Reducción máxima en una etapa de engranajes helicoidales El tema está resuelto (Valoración de 5.00 sobre 5, resultante de 1 votos)

Cuestiones relativas a máquinas, motores, piezas, componentes, tecnologías de fabricación, etc.
por
#313314
Buenos días,
Un quisquilloso me ha hecho una pregunta sobre engranajes helicoidales que no he sabido contestar. Me han preguntado ¿por qué no se puede hacer una etapa de engranajes helicoidales con una reducción de por ejemplo i=30?
Yo he estado consultando diferente bibliografía y he encontrado que en según qué libro recomiendan una reducción máxima de 8, en otros de 10,... Pero no he encontrado una razón teórica para explicar porque no puedo hacer una pareja de engranes con una reducción de 30.
¿Puede alguien responder a esa pregunta?
Muchas gracias
Avatar de Usuario
por
#313329
No encuentro una razón más allá que para conseguir esas reducciones haciéndolo en varias etapas equilibras el desgaste de flancos y reduces el tamaño de la reductora, pero esto también sería valido para piñones rectos. De todas formas me suena haber visto grandes reducciones del orden de 15 a 1 en pequeñas maquinas eléctricas. Cuando hay una reducción tan grande termina siempre rompiéndose el piñón pequeño a iguales materiales, otra cosa sería que fuese un piñón pequeño de acero y la corona plástica de fundición o de bronce aquí la cosa andaría más equilibrada. JOTA CAS ASOOMA!!!!!!!!!
Avatar de Usuario
por
#313335
Es mi modesta opinión de inexperto en la materia.

En el caso de que se pueda hacer una cremallera con dientes helicoidales, que he visto que sí se puede, pues ya se puede hacer una reducción infinita.

Como también se pueden engranar dos ruedas iguales de diámetro, pues ya está, entre infinito y 1 ya tendría que ser viable el 30, el 40 y el 400. Eso sí, y de acuerdo con el amigo tornero, con cuidado del tamaño no muy pequeño del piñón (para mí el engranaje pequeño).

Salud colegas
Avatar de Usuario
por
#313340
Matemáticamente hablando, se puede.

Si entramos en detalles geométricos curiosos y demás, nada lo impide.

Precisamente, en tamaños pequeños, es más difícil de ver ese tipo de reducciones. Se pueden encontrar en grandes sistemas, sobretodo con ya bastantes años. En pequeños, no.

La razón de no hacerlo es puramente por cuestión de fabricación. No se recomiendan ruedas de más de 100 dientes y, apurando, se puede llegar a 130-140, pero no salen bien (se acumula demasiado error en cada vuelta). En el piñón, menos de 17 dientes en teoría, 14 en la práctica, son un problema, pues aparece socavación. Aún así, yo los he visto de ocho dientes funcionando e incluso de cinco como ejercicio de a ver quien la tiene más gorda, pero esto último es directamente una barbaridad que no se debe hacer nunca.

Imaginemos un caso con 14 dientes en el piñón, que es lo recomendado. Con una reducción de 10:1 ya tenemos una rueda de 140 dientes. Ahí está el problema.

P.D. Las cremalleras funcionan bastante peor que las ruedas.
Avatar de Usuario
por
#313345
Se acumula error en que?

A esto me refería, estas son reducciones del orden de 1/12 1/15 aprox sacadas a golpe de google pero aún me suena verlas más extremas.


Imagen

Imagen
Avatar de Usuario
por
#313349
La realidad es que quise simplificar bastante y al final me pillaste. Se acumula el error cuando se hace diente a diente. En 140 dientes, los grados que hay por diente son muy pocos, al final da problemas. Además, y esto es más importante, el diámetro comparado con el módulo es excesivo, lo que da guerra si estamos tallando con fresa madre. Las tolerancias en un dentado bien hecho son muy finas, y van en relación al módulo, no en relación al diámetro de la rueda. Sin embargo, cuando trabajas con una máquina, la máquina entiende de tolerancias en proporción al tamaño de la pieza, no del tamaño de la herramienta.

