Engrenaxes

As engrenaxes son conxuntos de rodas dentadas que engranan entre si para transmitir o movemento circular. Para que dúas rodas dentadas engranen, os dentes teñen que encaixar, e para iso as dúas deben ter o mesmo módulo (m), que é a magnitude que define o tamaño do dente, e o mesmo ángulo de presión. O módulo relaciona o número de dentes (z) da roda co seu diámetro primitivo (dp):

dp = m · z

Así, dúas rodas que engranan poden ter un número de dentes e un diámetro moi diferentes, sempre que o módulo sexa o mesmo. O módulo está normalizado e tamén determina o paso (p), que é a distancia entre dous dentes consecutivos medida sobre a circunferencia primitiva:

p = π · m

Características da transmisión

O sistema de engrenaxes é o máis utilizado para transmitir o movemento circular entre árbores que están próximas. Dúas rodas exteriores que engranan entre si xiran en sentido contrario. A relación de transmisión é exacta e permiten transmitir grandes potencias.

A lei de transmisión é a mesma que nos demais mecanismos de transmisión circular do movemento, tomando como diámetro o diámetro primitivo de cada roda, que é o da circunferencia na que se produce a tanxencia:

n₁ · dp₁ = n₂ · dp₂

Como sucedía na transmisión por cadea, o número de dentes é proporcional ao diámetro primitivo (dp = m · z). Polo tanto, cúmprese que:

n₁ · z₁ = n₂ · z₂

A relación de transmisión tamén se expresa como:

i = n₂n₁ = z₁z₂

Interpretación do valor de i

• i < 1: a roda de saída xira máis lenta que a de entrada. É un sistema redutor: reduce a velocidade e aumenta o par.
• i > 1: a roda de saída xira máis rápida que a de entrada. É un sistema multiplicador: aumenta a velocidade e reduce o par.
• i = 1: as dúas rodas xiran á mesma velocidade.

Por exemplo, se z₁ = 20 e z₂ = 40, entón i = 0,5: a roda de saída xira á metade da velocidade da de entrada, con dobre par.

Tipos de engrenaxes

Segundo a forma dos dentes e a superficie na que van tallados, existen distintos tipos de engrenaxes.

Rectos

Os dentes son paralelos ao eixe do cilindro sobre o que van tallados. Poden ser exteriores ou interiores. Nas engrenaxes interiores as dúas rodas xiran no mesmo sentido.

Helicoidais

Teñen os dentes inclinados respecto ao eixe do cilindro, formando unha hélice. Poden engranar árbores paralelas ou árbores que se cruzan.

Cónicos

Os dentes están tallados nun tronco de cono. O máis habitual é que unan árbores a 90 graos, pero poden formar calquera outro ángulo. Os dentes poden ser rectos ou curvos.

Hai outros tipos de engrenaxes que non encaixan exactamente nesta clasificación:

Piñón-cremalleira

Neste caso unha roda dentada engrana cunha barra que leva dentes tallados. Este mecanismo transforma o movemento circular en lineal e viceversa.

Parafuso sen fin

Nesta montaxe un parafuso sen fin engrana cunha roda dentada especial para transmitir movemento circular con grandes reducións de velocidade. O parafuso sen fin é sempre o elemento motor. O sistema non é reversible: a roda non pode facer xirar o parafuso sen fin, polo que o mecanismo se bloquea se se intenta mover desde a roda.

Dimensións e características dunha roda dentada

Dentado

As rodas dentadas deben ter unhas dimensións e características construtivas que permitan que as engrenaxes funcionen durante miles de horas en óptimas condicións, sen que baixe o rendemento nin se produzan desgastes excesivos. Para iso o dente ten que ter un perfil tal que, cando empurra outro dente, teña un deslizamento mínimo no punto de contacto.

O perfil máis estendido para o tallado dos dentes é o perfil de evolvente cun ángulo de presión de 20º. Utilízase porque, con este perfil, a relación de transmisión se mantén constante durante todo o engrane, polo que o movemento é suave e sen vibracións, e o sistema segue funcionando correctamente aínda que a distancia entre eixes varíe lixeiramente. O ángulo de 20º é o valor normalizado que oferece un bo equilibrio entre resistencia do dente e rendemento, e permite que rodas de distintos fabricantes engranen entre si sempre que teñan o mesmo módulo.

As dimensións dunha roda dentada son:

• Circunferencia primitiva. É a circunferencia na que se produce a tanxencia entre as rodas dunha engrenaxe. A súa dimensión característica é o diámetro primitivo (dp = m · z).
• Circunferencia de pé. É aquela sobre a que se apoian os dentes. A súa dimensión característica é o diámetro interior (di = dp − 2,5 · m).
• Circunferencia de cabeza. É aquela que limita o dentado pola parte exterior. A súa dimensión característica é o diámetro exterior (de = dp + 2 · m).