Los trenes de engranes son arreglos o acomodos que se pueden formar al acoplar dos o más engranes entre sí para transmitir el movimiento o la potencia, siendo un engrane el conductor cual le da el movimiento a los siguientes engranes, donde el movimiento de salida de una es el movimiento de entrada de otra.
Los trenes de engranajes se utilizan cuando:
La relación de transmisión que se quiere conseguir difiere mucho de la unidad.
Los ejes de entrada y de salida de la transmisión están muy alejados.
Se quiere que la relación de transmisión sea modificable.
La relación entre la velocidad de giro (ω) del eje de entrada “motriz” y la de salida “impulsado” se conoce como “relación de transmisión” (RT).
Se clasifican en
Ordinarios
Simple: Poseen un engrane por eje
Compuesto: Poseen más de un engrane por eje
- Recurrentes
- No recurrentes
Simple: Poseen un engrane por eje de brazo
Compuesto: Poseen más de un engrane por eje de brazo
De Balancín: Poseen más de un engrane y uno se desplaza solamente
Mixtos
Trenes de engranes Ordinarios
Es el mecanismo más sencillo, donde se puede representar mediante dos engranajes, que el único movimiento que tiene, es el de rotación en sí mismo, mediante un eje o un árbol.
La velocidad tangencial del engranaje conductor es el mismo que el engranaje conducido. Si los dos engranajes no tienen la misma cantidad de dientes, tendrán diferente régimen de giro, para tener la misma velocidad tangencial.
La relación entre los régimen de giro, se llama relación de transmisión.
Trenes de engranes Ordinarios Simples
En un tren de engranajes ordinario, las ruedas extremas del tren giran sobre los dos ejes entre los que ha de establecerse la relación de transmisión deseada. En el tren de engranajes, todos los ejes de las ruedas que lo componen (tanto extremas como intermedias) apoyan sobre un mismo soporte fijo,
En estas clases de tren de engrane se aplica que:
Dónde:
: Numero de dientes de engranes
: Velocidad de rotación
: Números de dientes de engranes intermedios
: Velocidad de rotación
Trenes de engranes Ordinarios Compuestos
Se dice que un tren ordinario es compuesto cuando, al menos, uno de los ejes es común a varias ruedas, o cuando un eje con un par de engranes tiene uno que es el conductor y el otro el receptor.
Las relaciones que se plantean cuando:
Pero se pueden establecer de esta forma:
Donde la relación es:
Trenes de engranes Ordinarios Compuestos Recurrentes
Un tren de engranajes ordinario compuesto se llama recurrente cuando el eje de salida (S) y el de entrada (E) son coaxiales. Que se mueven alineados al mismo eje
Dónde: y los módulos de cada parte y si el mecanismo no está corregido los módulos deberán cumplir
Y si ahí engranes intermedios entre el y el , Se debe aplicar.
Trenes de engranes Ordinarios Compuestos No Recurrentes
Se muestran trenes ordinarios compuestos no recurrentes con excentricidad “e” entre el eje de entrada y el de salida, no están alineados en eje.
Donde se cumple que:
Cambios de Marcha
Se utiliza cuando tenemos una velocidad constante o que varía por unidad de tiempo y necesitamos una gama de velocidades a la salida estos cambios de marchas se hacen en diferentes máquinas y en automóviles. Son trenes de engranes con múltiples conexiones que se utiliza para variar la relación de transmisión entre dos ejes de rotación.
Cuando se generan los cambios de marchas más rápidos las ruedas se encuentran montada en sus ejes. Y sus conexiones de una con otra son a través de un órgano de accionamiento.
Trenes de engranes planetarios
También conocidos como epicicloidales, es un mecanismo de engranaje en el que el eje de una de las ruedas dentadas cambia de posición con el movimiento del mecanismo. El objetivo de los planetarios es obtener relaciones de transmisión que no se obtienen con los trenes ordinarios.
Los trenes epicicloidales son mecanismos diferenciales donde es necesario definir dos elementos de entrada.
Las relaciones que se pueden obtener en un tren planetario dependen del elemento que se elija como conductor y como conducido, además existe otro que hace de reacción. En función de la elección de los elementos que hace de entrada y que hace de reacción se obtienen cuatro relaciones distintas que se pueden identificar con tres posibles marchas y una marcha invertida. El funcionamiento es el siguiente:
- 1ª Relación: Si el movimiento entra por el planetario y se frena la corona, los satélites se ven arrastrados por su engrane con el planetario rodando por el interior de la corona fija. Esto produce el movimiento del porta satélites. El resultado es una desmultiplicación del giro.
