Transmisión de potencia Parte I

El sistema de transmisión de potencia tiene la misión de llevar el giro del motor hacia las ruedas. El motor transforma el movimiento rectilíneo en un movimiento rotativo. Sin embargo la disposición del motor y el giro de este pueden ser iguales o contrarios al giro de las ruedas. En cualquiera de sus posiciones se requiere un mecanismo que transmita y administre la potencia hacia las ruedas.

Como es un tema bastante amplio vamos a trabajarlo en tres partes. En esta entrada vamos a abordar el sistema de transmisión de potencia del motor. La idea es dar a conocer cómo funciona la transmisión mecánica del automóvil, que es una transmisión manual, cuál es su origen, los engranajes, funciones y tipos de engranajes. De esta forma podemos hacernos una idea cómo funciona la transmisión mecánica.

Transmisión manual

Es un conjunto de engranajes sincronizados que recibe la potencia del motor para aumentar la fuerza o reducirla. Para multiplicar o reducir la velocidad hacia las ruedas motrices del automóvil. En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación. Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía, empleando el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

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Origen de la transmisión

Leonardo Da Vinci es el creador de los engranajes, tras su muerte en Francia en 1519 deja unos dibujos de sus esquemas e invenciones, que trascienden al tiempo y nos proporcionan mecanismos de palancas, engranes y poleas. En sus dibujos y diseños Leonardo Da Vinci nos aporta el diseño completo de una caja de transmisión trasera de un automóvil. Donde un eje vertical mueve el engranaje que impulsa el vehículo hacia adelante o atrás. En este mecanismo los ejes están perpendiculares entre sí. Se puede deducir que la posición de los ejes es importante para diseñar la transmisión. Al deducir esto podemos interpretar tres formas de diseñarlo: ejes paralelos, ejes que se cortan y ejes que se cruzan.

Engranajes

Los engranajes son ruedas provistas de dientes que posibilitan que dos de ellas se conecten entre sí. Donde el engrane más grande será el conductor y el más pequeño el conducido. Donde la combinación de estos engranajes nos genera mayor fuerza y mayor velocidad.

Funciones

Recibe la potencia del motor y la transmite de acuerdo a la situación del terreno o la ruta del conductor, aportándole la fuerza o velocidad que este requiera.
Transmite las revoluciones de salida hacia las ruedas motrices del automóvil.
Permite aumentar o reducir la potencia del motor hacia las ruedas.
Impulsa las ruedas en el sentido inverso (reversa) con mayor fuerza

Características

El material es ligero y con un diseño compacto, fácil de montar y desmontar
Debe ser resistente y de gran durabilidad
Su ubicación es visible para poder efectuar servicio
Los cambios deben ser fáciles, rápidos, precisos y silenciosos

Tipos de engranajes

La clasificación de los engranajes se efectúa teniendo en cuenta la disposición de sus ejes de rotación y según sus tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes.

Ejes paralelos

Cilíndricos de dientes rectos: engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.
Cilíndricos de dientes helicoidales: Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un número infinito de engranajes rectos de pequeño espesor escalonado, el resultado será que cada diente está inclinado a lo largo de la cara como una hélice cilíndrica. Los engranajes helicoidales acoplados deben tener el mismo ángulo de la hélice, pero el uno en sentido contrario al otro. Como resultado del ángulo de la hélice existe un empuje axial además de la carga, transmitiéndose ambas fuerzas a los apoyos del engrane helicoidal.
Doble helicoidal: Los engranajes "espina de pescado" son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble.

Ejes perpendiculares

Helicoidales cruzados: Son la forma más simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una acción conjugada (puede considerárseles como engranajes sinfín no envolventes), la acción consiste primordialmente en una acción de tornillo o de cuña, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente. El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisión de carga para este tipo de engranes. Leves cambios en el ángulo de las flechas y la distancia entre centro no afectan al a acción conjugada, por lo tanto el montaje se simplifica grandemente. Estos pueden ser fabricados por cualquier máquina que fabrique engranajes
Cónicos de dientes rectos: Como consecuencia de la hélice que tienen los engranajes helicoidales su proceso de tallado es diferente al de un engranaje recto, porque se necesita de una transmisión cinemática que haga posible conseguir la hélice requerida. Algunos datos dimensionales de estos engranajes son diferentes de los rectos.
Cónicos de dientes helicoidales: Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Además pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos de estos engranajes se encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado. Se mecanizan en fresadoras especiales.
Cónicos hipoides: Un engranaje hipoide es un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona, obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello máquinas talladoras especiales (Gleason)
De rueda y tornillos sinfín: El mecanizado de las coronas de engranaje de tornillo sin fin se puede realizar por medio de fresas normales o por fresas madre. El diámetro de la fresa debe coincidir con el diámetro primitivo del tornillo sin fin con la que engrane si se desea que el contacto sea lineal. El mecanizado del tornillo sin fin se puede hacer por medio de fresas bicónicas o fresas frontales. También se pueden mecanizar en el torno de forma similar al roscado de un tornillo. Para el mecanizado de tornillos sin fin glóbicos se utiliza el procedimiento de generación que tienen las máquinas Fellows.

