Viru+: El sistema de transmisión de un Formula 1 (Parte III)
16 ago 2015  
800px-Gearbox

Tercera parte ya de esta viru+, donde sigo profundizando en el estudio de los engranajes que conforman la caja de cambios. ¿Cómo? ¿Qué no sabes de que hablo? Repasa la anterior viru+ pinchando aquí.

CAJA DE CAMBIOS

Ya expliqué los elementos principales de un engranaje y como se diseñan. Ahora sigo profundizando en el estudio de los engranajes, necesario para comprender el funcionamiento de una caja de cambios.

Comienzo por los diferentes tipos de engranaje. ¿Creías qué todos eran de dientes rectos, como te expliqué? Pues no, hay varias formas de clasificarlos. Atendiendo a la disposición de sus ejes de rotación y al tipo de dentado que usan.

1.- Engranajes de ejes paralelos: Son aquellos en los que los ejes de rotación de las ruedas que engranan son paralelos. En la siguiente imagen verás un ejemplo de este tipo de engranaje:

engranaje ejes paralelos

 

Como ves, los ejes de rotación son paralelos y contrarrotantes. Esto último consecuencia de la transmisión del movimiento entre ruedas dentadas, y ya verás más adelante como influye en el diseño de una caja de cambios.

2.- Engranajes de ejes perpendiculares: En este caso, los ejes de rotación forman un ángulo recto o de 90º entre sí. Se usan para transmitir el movimiento entre elementos que no son paralelos. Un ejemplo gráfico:

engranaje ejes perpendiculares

 

En esta imagen, observarás que los ejes son perpendiculares y puede compactarse el espacio ocupado por el engranaje. 

Bien, estos son los dos tipos principales de engranajes atendiendo a la disposición de sus ejes. Ahora, según su tipo de dentado encontrarás:

1.- Engranajes de dientes rectos: Este tipo de engranaje se caracteriza por usar dientes rectos para la transmisión del movimiento. Los dientes rectos son los que se diseñan mediante el uso de la evolvente de la circunferencia primitiva, que ya te expliqué en la anterior parte. Un dibujo para aclarar:

piñón diente recto

 

Este dibujo es de un piñón de dientes rectos de 18 dientes. Como verás, los dientes son totalmente rectos (no se curvan a lo largo de su eje longitudinal).

Este tipo de engranaje es el más común y se usa en aplicaciones de baja y media carga, y dónde el ruido no es un factor a tener en cuenta. Para aplicaciones de altas velocidades y cargas, se usa otro tipo de diente más resistente y menos ruidoso.

2.- Engranajes de dientes helicoidales: En este tipo de engranaje no se usan dientes rectos, sino que estos tienen forma de hélice y son curvos a lo largo de su eje longitudinal. Un ejemplo gráfico:

engranaje diente helicoidal

Como ves, los dientes tienen forma curva (de hélice) y su zona de contacto aumenta con respecto a los dientes rectos. Gracias al uso de este tipo de diente se aumenta la longitud del segmento de engrane, por lo que aumenta el tiempo en que dos dientes están en contacto. Los beneficios son claros: mayor suavidad de transmisión y menor ruido, mayor resistencia a grandes cargas y a grandes velocidades. Uno de los inconvenientes es que su diseño es más complejo, pero las ventajas son demasiado importantes como para limitar el uso de este tipo de engranaje.

También se pueden clasificar los engranajes atendiendo a la forma de transmitir el movimiento:

1.- Engranajes de transmisión simple: Aquellos en los que el movimiento se transmite directamente de una rueda a otra, sin intermediarias. Te enseñado ya ejemplos anteriormente que podrían englobarse dentro de este tipo, pero te pongo otro ejemplo gráfico mas:

engranaje simple

Como ves, la transmisión es directa. El eje conductor es aquel impulsado por un elemento motor y el eje conducido es movido por el eje conductor.

2.- Engranajes de transmisión por eje loco: En este caso, la transmisión entre dos engranajes se realiza con la intermediación de un engranaje llamado loco. Se le denomina así porque no influye en la velocidad final conseguida, aunque si influye en el sentido de giro. Un ejemplo:

engranaje loco

En este caso, al incluir el engranaje loco entre medias de las otras dos ruedas, el sentido de giro de las ruedas 1 y 3 es el mismo. Y el uso de este engranaje intermedio no influye en la relación de transmisión. Ésta sólo depende del número de dientes del engranaje conductor y del conducido. Por lo tanto, la velocidad de giro será la misma que si no usáramos el engranaje loco, pero es usado para (en este caso) igualar el sentido de giro de las ruedas conductora y conducida. Ya te explicaré más adelante como se calcula esa relación de transmisión.

3.- Engranajes de transmisión compuesta: Son aquellos donde la transmisión del movimiento se realiza entre más de dos ejes de manera simultánea. Un ejemplo para aclarar:

tren compuesto

Como observarás en la imagen, ahora el movimiento es transmitido usando 4 ejes. Y los ejes 2 y 3 contienen 2 ruedas cada uno. En este caso, la relación de transmisión es la misma que si no se usan los ejes 2 y 3. Se realizan estos trenes de engranajes para poder abarcar mayor separación entre el eje conductor y el conducido.

Y, a todo esto, aún no te he explicado que es un tren de engranajes pero ya te he enseñado algunos. Un tren de engranajes es un mecanismo formado por más de dos ruedas dentadas para transmitir movimiento consiguiendo aumentos o reducciones de velocidad grandes, que serían imposibles usando sólo dos ruedas de engranaje. El uso de los trenes de engranaje surge de la necesidad de aumentar o disminuir mucho la velocidad desde el eje conductor al conducido. Si se hace sólo con dos ruedas de engranaje, puede que necesitemos una diferencia de tamaño entre rueda conducida y conductora que haría inviable su uso, tanto por los esfuerzos a soportar como por el espacio ocupado. Para eso se usa el tren de engranaje, que puede permitir reducir mucho el espacio ocupado y conseguir relaciones de transmisión muy grandes o muy pequeñas con el uso de ruedas pequeñas. Se reducen además los esfuerzos a soportar por la transmisión del movimiento.

Bien, hasta aquí esta tercera parte. En la siguiente continuaré con el estudio de los trenes de engranaje y verás que una caja de cambios es un tren de engranajes.

Jero → http://www.twitter.com/jeroitim

Comentarios

  1. […] Cuarta parte de esta entrega, en la que sigo explicando la caja de velocidades o cambios. Para ver la anterior parte, pincha aquí. […]

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos necesarios están marcados *

Normas de participación
No necesitas estar registrado para comentar las noticias, pero tu mensaje puede tardar un poco en ser validado.
El tono de tu comentario debe ser respetuoso. No se admitirán insultos, descalificaciones, faltas de respeto, comentarios sexistas o racistas ni contenidos publicitarios. No abuses de mayúsculas o abreviaturas.
El objeto de lo que escribas será comentar la noticia, no de lo que dicen el resto de usuarios. Si no estás de acuerdo, razona porqué crees que se equivocan.
Los administradores podrán eliminar aportaciones que no cumplan estas reglas