Las mediciones imprecisas de los engranajes cónicos provocan un rendimiento deficiente, fallos prematuros y costosos retrabajos en las aplicaciones de maquinaria. Las dimensiones imprecisas y las desviaciones de los estándares de engranajes dan lugar a un funcionamiento ruidoso, una menor eficiencia en la transmisión de potencia y problemas de alineación que pueden paralizar las líneas de producción.
Dimensiones y ángulos clave de los engranajes cónicos
Los engranajes cónicos son componentes mecánicos complejos que se caracterizan por una serie de dimensiones y ángulos críticos.
A. Examen detallado de las dimensiones básicas
Varias dimensiones clave definen la geometría y el tamaño general de un engranaje cónico:
- Diámetro de paso: Este diámetro se mide en el extremo del talón del engranaje cónico dientes. Representa el tamaño efectivo del engranaje y es un parámetro fundamental para los cálculos y el diseño de engranajes.
- Ángulo del cono de pasoEl ángulo del cono primitivo describe el ángulo que forma el cono primitivo con respecto al eje del engranaje. Define la orientación de los dientes del engranaje y determina cómo engrana con su piñón correspondiente.
- Anexo y DedendumEl adendo es la altura del diente del engranaje por encima del cono primitivo, mientras que el dedendo es la profundidad por debajo de este. Juntos, definen la profundidad total del diente. El adendo y el dedendo se especifican normalmente en proporción al módulo del engranaje.
- Ancho de caraEl ancho de cara se refiere al tamaño del diente del engranaje, medido a lo largo de la generatriz del cono primitivo, desde el talón hasta la punta. Influye en la resistencia y la capacidad de carga del diente. Generalmente, un mayor ancho de cara permite una mayor transmisión de par.
- Distancia del conoLa distancia cónica representa la longitud desde el vértice del cono primitivo hasta la cara media del engranaje cónico. Es una dimensión clave para posicionar el engranaje con respecto a su piñón correspondiente durante el montaje.
- Distancia al vérticeLa distancia al vértice mide el desplazamiento desde el eje del engranaje hasta el vértice del cono primitivo. Ayuda a localizar el punto teórico de engranaje entre los engranajes.
B. Ángulos esenciales de los engranajes cónicos
Además de las dimensiones lineales, varios ángulos son fundamentales para definir la geometría de un engranaje cónico:
- Ángulo de la cara: El ángulo entre la generatriz del cono frontal y el eje del engranaje. Determina el ángulo de los extremos exteriores de los dientes del engranaje con respecto al eje de rotación.
- Ángulo del bordeEl ángulo del borde, medido entre la generatriz del cono exterior y el eje del engranaje, define la pendiente de los extremos interiores de los dientes más cercanos al ápice.
- Ángulo de adición: Este es el equivalente angular del adendo, que define la altura del diente en términos angulares desde el ángulo de la cara hasta el borde exterior.
- Ángulo del dedendo: De forma similar, el ángulo del dedendum mide la profundidad angular del diente desde la línea de paso hasta la raíz del diente.
C. Reacción adversa
El juego libre se refiere a la holgura o juego entre los dientes de dos engranajes que engranan. Cierto juego libre es necesario para la lubricación, las tolerancias de fabricación y la dilatación térmica. Sin embargo, un juego libre excesivo puede causar ruido, vibraciones y un posicionamiento impreciso. El juego libre se mide normalmente en el punto de engranaje más ajustado utilizando herramientas específicas o evaluando el juego angular con los engranajes fijos.
Módulo D.
El módulo de un engranaje es una unidad estandarizada que indica el tamaño del diente. Se define como la relación entre el diámetro primitivo y el número de dientes. En los engranajes cónicos, el módulo se suele especificar en el extremo del talón para fines de fabricación. Los números de módulo mayores corresponden a dientes más grandes y gruesos, mientras que los engranajes de paso más fino tienen módulos menores.
Cómo medir engranajes cónicos paso a paso
Paso 1: Reúna las herramientas y el equipo necesarios.
Para medir con precisión los engranajes cónicos, necesitará las siguientes herramientas:
- Calibrador Vernier o micrómetro para medir el espesor, la profundidad y el diámetro primitivo de los dientes.
- Transportador de bisel para medir ángulos de inclinación y raíz.
- Calibrador vernier para dientes de engranaje para medir el espesor de los dientes a una profundidad específica.
- Placa de superficie y medidor de altura para comprobar la excentricidad del engranaje y la distancia de montaje.
Paso 2: Medir el diámetro del paso
Para medir el diámetro del paso:
- Coloque el engranaje cónico sobre una placa de superficie con la cara posterior hacia abajo.
- Coloque el medidor de altura perpendicular a la placa de superficie y alinee su punta de medición con la línea de paso en el flanco de un diente de engranaje.
- Ponga a cero el indicador de altura en esta posición.
- Gire el engranaje 180 grados y mida la altura en la línea de paso correspondiente en el flanco opuesto del diente.
- El diámetro del paso se calcula sumando las dos medidas de altura.
Repita este proceso en varios dientes del engranaje para garantizar la uniformidad y comprobar si existen posibles problemas de excentricidad.
Paso 3: Medir el grosor del diente
Para medir el grosor del diente:
- Utilice un calibrador vernier de dientes de engranaje posicionado en la línea de paso.
- Mida el grosor de un diente en la línea de paso, teniendo cuidado de no dañar el perfil del diente.
- Repita esta medición en varios dientes del engranaje, anotando cualquier variación.