¿Qué es un sistema de transmisión de potencia?

La transmisión de potencia es un requisito fundamental para la industria. La transmisión de potencia es un sistema de transferencia de energía de una fuente a otro tipo de mecanismo. Utiliza el movimiento de cuerpos sólidos, como engranajes y correas, para realizar su función. Aumenta, mantiene o disminuye la velocidad y la fuerza con la que algo gira.

Un sistema de transmisión de potencia es una serie de componentes que conectan las partes móviles de una máquina y ya sabemos que son necesarios en casi todo, especialmente en la industria y automoción. Esto incluye correas, cadenas, acoplamientos, poleas, engranajes y bujes.

Tipos de transmisión de potencia mecánica

Varios mecanismos con diferentes piezas se encargan de transmitir la potencia a la máquina. ¿Quiere saber más?

Descubra los tipos más comunes de sistemas de transmisión mecánica:

Correas y poleas

Este sistema es adecuado para la transmisión de media y baja potencia. Las correas se basan en la combinación de dos o más ruedas o poleas que realizan un movimiento de rotación y una correa. Este sistema utiliza la fricción y es accionado por la rueda motriz. Constituyen un excelente mecanismo de transmisión de energía.

Existen diferentes tipos:

Correas planas: fueron las primeras correas de transmisión utilizadas, pero desde entonces han sido sustituidas por correas trapezoidales.

Correas en V: aumentan las fuerzas de fricción entre la correa y las poleas.

Correa dentada: Es un tipo de correa trapezoidal que tiene la ventaja de poder adaptarse a radios de polea pequeños.

Multitrayectoria: Se trata de una combinación de varias correas trapezoidales que permite transmitir fuerzas elevadas sin que se produzcan deslizamientos.

Redondo: se utiliza en las máquinas de coser de escalera y equipos similares.

Las cintas transportadoras son cintas planas utilizadas para transportar productos.

Cadenas y piñones

Este es el sistema más utilizado. Las cadenas y las ruedas dentadas se utilizan para transferir la potencia entre dos ejes dentados; un eje tira del otro, creando un movimiento completamente estacionario y transfiriendo la potencia con gran resistencia.

Las transmisiones por cadena son la mejor herramienta para mover objetos a gran velocidad. Se encuentran en maquinaria agrícola, cintas transportadoras, motos, bicicletas, coches, etc.

Existen en diferentes tipos:

Cadenas de transmisión: transfieren la potencia entre ejes que giran a velocidad.

Cadenas de transporte: son cadenas cuya función es transportar o arrastrar materiales.

Cadenas de carga: ayudan a mover grandes cargas y se utilizan en particular para levantar cargas muy pesadas.

Engranajes

Es un sistema fiable y robusto, adecuado para un alto rendimiento. Los piñones son el sistema de transmisión de alto rendimiento más utilizado en la industria para una amplia gama de relaciones de potencia y velocidad. Su funcionamiento se basa en la interconexión de dos engranajes, uno motriz y otro conducido, que crean un movimiento de diente a diente. Son muchos los sectores y campos en los que se utilizan hoy en día máquinas con diferentes tipos de engranajes.

Existen diferentes tipos de engranajes, que son:

Cajas de cambios: son más sencillas y transmiten la potencia a través de ejes paralelos. Son algo ruidosos.

Reductores de ángulo recto: Funcionan como los engranajes rectos, pero transmiten el movimiento a una velocidad mayor que los engranajes rectos. También producen menos ruido, pero tienen mayor desgaste.

Engranaje helicoidal doble: Combina las hélices izquierda y derecha y crea un empuje exactamente opuesto. Dado que se elimina el empuje axial, los rodamientos y cojinetes ya deben absorberlo.

Bandas de transmisión de potencia

Las transmisiones por correa consisten en una correa tensada entre dos poleas: la rueda motriz y la rueda conducida. Durante el movimiento, la correa transfiere energía de la rueda motriz a la rueda loca debido a la fricción entre la correa y sus poleas.

Las correas de transmisión son muy flexibles y suficientemente anchas para absorber los efectos de las fuerzas de vibración. Su funcionamiento es suave y silencioso, y su capacidad para transmitir energía a altas velocidades las convierte en una parte indispensable del mundo industrial.