En este artículo se explica qué son los trenes de engranajes y para qué sirven. Así pues, encontrarás el significado de tren de engranajes, ejemplos de trenes de engranajes, cómo se calcula la relación de transmisión de un tren de engranajes y, por último, cuáles son los diferentes tipos de trenes de engranajes.
Índice
¿Qué es un tren de engranajes?
Un tren de engranajes es un mecanismo de transmisión circular formado por un conjunto de engranajes. Es decir, un tren de engranajes es un sistema formado por varias ruedas dentadas conectadas entre sí.
El tren de engranajes permite conseguir una relación de transmisión mucho mayor que un engranaje simple. Por lo tanto, un tren de engranajes sirve para aumentar o reducir de manera considerable la velocidad angular de un eje. Por contra, un tren de engranajes suele ocupar más espacio que una rueda dentada simple.
A diferencia de otros tipos de mecanismos de transmisión, un tren de engranajes no necesita de un mecanismo de enlace, como una correa o una cadena, sino que simplemente está formado por varias ruedas dentadas cuyos dientes engranan entre sí.
En ingeniería, el tren de engranajes tiene aplicaciones muy variadas. Por ejemplo, la caja de cambios y el diferencial de un automóvil son trenes de engranajes. Asimismo, muchos electrodomésticos llevan incorporado un tren de engranajes para aumentar o reducir una velocidad de giro.
Ejemplo de tren de engranajes
Una vez vista la definición de tren de engranajes, a continuación se explica un ejemplo de este tipo de engranajes para acabar de entender el concepto.
En la siguiente imagen puedes ver un ejemplo de tren de engranajes, en concreto, se trata de un tren formado por cinco engranajes: el engranaje de entrada, un engranaje doble, un engranaje loco y el engranaje de salida.
El mecanismo empieza en la rueda de entrada, que es la rueda de la izquierda. Cuando se aplica un movimiento de giro a la rueda de entrada, esta provoca que los siguientes engranajes también giren ya que las ruedas están engranadas entre sí.
En este caso la velocidad de rotación se aumenta en dos etapas. En primer lugar, la rueda de entrada tiene más dientes que su rueda engranada, por lo que la velocidad angular aumenta. Esta rueda engranada es una rueda doble que tiene acoplado a su eje otro engranaje, y dicho engranaje también tiene más dientes que la rueda de salida, en consecuencia, la velocidad angular incrementa por segunda vez.
No obstante, entre la rueda de salida y la rueda doble hay un engranaje loco que sirve para alternar el sentido de giro de la rueda de salida, es decir, la función de este engranaje es simplemente cambiar el sentido de giro de la última rueda. Por eso, para determinar si la velocidad angular aumenta o disminuye, realmente las dientes de la rueda doble se comparan directamente con los dientes de la rueda de salida.
Relación de transmisión de un tren de engranajes
La relación de transmisión de un tren de engranajes es la relación entre la velocidad angular de salida y la velocidad angular de entrada. Por lo tanto, la relación de transmisión de un tren de engranajes es el cociente entre las velocidades angulares de salida y de entrada.
La relación de transmisión de un tren de engranajes también se puede calcular dividiendo los números de dientes de las ruedas conductoras entre los números de dientes de las ruedas conducidas. De modo que la fórmula de la relación de transmisión para un tren de engranajes es la siguiente:
Ten en cuenta que los engranajes locos se deben poner tanto en el numerador como en el denominador de la fórmula, ya que son ruedas conducidas y conductoras a la vez.
Asimismo, la relación de transmisión total de un tren de engranajes es equivalente al producto de las relaciones de transmisión entre los pares de engranajes.
A modo de ejemplo, a continuación se calcula la relación de transmisión del siguiente tren de engranajes:
En este caso la relación de transmisión del tren de engranajes es menor que 1, lo que significa que actúa como un mecanismo reductor, es decir, la velocidad angular de salida es menor que la velocidad angular de entrada.
Tipos de trenes de engranajes
Los trenes de engranajes se pueden clasificar en los siguientes tipos:
- Tren de engranajes de ejes fijos: los ejes de las ruedas están fijos. Se pueden distinguir dos subtipos:
- Tren de engranajes simple: está formado solamente por ruedas que engranan entre sí, es decir, cada eje tiene un único engranaje montado sobre él.
- Tren de engranajes compuesto: el tren de engranajes tiene, como mínimo, una rueda doble. Es decir, en alguno de los ejes hay dos engranajes montados.
- Tren de engranajes planetarios (o epicicloidales): el eje de algún engranaje no está fijo, sino que se puede mover. De manera que alguna rueda (satélite) da vueltas alrededor de otra rueda.
Tren de engranajes simple
Tren de engranajes compuesto
Tren de engranajes planetarios