- 2ª Relación: Si el movimiento entra por la corona y se frena el planetario, los satélites se ven arrastrados rodando sobre el planetario por el movimiento de la corona. El efecto es el movimiento del portasatélites con una desmultiplicación menos que en la 1ª Relación.
- 3ª Relación: Si el movimiento entra por el planetario y, la corona o el portasatelites se hace solidario en su movimiento, todo el conjunto gira simultáneamente produciéndose una transmisión directa girando todo el conjunto a la misma velocidad.
- 4ª Relación: si el movimiento entra por el planetario y se frena el portasatelites, se provoca el giro de los planetarios sobre su propio eje y a su vez estos producen el movimiento de la corona en sentido contrario invirtiéndose el sentido de giro y produciéndose una desmultiplicación grande.
Formula de Willis
Los trenes de engranajes de planetarios se clasifican en simple, compuesto y balancín.
Ventajas de un tren epicicloidales:
- Son compactos
- Los planetarios siempre van engranados constante y completamente, eliminando la posibilidad de que se produzcan daños en los dientes debido a choques en las maniobras de engrane.
- Son fuertes y robustos, pudiendo soportar cargas de par mayores en comparación con otras combinaciones de engranajes de transmisiones manuales.
Un tren de engranes simple es todo aquel mecanismo que la primera rueda es fija ( es decir. se componen de un engranaje impulsor, otro impulsado, engranajes planetarios entre ellos y un soporte de planetarios o brazo.
La fórmula que se utiliza cuando la velocidad aumenta con el mismo signo.
La fórmula que se utiliza cuando la velocidad reduce con el mismo signo.
La fórmula que se utiliza cuando la velocidad reduce con diferente signo
La fórmula que se utiliza cuando la velocidad aumenta con diferente signo
Tren de engranes planetarios de balancín
Un tren de engranes de balancín es aquel mecanismo en el que la última rueda dentada no gira, solo se traslada ( es decir
Tren de engranes planetario compuesto
Un tren de planetario compuesto se diferencia de los otros porque todos tienen sus velocidades angulares y son diferentes de 0. ( .
Normalmente se monta un soporte de planetarios con tres brazos que proporcionan una distribución uniforme de fuerzas, pero el comportamiento cinemático es el mismo que si sólo hubiera un brazo. Un tren de engranajes epicicloidales se diferencia de uno normal en que uno de los engranajes rueda en torno a la periferia del otro. Un tren epicicloidales puede estar compuesto por engranajes rectos o cónicos, pero el tratamiento teórico es exactamente el mismo.
Aplicaciones de trenes de engranajes planetarios
El campo de las aplicaciones reales y potenciales del tren de engranajes planetario es inmenso. Algunas de ellas son:
A. Sistemas de transporte.
B. Mezcladores y agitadores.
C. Centrifugadoras.
D. Máquinas metalúrgicas.
E. Plantas de tratamiento de agua.
F. Maquinaria de construcción.
G. Robótica.
H. Industria alimentaria.
I. Industria textil
J. Industria de la madera
K. Industria Química
Centrifugadoras de separación sólido-líquido: amplia gama para adaptarse a la aplicación concreta (tipo de árbol de salida, velocidades, par de salida, entre otros)
Robótica: operaciones de precisión, con inercia reducida gran rigidez y gran capacidad de sobrecarga.
Mesas rotativas en uno de los microscopios más grandes del mundo: suavidad de acción, diseño compacto y funcionamiento compacto eran sus principales características.
Industria de la madera: Reductores para accionamiento del transportador. La gran capacidad de sobrecarga, funcionamiento sin mantenimiento y seguridad contra las averías fueron ventajas decisivas.
Planta depuradora: diseño compacto, capacidad de absorción de impactos y mínimo mantenimiento.
Industria alimenticia: control de agitadores
Tratamiento de mezclas (soluciones): control de centrifugadoras de decantación
Industria aeroespacial y telecomunicaciones: movimiento de antenas de telecomunicaciones
Además de ser usados en grandes maquinas como las anteriormente nombradas también son usados los trenes de engranajes en:
Sistema De transporte
Bicicletas
En las bicicletas son usadas en el cassete o piñones traseros, en el sistema de la caja de velocidades en ella que es donde va ubicada el eje de los pedales.
Motocicletas
Caja de cambio, y en sistema de cadena entre otros.
Automóviles
Son usados los trenes de engranes, sistemas de poleas. En el diferencial, transmisión, caja de cambios ya sea automática, hidromatica, o sincrónica, en el sistema de freno, embrague entre otros.
