Determinación de la relación de transmisión de los engranajes

En ingeniería mecánica, la relación de transmisión para la relación de las velocidades de rotación de dos o más engranajes que engranan. Cuando se trata de dos engranajes, podemos seguir esta regla general: si el engranaje impulsor (que obtiene su potencia de un motor) es más grande que el engranaje impulsado, este último girará más rápido y viceversa. Podemos expresar este concepto con la fórmula Relación de transmisión = T2/T1, donde T1 es el número de dientes del primer engranaje y T2 es el número de dientes del segundo engranaje.

Pasos

Método 1 de 2: encontrar la relación de un reductor de engranajes

dos engranajes

Imagen titulada Determine Gear Ratio Step 1
1. Comience con un par de engranajes. Para calcular una relación de engranajes, debe tener al menos dos engranajes conectados entre sí; esto se denomina `reducción de engranajes` (`tren de engranajes` en Inglés). El primer engranaje suele ser un engranaje impulsor conectado al eje del motor, y el segundo es el engranaje impulsado, que está conectado al eje de carga (el eje de lo que desea hacer girar). También puede haber una serie de engranajes entre estos dos para transferir potencia del engranaje impulsor al engranaje impulsado. Estos engranajes se denominan "engranajes intermedios".
  • Veamos primero una transmisión de engranajes con solo dos engranajes (el llamado `par de engranajes`). Para encontrar la relación de transmisión, los engranajes deben estar conectados, es decir, los dientes deben engranar y un engranaje debe impulsar al otro. Por ejemplo, suponga que tiene un engranaje impulsor pequeño (engranaje 1) que impulsa un engranaje más grande (engranaje 2).
Imagen titulada Determine Gear Ratio Paso 2
2. Cuente el número de dientes en el engranaje impulsor. Una forma sencilla de encontrar la relación de transmisión de dos engranajes conectados es comparar la cantidad de dientes (las pequeñas proyecciones en el borde de la rueda) de ambos engranajes. Primero determine cuántos dientes tiene el engranaje impulsor. Puede hacerlo contándose a sí mismo o, en algunos casos, buscando esta información en el propio equipo.
  • En este ejemplo, digamos que el engranaje impulsor más pequeño 20 dientes posee.
  • Imagen titulada Determine Gear Ratio Paso 3
    3. Cuente el número de dientes en el engranaje conducido. Ahora determine el número de dientes en el engranaje impulsado de la misma manera que para el engranaje impulsor.
  • En nuestro ejemplo, el engranaje impulsado 30 dientes.
  • Imagen titulada Determine Gear Ratio Paso 4
    4. Divida un número de dientes por el otro. Ahora que conoce la cantidad de dientes en cada engranaje, puede encontrar la relación de transmisión con bastante facilidad. Divida el número de dientes del engranaje impulsado por el número de dientes del engranaje impulsor. Dependiendo de la tarea que te dieron, puedes escribir tu respuesta como un decimal, como una fracción o como una razón (d.w.z. x: y).
  • En nuestro ejemplo, dividir los 30 dientes del engranaje impulsor por los 20 dientes del engranaje impulsor da una relación de 30/20 = 1,5. También podemos escribir esto como 3/2 o 1.5 : 1.
  • Esta relación significa que el engranaje más pequeño tiene que girar una vez y media para que el engranaje más grande dé una vuelta completa. Esto tiene sentido: el engranaje impulsado es más grande, por lo que girará más lento.
  • Más de dos marchas