En talladoras, muchas veces el problema viene dado por la capacidad de la máquina. En una máquina media, tenemos posibilidad de tallar entre un módulo determinado y otro (por ejemplo, 0,5 a 4). El diámetro también está limitado (en la misma máquina hasta 200 mm de diámetro de pieza). Con un módulo de 0,5, recordemos, límite inferior de la pieza, llegaremos al límite en diámetro antes de los 150 dientes. Con respecto a lo que decía antes, en un módulo de 1 con un acabado DIN6, estaremos hablando de una tolerancia en diámetro que rondará la centésima. En 400 mm de rueda, hay que afinar bastante, no para que no se nos vaya el diámetro exterior, que es relativamente sencillo, sino para que no se nos vaya la tolerancia de paso, que será bastante menor (esto es mucho más grave en el caso de tallado diente a diente). En talladoras, además, si la transmisión es mecánica, tendremos problemas para encontrar e introducir las ruedas para la relación entre número de dientes y vueltas de la fresa, pues serán de gran tamaño. Vamos, que las limitaciones son muchas.

Con respecto a las fotografías que pones, fíjate que siempre que se realiza relaciones como las que comentas lo que se hace es reducir el número de dientes del piñón y ese límite sí está matemáticamente demostrado. ¿Se puede hacer que funcione?, pues sí. De ahí a que funcione bien hay un mundo. Cuando tallas tan pocos dientes en un piñón, tienes que escoger entre dos defectos.

1º Si das poco avance tendrás socavación en la base del piñón, lo que te dará problemas de resistencia a fatiga, sobre todo, y sin suficiente holgura, te dará un mal engrane, pues el diente de la rueda entrará a engranar sobre la socavación, es decir, donde no es que no haya perfil de evolvente, es que simplemente no hay material. Aunque los números salgan como que hay un coeficiente de engrane determinado, tendremos en la realidad uno menor, con un error de engrane muy marcado y una preciosa vibración. El mayor problema está en que si das suficiente holgura los problemas no son menores, pues tendrás un coeficiente de engrane muy bajo y una baja resistencia del piñón.


2º Si das avance suficiente para evitar la socavación tendrás apuntamiento en la cabeza (no se termina el diente pues se cruzan las evolventes de los flancos antes de llegar al diámetro exterior), lo que hará de la cabeza del mismo un punto muy débil, además de darte problemas en el engrane pues saldrá del engrane antes de lo que debe. Da los mismos problemas que en el caso anterior cuando no hay holgura suficiente.

En ambos casos, puedes conseguir continuidad en el engrane dando un ángulo de hélice tal que el coeficiente de engrane total (el aparente más el transversal) sea mayor que uno, pero no irá bien del todo aunque lo parezca. Además, necesitarás un ángulo muy marcado lo que te supondrá problemas en cojinetes, rodamientos,... además de que, a partir de cierto ángulo, el rendimiento disminuye y el desgaste aumenta. En realidad, estarás ante una cosa intermedia entre un husillo corona y un helicoidal, pero con el dentado de la corona recto. Vamos, una maravilla. Para aplicaciones poco críticas, con poca velocidad, pocos ciclos de uso, poca carga,... podrían valer (típico verlos en accionamientos manuales), pero para la demás situaciones, es una chapuza que de vez en cuando se comete con demasiada alegría e incluso vanagloriándose de hacer piñones de tan pocos dientes (lo que demuestra el poco conocimiento sobre el tema de quien lo hace). Los verás en ocasiones con las ruedas de plástico (por ejemplo, es típico en los engranajes de las exprimidoras de naranjas caseras) que con su deformación absorben parte del problema, pero no tienen una duración precisamente impresionante.
Última edición por JCas el 07 Dic 2012, 12:22, editado 1 vez en total
Avatar de Usuario
por
#313351
Caguen dios, cuanto sabes. :cheers

Como guises igual de bien...
Avatar de Usuario
por
#313360
Si no se llevaran tan mal entre éllos, estos dos pájaros de JCas y tornero, un día inventaban un mecanismo de transmisión. A ver si hacen las paces.

