados para efectuar una reduccin de velocidad con ejes a 90a (perpendiculares) . Se di ferencian de los cnicos rectos en que los dientes no recorren un sent ido radial al centro del eje del engranaje. Presentan una mayor superf ic ie de contacto entre p in (engranaje m s pequeo) y corona (engranaje con mayor numero de dientes) ya que m s de un diente hace contacto a la vez. Esto l t imo ayuda a un func ionamiento relat ivamente s i lenc ioso. Los engrana jes cnicos requieren mucho cuidado en el montaje, as como se recomienda s iempre el reemplazo de a m b o s engrana jes (pin y corona), debido a que son m s sens ib les a errores de contacto en los dientes que otros engrana jes .

Apl icacin: Vir tualmente todas las t r ansm is i ones poster iores de camiones y automvi les fabr icados en la actual idad.

Engranajes Hipoides Hii.'Oides: Parec idos a los cnicos hel ico idales, se di ferencian en que las pro longac iones de los e jes del p in y de la corona no se cruzan en n inguno de los e jes car tes ianos (X, Y, Z). Se utilizan en t r ansm is i ones de mqu inas industr ia les y embarcac iones en donde es necesar io que los e jes no estn al m i s m o nivel por cuest iones de d ispon ib i l idad de espacio.

Ventajas: A d e m s de la f l e x i b i l i d a d en la ubicacin de los m i s m o s en las cajas reductoras, los engrana jes H ipo ides permi ten que tanto el p in como la corona puedan ser ins ta lados en ejes con doble soporte. Esto d isminuye los esfuerzos en los rodamientos que sopor tan los ejes.

La foto a la derecha muest ra una pareja p in-corona h ipoides. Aunque el p in se encuentra en la parte infer ior- derecha, se permite la colocacin del m i s m o en las pos ic iones supe r i o r - derecha y supe r i o r - izquierda, as como en la in fer ior- izquierda.

Tornillo Sinfn y Corona Torni l lo Sinfn y Corona: Fermi ten la t r ansmis in de potencia sobre e jes perpendicu lares y son uti l izados comunmen te por sus altas re lac iones de t ransmis in (relacin entre la velocidad de entrada y la de sal ida) en comparac in con los engrana jes cnicos. Poseen ad ic iona lmente un bajo costo y la pos ib i l idad de ser autob loqueantes. Es decir, que sea impos ib le mover el eje de entrada a travs del eje de sal ida, algo que no es pos ib le uti l izando cualquiera de los engrana jes mos t rados anter iormente.

Apl icac iones: t r ansm is i ones para abrir

\ Y y \ i V \ ' Puertas automt icas de - : l a i l u i l M ^ * casas y edif icios

^ S U v 1 * * ^ * res idenc ia les .

En las fotos a la derecha, se muest ra el tal lado de un torni l lo Sinfin (arriba) y de una corona de bronce (abajo). La foto de la izquierda muest ra cmo se insta lan a m b a s piezas

Desgaste flbrasiuo y Corrosivo de los Engranajes Desgas te Abrasivo: (ver foto) ocurre cuando existe mater ia l extrao que contamina la caja reductoray el s i s tema de lubricacin. Dicha contaminac in se puede generar de una var iedad de fo rmas, ta les como de la viruta del maqu inado de las piezas, res iduos del rectif icado o de otras fuentes. Una fuente comn de virutas es cuando la m i s m a permanece dentro del s i s tema de lubricacin.

Prevencin Es importante efectuar un manten imien to adecuado a las cajas reductoras med iante una revisin y recambio del lubricante. En caso de que el s i s tema posea fi ltros, stos deben revisarse y l impiarse.

Desgas te Corrosivo: La corrosin qumica y el desgas te corrosivo por lo general resul tan de la contaminac in del s i s tema de lubricacin. Los mater ia les contaminantes m s comunes pueden ser la sal, el agua, solventes, desengrasan tes y otros componen tes .

Mantenimiento :n caso de que la caja reductora sea util izada en lugares con agentes corrosivos, se debe procurar una inspecc in per idica de la m i s m a .

Falla por Flujo Plstico en los Engranajes Los engrana jes fal lan por Flujo o Deformac in Plst ica cuando las superf ic ies en contacto fal lan y se deforman ante cargas pesadas . Este es el resul tado de la accin de rodamiento y des l izamiento de la secc in en contacto bajo altos es fue izos de contacto. Usua lmen te ocurre en engrana jes con dientes de baja o med iana dureza, aunque tamb in puede ocurrir en piezas de alta dureza. Esta fal la se caracteriza por most rar mater ia l en exceso que sobresa le de las puntas de los dientes, como en la foto inferior.

