Tipos de engranajes: estructura, función y aplicación.

Los engranajes son uno de los componentes más comunes en la transmisión mecánica y se usan ampliamente en diversos equipos mecánicos para transmitir potencia, cambiar de velocidad y dirección. Hay muchos tipos de engranajes, cada uno con su propia estructura y función únicas, adecuados para diferentes escenarios de aplicación. Este artículo presentará en detalle los tipos comunes de engranajes, incluidas sus características estructurales, principios de funcionamiento, tecnología de procesamiento y aplicaciones en diferentes campos.

Principios básicos y clasificación de engranajes.

Principios básicos de los engranajes.

Los engranajes son elementos mecánicos que transmiten potencia y movimiento a través del engranaje de los dientes del engranaje. Su principio de funcionamiento se basa en el engranaje de los dientes de dos engranajes, que transmiten par y movimiento a través de la fuerza de contacto de las superficies de los dientes. La transmisión de engranajes tiene las características de alta eficiencia, alta precisión y alta confiabilidad, y se usa ampliamente en diversos sistemas mecánicos.

Clasificación de engranajes

Los engranajes se pueden clasificar de muchas maneras según su estructura, forma, finalidad y método de procesamiento. Los métodos de clasificación comunes incluyen:

Clasificación por forma de engranaje:

• engranaje cilíndrico
• Engranaje cónico
• Engranaje de tornillo
• Engranaje no circular

Clasificación por método de engrane de engranajes.:

• Engranaje de engrane externo
• Engranaje de engrane interno
• Engranaje y cremallera

Clasificación por dirección de transmisión de engranajes.:

• Transmisión de engranajes de eje paralelo
• Transmisión de engranajes de eje de intersección
• Transmisión de engranajes de eje escalonado

Clasificación por nivel de precisión del engranaje:

• Engranaje de precisión
• Equipo ordinario
• Engranaje de baja precisión

Tipos de engranajes comunes y sus características.

Engranajes cilíndricos

Los engranajes cilíndricos son el tipo de engranajes más común, con perfiles de dientes distribuidos sobre una superficie cilíndrica, adecuados para la transmisión entre ejes paralelos.

Características estructurales:

• El perfil de los dientes del engranaje suele tener forma involuta, con buen rendimiento de engrane y capacidad de carga.
• Puede diseñarse con dientes rectos, dientes helicoidales o dientes en espiga para cumplir con diferentes requisitos de transmisión.

Tipo:

• engranaje recto: La línea del diente es paralela al eje, la estructura es simple y el procesamiento es conveniente, pero se generará una fuerza axial durante la transmisión.
• engranaje helicoidal: La línea de dientes forma un cierto ángulo con respecto al eje, la transmisión es estable y la capacidad de carga es alta, pero se debe considerar el equilibrio de la fuerza axial.
• Engranaje en espiga: Está compuesto por dientes helicoidales izquierdo y derecho, que pueden equilibrar automáticamente la fuerza axial y es adecuado para la transmisión de alta potencia.

Áreas de aplicación:

• Ampliamente utilizado en sistemas de transmisión mecánica, como transmisiones de automóviles, reductores industriales, motores, etc.

engranajes cónicos

Los engranajes cónicos tienen perfiles de dientes distribuidos sobre una superficie cónica y son adecuados para la transmisión entre ejes que se cruzan.

Características estructurales:

• El perfil de los dientes del engranaje suele tener forma de diente involuto o de arco, lo que puede realizar la transmisión de dos ejes que se cruzan.
• Durante la transmisión se generará una fuerza axial, que debe estar soportada por cojinetes.

Tipo:

• Engranaje cónico recto: La línea de los dientes se cruza con el eje, la estructura es simple, pero el ruido de transmisión es grande.
• Engranaje cónico en espiral: La línea de dientes tiene forma de arco, la transmisión es suave, el ruido es bajo y la capacidad de carga es alta.
• Engranaje cónico en espiral: La línea de dientes es espiral, la eficiencia de transmisión es alta y es adecuada para transmisiones de alta precisión.

Áreas de aplicación:

• Comúnmente utilizado en diferenciales de automóviles, sistemas de dirección mecánica, accionamientos de husillo de máquinas herramienta, etc.

Engranaje helicoidal

El engranaje helicoidal es una forma especial de transmisión de engranajes, que consta de un tornillo sin fin y una rueda helicoidal, adecuada para la transmisión entre ejes escalonados.

Características estructurales:

• El gusano es similar a un hilo y la rueda helicoidal es similar a un engranaje cilíndrico helicoidal, y los dos están engranados a través de dientes helicoidales.
• La relación de transmisión es grande y la estructura es compacta, pero la eficiencia de la transmisión es baja y generalmente se usa para transmisión reductora.

Tipo:

• Engranaje helicoidal ordinario: Adecuado para transmisión de reducción general.
• Engranaje helicoidal: Transmisión más estable y mayor capacidad de carga.
• Engranaje helicoidal con dientes de arco circular: la superficie del diente tiene forma de arco, con alta eficiencia de transmisión, adecuada para transmisión de alta precisión.