Salud colegas
PD: Choteos aparte, resultan interesantes los debates donde participan tíos tan distintos y, de modo casi inevitable, al mismo tiempo complementarios.
Avatar de Usuario
por
#313445
tor_nero escribió:Viniendo de tí es un gran halago, gracias reivi.

Con Reivindicador todos sabemos que hay que eliminar la parte cizañera y quedarnos con lo bueno, que es en realidad el mensaje.

Sí, ha sido un halago hecho a su manera, creando discordia donde no la hay, pero dejando clara una realidad que es que el tener a alguien como Tor_nero, con una visión mucho más práctica de la que solemos tener los demás por aquí, se consiguen debates y comentarios realmente interesantes. Es de los que más hace pensar porque es de los que más piensa.

Gracias Reivindicador por el halago.
por
#313447
En primer lugar, muchas gracias por las respuestas que habéis escrito y por lo rápido y bien que me habéis contestado. Especialmente a JCAS (no dejo de aprender contigo).

Aparte de esto, he leído en algunas páginas de internet que la relación máxima recomendable depende de la velocidad de giro de los engranes. Relacionando esto con lo que me habéis comentado entiendo que esto es debido a que a mayor velocidad de giro la resistencia necesaria de los dientes es mayor, ya que se acentúan los problemas provocados por la socavación, apuntamiento, ... ¿Estoy en lo cierto?

Hace poco vi una cosa que me llamo la atención. En una grúa giratoria vi una relación de dientes de 219/13 (i=16,84). Era un rodamiento con dientes tallados en el exterior. En este caso los dientes eran rectos. También es verdad que la velocidad de giro de la grúa era muy lenta y que no necesitaba mucha precisión en los movimientos.
Avatar de Usuario
por
#313457
arranot escribió:En primer lugar, muchas gracias por las respuestas que habéis escrito y por lo rápido y bien que me habéis contestado. Especialmente a JCAS (no dejo de aprender contigo).

Aparte de esto, he leído en algunas páginas de internet que la relación máxima recomendable depende de la velocidad de giro de los engranes. Relacionando esto con lo que me habéis comentado entiendo que esto es debido a que a mayor velocidad de giro la resistencia necesaria de los dientes es mayor, ya que se acentúan los problemas provocados por la socavación, apuntamiento, ... ¿Estoy en lo cierto?

Hace poco vi una cosa que me llamo la atención. En una grúa giratoria vi una relación de dientes de 219/13 (i=16,84). Era un rodamiento con dientes tallados en el exterior. En este caso los dientes eran rectos. También es verdad que la velocidad de giro de la grúa era muy lenta y que no necesitaba mucha precisión en los movimientos.

Pásame esos enlaces. Siempre está bien leer todas las opiniones posibles.

Lo que dicen es relativamente cierto, pues depende del punto de vista con que lo miremos. El incremento de velocidad requiere siempre mayor precisión en el dentado, lo que desaconseja, para empezar, alto número de dientes en la rueda (por lo que comentaba antes), mientras que velocidades bajas permiten menor precisión y prácticas diferentes en el mecanizado. Por otro lado, en realidad el desgaste no viene por la velocidad, sino por el número de revoluciones que dará en su vida útil, pero sí que está relacionado con la misma, pues a mayor velocidad, mayor número de ciclos en un tiempo determinado. Con velocidades de giro muy bajas, el número de ciclos de la máquina no serán nunca los suficientes como para que tengamos desgastes importantes, de ahí que el cálculo importante sea a rotura en la base del diente. Lo cierto es que a velocidades muy bajas, en el cálculo trabajas con la resistencia estática, que normalmente es mayor que la dinámica (normalmente hay más problemas de desgaste que de rotura). Es decir, se calcula casi como si la máquina estuviese siempre parada. De los problemas que comentas (socavación, apuntamiento,...), según cuales son realmente importantes y otros no lo son tanto. La socavación es siempre un problema. El apuntamiento se suele solucionar acortando los dientes, pues así evitamos que tengan un punto débil en la cabeza... Se disminuye el coeficiente de engrane, pero con ruedas de ese tamaño no debería ser un problema grande (normalmente, mayor número de dientes implica mayor coeficiente de engrane). Aún así, fíjate en el número de dientes del piñón, el problema no será demasiado grave.