Prevencin .as fa l las de este tipo se pueden prevenir reduc iendo las cargas ap l icadas e incrementan_ do la dureza de las partes en contacto. El incremento de la prec is in del contacto de los dientes ayuda a la prevencin de esta falla.

En SCA Mecnica, e fec tuamos clculos prelimi_ nares de todos los engrana jes produc idos, por lo que la res is tencia de los m i s m o s se ajustar a las condic iones de trabajo.

La foto a la derecha fue t omada de la bibl iografa descri ta abajo.

Falla por Fatiga Superficial [Pitting] La foto que se encuentra en la paite Inferior de esta hoja muest ra un engranaje ci l indrico recto que ha fal lado por Fatiga Superficial, t amb in conocida como Pit t ing' Este proceso de falla es s imi lar al de las carreteras asfa l tadas o de cemento en donde pequeos trozos de la m i s m a son desprend idos debido al continuo contacto con los automvi les. En este caso, el contacto con los dientes del otro engranaje provoca este desprend imien to .

Causas : Ocurre cuando se ha sob repasado del lmite de resistencia a la fatiga del material . Esto se debe tanto a las altas cargas que actan sobre el engranaje como al alto numero de ciclos.

Prevencin: A m e n o s que la pareja de engrana jes muest re sea les claras de falta de al ineacin, que puedan ser corregidas de fo rma senci l la, es necesar io efectuar un red iseo de los engrana jes en funcin de las cargas a soportar.

SCA Mecnica realiza clcu_ los de resistencia para todos sus engrana jes produc idos.

FaUas por Rompimiento de los Engranajes : rractura de Diente: Consti tuye la fractura del diente completo o de parte del m i s m o debido a sobrecargas, shock o por un proceso de fatiga producido a travs de los repet idos esfue izos de flexin excesivos. La apar iencia en el diente denota una forma con capas que delatan la presencia de una fractura progresiva. La zona fracturada es genera lmente lisa.

Frevencin: Para prevenir la fractura de dientes es necesar io evaluar las causas que or ig inaron la so_ brecarga. Si estas son permantes , efectuar un red iseo de la pareja de engrana jes .

Fractura por sobrecarga: Ocurre por fal las externas a los engrana jes como desa l ineac in o desprend im ien tos de rodamien tos por la falla de los m i s m o s . Presenta una apar iencia como la de la foto a la derecha, en donde las marcas de fatiga no son v is ib les.

Prevencin: Aunque su prevencin es difcil, al efectuar una reconstruccin o manten imien to general a un reductor, es necesar io cambiar todos los rodamientos as como evaluar la cal idad del monta je.

Tallado por Generacin de Engranajes Cilindricos Tal lado por Generacin: Cons is te en la uti l izacin de una f resa madre o creador (con una serie de dientes cortantes) en lugar de una f resa nica (que talla diente por diente). De esta forma, la separac in entre dientes es m s exacta y se asegura entonces un func ionamiento m s regular del engranaje.

Creadores cnndr icos : El dibujo localizado abajo descr ibe las partes de un creador o f resa madre cil indrico. Este se utiliza para el corte de los engrana jes ci l indr icos tanto rectos como hel ico idales. En nuestra planta, se utilizan estas f resas para la produccin de engrana jes ci l indr icos hel ico ida les con descarga.

Tanto el dibujo como la foto han s ido t o m a d o s de la bibl iografa referida.

Tallado por Generacin de Engranajes Cnicos Tal lado por Generacin: Cons is te en la uti l izacin de una f resa madre o creador (con una serie de dientes cortantes) en lugar de una f resa nica (que talla diente por diente). De esta forma, la separac in entre dientes es m s exacta y se asegura entonces un func ionamiento m s regular del engranaje.

Creadores cnicos: En la foto a la derecha se muest ra el proceso de corte de un pinn cnico hel icoidal (a la derecha de la foto) uti l izando una fresa madre para tal fin. En este caso, la mqu ina posee se is grados de l ibertad que le permi ten proveer la fo rma a cada diente.

Maquinar ia: En nuestra planta, se utilizan mqu inas GLEASON (www.g leason.com) .

Foto t omada de la planta de GEARCA, donde son fabr icados los engrana jes para SCA Mecnica.