Áreas de aplicación:

• Ampliamente utilizado en maquinaria de elevación, reductores, mecanismos de alimentación de máquinas herramienta, etc.

Engranajes no circulares

Los engranajes no circulares tienen perfiles de dientes que no son círculos estándar y se utilizan para cumplir requisitos de transmisión especiales.

Características estructurales:

• El perfil de los dientes del engranaje se diseña de acuerdo con los requisitos de transmisión específicos y puede tener formas no circulares, elípticas u otras formas complejas.
• La relación de transmisión cambia con el tiempo y es adecuada para ocasiones en las que se requiere una transmisión de velocidad variable.

Tipos:

• Engranajes elípticos: Se utiliza para lograr una transmisión periódica de velocidad variable.
• Engranajes hiperbólicos: Se utiliza para lograr una transmisión de alta precisión.
• Engranajes de espesor de dientes variable: Se utiliza para lograr una transmisión no uniforme.

Campos de aplicación:

• Comúnmente utilizado en articulaciones de robots, instrumentos de precisión, aeroespacial y otros campos.

Tecnología de procesamiento de engranajes

Métodos básicos de procesamiento de engranajes.

Existen muchos métodos diferentes para el procesamiento de engranajes. Se pueden seleccionar diferentes técnicas de procesamiento según el tipo y los requisitos de precisión del engranaje. Los métodos de procesamiento comunes incluyen:

Tallado de engranajes:

• Los cortes por tallado de engranajes se utilizan para cortar la forma del diente en la pieza de trabajo. Es adecuado para procesar engranajes cilíndricos rectos, helicoidales y en espiga.
• Tiene una alta eficiencia y precisión de procesamiento y es uno de los métodos de procesamiento de engranajes más utilizados.

Conformación de engranajes:

• Los cortes de conformación de engranajes se utilizan para cortar la forma del diente en la pieza de trabajo. Es adecuado para procesar engranajes internos y engranajes multibrazo.
• Tiene una alta precisión de procesamiento pero una eficiencia relativamente baja.

fresado de engranajes:

• La forma del engranaje se corta en la pieza de trabajo mediante fresas. Es adecuado para procesar pequeños lotes de engranajes o engranajes con formas complejas.
• Tiene baja precisión de procesamiento pero alta flexibilidad.

Rectificado de engranajes:

• Los engranajes se rectifican mediante muelas para mejorar la precisión y la calidad de la superficie de los engranajes.
• Es adecuado para procesar engranajes de alta precisión, como engranajes de transmisión de automóviles y engranajes aeroespaciales.

Tecnología moderna de procesamiento de engranajes.

Con el avance continuo de la tecnología, la tecnología moderna de procesamiento de engranajes también se desarrolla constantemente para satisfacer las necesidades de alta precisión, alta eficiencia y procesamiento de formas complejas.

Mecanizado CNC:

• El mecanizado de engranajes de alta precisión se logra mediante máquinas herramienta CNC, que pueden producir formas de dientes complejas y engranajes de alta precisión.
• La tecnología de mecanizado CNC combina múltiples procesos, como el tallado de engranajes, la conformación de engranajes y el rectificado de engranajes, para mejorar la eficiencia y la precisión del mecanizado.

Forja de precisión:

• Los espacios en blanco de engranajes se fabrican mediante tecnología de forjado de precisión, que reduce los márgenes de mecanizado y mejora la utilización del material.
• Es adecuado para la producción en masa y puede reducir significativamente los costos de producción.

Metalurgia de polvos:

• Los engranajes se fabrican mediante tecnología de pulvimetalurgia, que tiene las características de alta precisión, alta resistencia y peso ligero.
• Es adecuado para la fabricación de engranajes de alta precisión y tamaño pequeño, como microengranajes y engranajes de instrumentos de precisión.

Áreas de aplicación de engranajes.

Industria automotriz

Los engranajes se utilizan ampliamente en la industria automotriz y abarcan casi todos los sistemas de transmisión de automóviles.

Engranaje de transmisión:

• Se utiliza en transmisiones de automóviles para lograr la transmisión de potencia a diferentes velocidades.
• Requiere alta precisión, alta capacidad de carga y buena resistencia al desgaste.

engranaje diferencial:

• Utilizado en diferenciales de automóviles para lograr la transmisión diferencial de ruedas.
• Generalmente utiliza engranajes cónicos, que requieren alta precisión y alta confiabilidad.

Engranaje del sistema de dirección:

• Utilizado en el sistema de dirección de automóviles para lograr la transmisión del mecanismo de dirección.
• Requiere alta precisión y bajo nivel de ruido, suele utilizar engranajes cilíndricos helicoidales.

Campo aeroespacial

El campo aeroespacial tiene requisitos extremadamente altos para los engranajes, que requieren alta precisión, alta resistencia y un diseño liviano.

engranajes del motor:

• Utilizado en motores de aviones para lograr transmisión de potencia y regulación de velocidad.
• Por lo general, están hechos de acero de aleación de alta resistencia o aleación de titanio y se someten a mecanizado de precisión y tratamiento térmico.