El caso de la grúa que planteas, por ejemplo, cumple a la perfección con dicho argumento. ¿Cuántas vueltas va a dar esa grúa a lo largo de su vida útil? ¿100.000? Se pone un módulo gordo y a tirar. Hasta que se desgaste lo suficiente como para que sea un problema pasarán más años que su uso. Ojo al detalle en la grúa del número de dientes en piñón y rueda. Como comentaba antes, en engranajes pequeños se busca un número de dientes muy pequeño en el piñón, lo que da una serie de problemas que, en este caso, no serán demasiado graves. En engranajes grandes, sin embargo, lo que se hace es aumentar el número de dientes de la rueda. En esos tamaños, casi todas la máquinas para tallado trabajan diente a diente. Ver una talladora grande por fresa madre es rarísimo (no recuerdo ninguna, pero seguro que la hay). Una de las razones fundamentales de ello es que la fresa ha de empañar la rueda lo suficiente para la completa formación del diente, y con esos tamaños, la fresa alcanzaría unas dimensiones impresionantes y unos precios desorbitados. Si la precisión no es muy alta, no es demasiado problemático hacer ruedas de gran tamaño. Sobre esto un detalle más. Es más fácil conseguir precisión a partir de ciertos tamaños. En un módulo grande, si hay un defecto, se ve. En tamaños pequeños no se ven los defectos. En tamaños grandes, hay incluso quien lima los dientes a mano cuando hace falta poca precisión ¿cómo se puede hacer eso en un diente de 1mm de altura? Por otro lado, la precisión de paso, que tanto problema puede dar en tamaños reducidos, en esos tamaños se puede controlar de mil formas diferentes aunque, si la precisión requerida no es muy alta, es menos importante. De nuevo, el que la velocidad sea baja, suele conllevar una necesidad menor de precisión y, por tanto, facilitar la fabricación de ruedas grandes.

Un último detalle. Si ponemos un piñón pequeño y una rueda muy grande, lo que estamos haciendo en realidad es disminuir el diámetro de contacto en el piñón y, con ello, la velocidad tangencial del mismo. Es esta velocidad tangencial la que tenemos que tener en cuenta a la hora de trabajar. Si es baja, nos facilita, por ejemplo, el uso de grasa en lugar de aceite, cosa muy conveniente en ciertas aplicaciones. Además, como indicaba, nos facilita las cosas en algunos puntos. A veces, es interesante hacer ciertas "barbaridades" que nos permiten funcionar correctamente y sin complicaciones adicionales. Desde luego, es mucho menos problemático montar una etapa de reducción que montar dos. Si las condiciones son adecuadas para ello, sin dudarlo, conviene dejar la teoría un poco a un lado y pensar de forma práctica (a mi firma me remito).
por
#313461
JCas escribió:
Pásame esos enlaces. Siempre está bien leer todas las opiniones posibles.
...


Lo menciona en esta página (más o menos a mitad de página):
http://palaciosytocarruncho.blogspot.com.es/p/historia-de-los-engranajes.html

Lo leí en alguna otra página pero ahora no lo encuentro.
Avatar de Usuario
por
#313462
arranot escribió:
JCas escribió:
Pásame esos enlaces. Siempre está bien leer todas las opiniones posibles.
...


Lo menciona en esta página (más o menos a mitad de página):
http://palaciosytocarruncho.blogspot.com.es/p/historia-de-los-engranajes.html

Lo leí en alguna otra página pero ahora no lo encuentro.

Curiosa la recomendación. No recuerdo haberla visto antes. No ponen ninguna justificación al respecto.
Palabras clave
Temas similares

Usuarios navegando por este Foro: No hay usuarios registrados visitando el Foro y 1 invitado

Permisos de mensaje

No puede abrir nuevos temas en este Foro
No puede responder a temas en este Foro
No puede editar sus mensajes en este Foro
No puede borrar sus mensajes en este Foro
No puede enviar adjuntos en este Foro