Piñón-cremallera

En este artículo se explica en qué consiste el mecanismo piñón-cremallera y para qué sirve. Asimismo, encontrarás las características del mecanismo piñón-cremallera junto con las ventajas y las desventajas de este tipo de mecanismo.

¿Qué es el mecanismo piñón-cremallera?

El mecanismo piñón-cremallera es un mecanismo que está formado por una rueda dentada (piñón) y una barra con dientes (cremallera). El mecanismo piñón-cremallera sirve para transformar el movimiento circular del piñón en un movimiento lineal de la cremallera.

Ejemplos de las aplicaciones del mecanismo piñón-cremallera son los sacacorchos, el sistema de dirección de los automóviles, el mecanismo de apertura y cierre de puertas sobre gruías, los ferrocarriles de cremallera, algunos actuadores, etc.

El funcionamiento del mecanismo piñón-cremallera consiste en convertir el movimiento de giro del piñón en un movimiento rectilíneo realizado por la cremallera. Los dos elementos mecánicos engranan entre sí, de manera el giro del piñón provoca el avance de la cremallera.

Partes del mecanismo piñón-cremallera

Básicamente, el mecanismo piñón-cremallera tiene dos partes:

• Piñón: es la parte del mecanismo piñón-cremallera que hace el movimiento giratorio. Es una rueda dentada que engrana con la cremallera. El piñón puede girar en los dos sentidos de giro posibles, de modo que según el sentido de giro del piñón la cremallera se moverá en un sentido u otro.
• Cremallera: parte del mecanismo piñón-cremallera que hace el movimiento rectilíneo. Es una barra rígida con dientes que avanza cuando gira el piñón. Como el mecanismo piñón-cremallera es reversible, el movimiento de la cremallera también puede ser la causa del giro del piñón, aunque es muy poco habitual.

Características del mecanismo piñón-cremallera

El mecanismo piñón-cremallera tiene las siguientes características:

• El mecanismo piñón-cremallera es reversible, es decir, se puede transformar un movimiento de giro en un movimiento rectilíneo, o un movimiento lineal en un movimiento circular. Por lo tanto, este tipo de mecanismo se puede usar de manera que el movimiento de giro del piñón provoque el movimiento de avance de la cremallera, o al revés, que el movimiento de la cremallera haga girar al piñón. Generalmente, el piñón es el elemento motriz y la cremallera el elemento conducido.
• Para que el mecanismo piñón-cremallera funcione correctamente, el piñón y la cremallera deben tener el mismo paso y, en consecuencia, el mismo módulo. Así pues, el módulo del piñón, y por tanto del mecanismo, se puede calcular dividendo el diámetro del piñón por su número de dientes.



Donde es el módulo, el diámetro de la rueda y el número de dientes de la rueda.

• El piñón y la cremallera tienen los dientes engranados entre sí, por lo tanto, por cada vuelta completa del piñón la cremallera se desplazará tantos dientes como tenga el piñón. De modo que la distancia que avanza la cremallera se puede calcular mediante la siguiente fórmula:



Donde es la distancia recorrida por la cremallera, el número de dientes de la rueda y el número de dientes que tiene la cremallera por centímetro.

• En un mecanismo piñón-cremallera, la velocidad del desplazamiento de la cremallera es igual a la velocidad angular del piñón multiplicado por el diámetro del piñón partido por dos.



Donde es la velocidad lineal de la cremallera, es la velocidad de rotación del piñón y el diámetro del piñón

Ventajas y desventajas del mecanismo piñón-cremallera

Ventajas del mecanismo piñón-cremallera:

• El mecanismo piñón-cremallera es muy simple, lo que hace que sea adaptable y flexible.
• Se pueden transmitir potencias elevadas con el mecanismo piñón-cremallera.
• Permite cambiar el tipo de movimiento, ya que transforma un movimiento giratorio en un movimiento lineal, o al revés.

Desventajas del mecanismo piñón-cremallera:

• El mecanismo piñón-cremallera necesita lubricación para su buen funcionamiento.
• En general, el mecanismo piñón-cremallera es un sistema de transmisión de movimiento ruidoso.
• En el mecanismo piñón-cremallera se produce un gran desgaste debido al contacto entre el piñón y la cremallera.

Aplicaciones del mecanismo piñón-cremallera

En ingeniería, el mecanismo piñón-cremallera tiene muchas aplicaciones. Por ejemplo, el mecanismo piñón-cremallera se utiliza en los sacacorchos, en el mecanismo de apertura y cierre de algunas puertas e, incluso, en los taladros de columna.

Asimismo, en el sector de la automoción se utiliza el mecanismo piñón-cremallera en la dirección de los automóviles. De manera que este mecanismo es una parte del sistema que transmite el movimiento del volante del vehículo a las ruedas.

Por último, otro uso frecuente del mecanismo piñón-cremallera se encuentra en el ámbito del transporte. Así pues, los ferrocarriles de cremallera utilizan el mecanismo piñón-cremallera para poder funcionar en zonas montañosas con grandes pendientes.