      Imagen titulada Determine Gear Ratio Paso 5
      1. Empezar con una transmisión de más de dos piñones. Una transmisión de engranajes no necesariamente tiene que consistir solo en un engranaje impulsor y un engranaje impulsado; también puede ser una larga serie de engranajes. En este caso, el primer engranaje sigue siendo el engranaje impulsor y el último engranaje sigue siendo el engranaje impulsado. Los engranajes entre ellos se denominan "engranajes intermedios" o "engranajes locos` en Inglés. Los engranajes intermedios a menudo se usan para cambiar la dirección de rotación o para conectar dos engranajes que no se pueden conectar directamente.
    1. Por ejemplo, suponga que el par de engranajes de arriba ahora es impulsado por un pequeño engranaje con siete dientes. La rueda dentada de 30 dientes sigue siendo la rueda dentada impulsada y la rueda dentada de 20 dientes, que solía ser la rueda dentada motriz, se convierte en un engranaje intermedio.
    2. Imagen titulada Determine Gear Ratio Paso 6
      2. Dividir el número de dientes de los engranajes impulsor e impulsado. Lo más importante que debe recordar con las transmisiones con más de dos ruedas dentadas es que solo el engranaje impulsor y el engranaje conducido (generalmente el primero y el último) juegan un papel. En otras palabras; los engranajes locos no tienen ninguna influencia en la relación de la transmisión en su conjunto. Entonces, una vez que haya encontrado su transmisión y los engranajes impulsados, puede determinar la relación de transmisión como lo hizo antes.
    3. En nuestro ejemplo, podemos encontrar la relación dividiendo los 30 dientes del engranaje impulsado por los 7 dientes del nuevo engranaje impulsor. 30/7 4.3 (o 4.3: 1, etc.). Esto significa que el engranaje impulsor tiene que girar unas 4,3 veces para que el engranaje mucho más grande gire una vez.
    4. Imagen titulada Determine Gear Ratio Step 7
      3. Encuentra, si quieres, las proporciones de los engranajes locos. También puede determinar las relaciones de transmisión de los rodillos y, a veces, esto puede ser útil. En tales casos, comience en el engranaje impulsor y avance hacia el engranaje impulsado. Siempre considere la rueda dentada anterior como la rueda dentada de transmisión para la siguiente rueda dentada. Para calcular las relaciones de los engranajes locos, divida la cantidad de dientes en el engranaje "conducido" por la cantidad de dientes en el engranaje "impulsor" para cada par de engranajes conectados.
    5. En nuestro ejemplo, las proporciones intermedias son 20/7 = 2.9 y 30/20 = 1,5. Tenga en cuenta que ninguna de estas relaciones es igual a la relación de todo el engranaje, 4.3.
    6. Sin embargo, también tenga en cuenta que (20/7) × (30/20) = 4.3. En términos generales: la multiplicación de las relaciones intermedias de un reductor de engranajes da como resultado la relación del engranaje como un todo.

    Método 2 de 2: calcular la velocidad de rotación

    Imagen titulada Determine Gear Ratio Step 8
    1. Encuentre la velocidad de rotación de su engranaje impulsor. Las relaciones de transmisión facilitan saber qué tan rápido gira un engranaje impulsado, dada la "velocidad de entrada" del engranaje impulsor. Para comenzar, encuentre la velocidad de rotación de su engranaje impulsor. En la mayoría de los cálculos de engranajes se da en revoluciones por minuto (rpm) o rotaciones por minuto (rpm), pero otras unidades son tan buenas como sea posible.
    • Por ejemplo, en nuestro ejemplo anterior, con una rueda dentada de transmisión de siete dientes y una rueda dentada de transmisión de 30 dientes, la rueda dentada de transmisión gira a 130 rpm. Con esta información encontramos la velocidad del engranaje conducido en los siguientes pasos.
    Imagen titulada Determine Gear Ratio Step 9
    2. Ingrese su información en la fórmula S1 × T1 = S2 × T2. En esta fórmula, S1 representa la velocidad de rotación del engranaje impulsor, T1 el número de dientes del engranaje impulsor y S2 y T2 la velocidad y el número de dientes del engranaje impulsado, respectivamente. Completa las variables hasta que solo tengas una incógnita.
  • En este tipo de problema, a menudo tiene que encontrar una solución para S2, aunque es posible resolverlo para una de las otras variables. Si completamos la información de nuestro ejemplo, obtenemos esto:
  • 130 rpm × 7 = S2 × 30
  • Imagen titulada Determine Gear Ratio Step 10
    3. Resolver. Encontrar la variable desconocida ahora es una cuestión de álgebra básica. Simplifique el resto de la ecuación y aísle la variable a un lado del signo es, y tendrá su respuesta. No olvide anotar las unidades correctas; puede perder puntos en las tareas escolares con esto.
  • En nuestro ejemplo, podemos resolver la ecuación así:
  • 130 rpm × 7 = S2 × 30
  • 910 = S2 × 30
  • 910/30 = S2
  • 30.33 rpm = S2
  • En otras palabras, si el engranaje impulsor gira a 130 rpm, el engranaje impulsado girará a 30,33 rpm. Esto tiene sentido: debido a que el engranaje impulsado es mucho más grande, también girará mucho más lento.
  • Consejos

    • La potencia del motor requerida para impulsar la carga se ajusta hacia arriba o hacia abajo por la relación de transmisión. El motor debe estar diseñado para generar la potencia correcta para la carga, después de tener en cuenta la relación de transmisión. Un sistema de cambios ascendentes (donde las rpm de la carga son mayores que las rpm del motor) requiere un motor que proporcione una potencia óptima a velocidades de rotación más bajas.
    • Para ver los principios de las relaciones de transmisión en acción, dé un paseo! Descubrirá que es más fácil subir colinas si tiene un engranaje pequeño en la parte delantera y uno grande en la parte trasera. Y aunque se necesita menos esfuerzo para girar una rueda dentada más pequeña con la potencia de los pedales, también tendrá que pedalear mucho más rápido en comparación con la marcha que usaría en áreas planas, por lo que progresará lentamente.
    • Un sistema de cambios descendentes (donde las rpm de la carga son menores que las rpm del motor) requiere un motor que proporcione una potencia óptima a velocidades de rotación más bajas.

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