Como alternativa, se puede utilizar un calibrador vernier o un micrómetro estándar para medir el grosor de la cuerda en la base del diente.
Paso 4: Medir la presión y los ángulos de la raíz.
Para medir estos ángulos:
- Coloque el transportador de ángulos sobre el cono primitivo del engranaje, alineando su borde con el flanco de un diente.
- Lea el ángulo de presión directamente en la escala del transportador en el punto de tangencia con el perfil del diente.
- Reposicione el transportador para alinearlo con la línea de la raíz del diente y así medir el ángulo de la raíz.
Verifique que los ángulos medidos coincidan con los parámetros de diseño del engranaje especificados.
Paso 5: Inspeccionar la excentricidad del engranaje
La excentricidad de un engranaje se refiere a la variación en su geometría a medida que gira sobre su eje. Para comprobar la excentricidad:
- Monte el engranaje cónico sobre un mandril o eje sostenido por bloques en V sobre una placa de superficie.
- Coloque un comparador de cuadrante con su sonda en contacto con la cara posterior del engranaje, cerca del diámetro exterior.
- Gire lentamente el engranaje, observando la lectura total del indicador (TIR) en el dial.
- Compare el TIR medido con la tolerancia especificada para la desviación.
Repita este proceso en la cara frontal del engranaje y en el diámetro primitivo para evaluar completamente la excentricidad del engranaje.
Paso 6: Verificar la distancia de montaje
La distancia de montaje es la posición axial del engranaje cónico con respecto a su engranaje correspondiente. Para verificar la distancia de montaje:
- Coloque el engranaje cónico sobre una placa de superficie con su cara frontal hacia abajo.
- Utilice un medidor de altura para medir la distancia desde la placa de superficie hasta la cara posterior del engranaje en el radio de distancia de montaje especificado.
- Compare esta medida con la distancia de montaje prevista del engranaje.
Consideraciones específicas para diferentes tipos de engranajes cónicos
A. Engranajes cónicos rectos
Los engranajes cónicos rectos tienen dientes rectos y cónicos. Al medir engranajes cónicos rectosPreste mucha atención a los siguientes parámetros:
- Diámetro primitivo: Mida el diámetro primitivo en la distancia del cono posterior. Este es el punto donde el engranaje engrana con su piñón correspondiente. Utilice un calibrador Vernier o un micrómetro para obtener mediciones precisas.
- Grosor del diente: Compruebe el grosor del diente en la sección normal. Esta se mide en el círculo primitivo estándar. Para esta medición, se recomienda utilizar un calibrador de dientes de engranaje.
- Distancia del cono posterior: Esta es la distancia desde el centro del cono hasta la cara posterior del engranaje. Es una dimensión crítica que afecta la alineación del engranaje. Mídala con un micrómetro de profundidad o una máquina de medición por coordenadas (MMC).
- Ángulo de la cara: El ángulo formado por el cono primitivo con la cara posterior del engranaje es el ángulo de la cara. Este se puede medir con un transportador de ángulos o con una máquina de medición por coordenadas (MMC). Verifique que coincida con el ángulo de diseño especificado.
B. Engranajes cónicos espirales
Los engranajes cónicos espirales tienen dientes curvos que se colocan a lo largo de líneas diagonales en la superficie del cono. Las dimensiones clave que se deben verificar en los engranajes cónicos espirales incluyen:
- Ángulo espiral medio: Este es el ángulo entre la traza del diente y un elemento del cono primitivo que pasa por el centro de la traza del diente. Se mide a la distancia media del cono. Para obtener mediciones fiables, utilice una máquina de ensayo de engranajes cónicos espirales equipada con un cabezal divisor.
- Ángulo de presión: El ángulo de presión en un engranaje cónico espiral Se mide en el punto medio. Se define como el ángulo entre una línea normal a la superficie del diente y un plano tangente a la superficie primitiva. Se requiere una herramienta especial en una máquina de medición de engranajes para evaluar con precisión el ángulo de presión.
- Distancia entre el vértice de paso y la corona: Esta es la distancia en el plano axial entre el vértice de paso y la corona. La corona es el mayor de los dos engranajes cónicos espirales acoplados. Se puede realizar una medición directa con un micrómetro de profundidad.
C. Engranajes hipoides y cónicos Zerol
Los engranajes cónicos hipoides y Zerol son tipos especiales de engranajes cónicos espirales. Los engranajes hipoides tienen un desplazamiento entre los ejes del piñón y el engranaje, mientras que los engranajes Zerol no tienen desplazamiento. Al medir estos tipos de engranajes, concéntrese en:
- Distancia entre el ápice y la corona del diente: Al igual que en los engranajes cónicos espirales, esta dimensión es fundamental para un correcto montaje y funcionamiento. Utilice un medidor de profundidad para medir la distancia desde el extremo del talón del diente hasta el ápice del diente.
- Desplazamiento: En los engranajes hipoides, el eje del piñón se encuentra desplazado por encima o por debajo del eje del engranaje. Este desplazamiento afecta al contacto entre los dientes y debe controlarse con precisión. Puede medirse con una máquina de ensayo de engranajes hipoides que simula las posiciones de funcionamiento del engranaje y el piñón.
- Ángulo de espiral: Tanto los engranajes hipoides como los Zerol tienen dientes curvados en espiral. El ángulo de espiral se define en el punto medio para estos tipos de engranajes. Al igual que con los engranajes cónicos espirales, utilice un comprobador de engranajes cónicos espirales con cabezal divisor para medir este parámetro.
