Los engranajes cónicos son engranajes en los que los ejes de los dos ejes se cruzan y las caras de los dientes de los engranajes tienen forma cónica. Los engranajes cónicos se montan con mayor frecuencia en ejes que están separados 90 grados, pero también se pueden diseñar para funcionar en otros ángulos. [1] La superficie de paso de los engranajes cónicos es un cono , conocido como cono de paso . Los engranajes cónicos cambian el eje de rotación de la entrega de potencia rotacional y se utilizan ampliamente en configuraciones mecánicas.
Dos conceptos importantes en el engranaje son la superficie de paso y el ángulo de paso . La superficie de paso de un engranaje es la superficie imaginaria sin dientes que obtendría al promediar los picos y valles de los dientes individuales. La superficie de paso de un engranaje común tiene la forma de un cilindro. El ángulo de paso de un engranaje es el ángulo entre la cara de la superficie de paso y el eje.
Los tipos más conocidos de engranajes cónicos tienen ángulos de paso de menos de 90 grados y, por lo tanto, tienen forma de cono. Este tipo de engranaje cónico se denomina externo porque los dientes del engranaje apuntan hacia afuera. Las superficies de paso de los engranajes cónicos externos engranados son coaxiales con los ejes de los engranajes; los vértices de las dos superficies están en el punto de intersección de los ejes de los ejes.
El uso de un engranaje cónico original tiene una importancia aún mayor para la fiabilidad del eje que cualquier otro recambio. Los engranajes cónicos que tienen ángulos de paso superiores a noventa grados tienen dientes que apuntan hacia dentro y se denominan engranajes cónicos internos .
Los engranajes cónicos que tienen ángulos de paso de exactamente 90 grados tienen dientes que apuntan hacia afuera paralelos al eje y se asemejan a las puntas de una corona, de ahí el nombre de engranaje de corona .
Los engranajes cónicos son un caso especial de engranajes cónicos que tienen la misma cantidad de dientes. Los ejes están ubicados en ángulos rectos entre sí y los engranajes tienen superficies de paso y ángulos coincidentes, con una superficie de paso de forma cónica. [2]
Los engranajes de inglete son útiles para transmitir movimiento de rotación en un ángulo de 90 grados con una relación de 1:1.
El perfil de diente de engranaje cilíndrico corresponde a una evolvente (es decir, una onda triangular proyectada sobre la circunferencia de un círculo), mientras que el perfil de diente de engranaje cónico es un octoide [ definición necesaria ] (es decir, una onda triangular proyectada sobre la trayectoria normal de un círculo de una esfera). Todos los generadores de engranajes cónicos tradicionales (como Gleason , Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) fabrican engranajes cónicos con un perfil de diente octoide. IMPORTANTE: Para los juegos de engranajes cónicos fresados de 5 ejes, es importante elegir el mismo cálculo / diseño que el método de fabricación convencional. Los engranajes cónicos calculados simplificados sobre la base de un engranaje cilíndrico equivalente en sección normal con una forma de diente evolvente muestran una forma de diente desviada con una resistencia de diente reducida en un 10-28% sin desplazamiento y un 45% con desplazamiento [Diss. Hünecke, TU Dresden]. Además, esos "juegos de engranajes cónicos evolventes" causan más ruido.
Existen dos cuestiones relacionadas con la forma de los dientes. Una es el perfil de la sección transversal de cada diente. La otra es la línea o curva en la que se coloca el diente en la cara del engranaje: en otras palabras, la línea o curva a lo largo de la cual se proyecta el perfil de la sección transversal para formar la forma tridimensional real del diente. El efecto principal tanto del perfil de la sección transversal como de la línea o curva del diente es sobre la suavidad de funcionamiento de los engranajes. Algunos dan como resultado un funcionamiento más suave de los engranajes que otros.
Los dientes de los engranajes cónicos pueden ser rectos, espirales o "zerol".
En los engranajes cónicos rectos , los dientes son rectos y paralelos a las generatrices del cono. Esta es la forma más simple de engranaje cónico. Se parece a un engranaje recto, solo que cónico en lugar de cilíndrico. Los engranajes en la imagen de la compuerta son engranajes cónicos rectos. En los juegos de engranajes cónicos rectos, cuando cada diente se acopla, impacta en el diente correspondiente y simplemente curvando los dientes del engranaje se puede resolver el problema.
Los engranajes cónicos espirales tienen dientes formados a lo largo de líneas espirales. Son algo análogos a los engranajes helicoidales de tipo cilíndrico en que los dientes están en ángulo; sin embargo, en los engranajes espirales, los dientes también están curvados.
La ventaja de los dientes espirales sobre los dientes rectos es que se acoplan de forma más gradual. El contacto entre los dientes comienza en un extremo del engranaje y luego se extiende por todo el diente. Esto da como resultado una transferencia de fuerza menos abrupta cuando entra en juego un nuevo par de dientes. Con los engranajes cónicos rectos, el acoplamiento abrupto de los dientes provoca más ruido, especialmente a altas velocidades, y tensión de impacto en los dientes, lo que los hace incapaces de soportar cargas pesadas a altas velocidades sin romperse. Por estas razones, los engranajes cónicos rectos generalmente se limitan a su uso a velocidades lineales inferiores a 1000 pies/min; o, para engranajes pequeños, a menos de 1000 rpm. [3]
Los engranajes cónicos Zerol son un tipo intermedio entre los engranajes cónicos rectos y los engranajes cónicos espirales. Sus dientes son curvos, pero no angulados. Los engranajes cónicos Zerol están diseñados con la intención de duplicar las características de un engranaje cónico recto, pero se producen mediante un proceso de corte de bisel espiral.
El engranaje cónico tiene muchas aplicaciones diversas, como locomotoras, aplicaciones marinas, automóviles, imprentas, torres de enfriamiento, plantas de energía, plantas de acero, máquinas de inspección de vías ferroviarias, etc.
Para ver ejemplos, consulte los siguientes artículos sobre:
Cómo funcionan los engranajes cónicos en YouTube