Engranajes del sistema de control de vuelo:

• Utilizado en el mecanismo de transmisión del sistema de control de vuelo para lograr un control de alta precisión.
• Requiere alta precisión, alta confiabilidad y buena resistencia a la fatiga.

Trenes de aterrizaje:

• Utilizado en el mecanismo de retracción y extensión del tren de aterrizaje para lograr la extensión y rotación del tren de aterrizaje.
• Requiere alta resistencia y alta confiabilidad, generalmente utiliza engranajes cónicos o engranajes helicoidales.

Maquinaria industrial

Los engranajes también se utilizan ampliamente en maquinaria industrial, para diversos sistemas de transmisión y equipos de automatización.

Engranajes reductores:

• Se utiliza en reductores industriales para lograr altas relaciones de reducción y una alta transmisión de par.
• Requiere alta capacidad de carga y buena resistencia al desgaste, suele utilizar engranajes cilíndricos helicoidales o engranajes cilíndricos en espiga.

Engranajes de máquina herramienta:

• Se utiliza en la transmisión del husillo y el mecanismo de alimentación de máquinas herramienta para lograr un procesamiento de alta precisión.
• Requiere alta precisión y bajo nivel de ruido, generalmente utiliza rectificado de precisión.

Engranajes de articulación de robot:

• Se utiliza en el mecanismo de transmisión de las articulaciones del robot para lograr un control de movimiento de alta precisión.
• Requiere alta precisión, alta confiabilidad y buena resistencia a la fatiga, generalmente utiliza engranajes no circulares o engranajes armónicos.

Equipo médico

Los engranajes también tienen aplicaciones importantes en equipos médicos y se utilizan en los sistemas de transmisión de diversos instrumentos y equipos de precisión.

Engranajes de equipos médicos.:

• Utilizado en el mecanismo de transmisión de equipos médicos para lograr un control de alta precisión.
• Requiere alta precisión, alta confiabilidad y buena resistencia a la corrosión, generalmente fabricados en acero inoxidable o aleación de aluminio.

Engranajes de equipos de diagnóstico.:

• Utilizado en el sistema de transmisión de equipos de diagnóstico para lograr movimientos de alta precisión.
• Requiere alta precisión y bajo nivel de ruido, generalmente rectificado de precisión.

Engranajes de equipos de rehabilitación.:

• Utilizado en el mecanismo de transmisión de equipos de rehabilitación para lograr un control de movimiento de alta precisión.
• Requiere alta precisión, alta confiabilidad y buena resistencia a la fatiga, generalmente engranajes no circulares o engranajes armónicos.

Tendencia de desarrollo futuro de los engranajes.

Procesamiento de alta precisión y alta eficiencia

Con el avance continuo de la tecnología, el procesamiento de engranajes se desarrollará hacia una alta precisión y alta eficiencia. Las tecnologías de procesamiento modernas, como la tecnología de procesamiento CNC, la tecnología de forjado de precisión y la tecnología de pulvimetalurgia, se utilizarán más ampliamente para satisfacer las necesidades de procesamiento de formas complejas, de alta precisión y alta eficiencia.

Materiales ligeros y de alto rendimiento.

En los sectores aeroespacial y del automóvil, el diseño ligero es una tendencia importante en el futuro. Los materiales de alto rendimiento, como las aleaciones de aluminio de alta resistencia, las aleaciones de titanio y los materiales compuestos, se utilizarán más ampliamente para lograr engranajes ligeros y de alto rendimiento.

Inteligencia y automatización

La inteligencia y la automatización son direcciones de desarrollo importantes para la futura fabricación de engranajes. Al introducir tecnologías industriales de Internet, big data e inteligencia artificial, el proceso de fabricación de engranajes será automatizado e inteligente. Por ejemplo, las máquinas herramienta CNC inteligentes pueden ajustar automáticamente los parámetros de procesamiento de acuerdo con los datos de procesamiento para mejorar la eficiencia y la calidad del procesamiento.

Fabricación verde

La fabricación ecológica es una dirección de desarrollo importante para la futura industria manufacturera, y la fabricación de engranajes no es una excepción. La fabricación de engranajes logrará un desarrollo sostenible optimizando la tecnología de procesamiento, reduciendo el desperdicio de materiales y reduciendo el consumo de energía. Por ejemplo, el uso de herramientas de corte eficientes y procedimientos de procesamiento optimizados pueden reducir el tiempo de corte y el consumo de energía. Al mismo tiempo, el reciclaje y la reutilización de los residuos generados durante el procesamiento también pueden reducir la contaminación ambiental.

Onlusión

Los engranajes, como componentes centrales de la transmisión mecánica, tienen una amplia gama de aplicaciones y funciones importantes. Este artículo presenta en detalle los tipos, características estructurales, tecnología de procesamiento y aplicaciones de engranajes en diferentes campos. Con el avance continuo de la tecnología, la fabricación de engranajes se desarrollará hacia una fabricación de alta precisión, alta eficiencia, liviana, inteligente y ecológica, brindando un fuerte apoyo al progreso de la industria de fabricación de maquinaria.