Engranajes

sábado, 9 de junio de 2012

Engranajes


Este mecanismo es muy utilizado para transmitir movimiento por medio de moores, asi que empecemos con un dispositivo muy utilizado en robotica, los engranajes.
Es un mecanismo de transmicion circular de movimiento, los engranajes son ruedas dentadas que encajan entre si, de modo que, unas ruedas transmiten el movimiento circular a las siguientes.
El tamaño de los dientes de todos los engranajes debe ser igual.
Los engranajes giran de modo que, los mas pequeños giran a mas velocidad con respecto a los grandes en un tren de engranajes (figura).
Normalmente al engranaje de mayor tamaño se le llama rueda y al menor piñon. en ciertos modelos el piñon y la rueda pueden estar en un mismo engranaje compartiendo velocidad angular.

El engranaje motriz es al que se conecta el motor (para nuestras aplicaciones en robotica), tenemos entonces 2 sistemas, segun el eje motriz.
Sistema Reductor.- El piñon es el engranaje motriz y la rueda es el engranaje conducido. En este caso, la velocidad de salida
(rueda) es menor que la velocidad de entrada(piñon)
Sistema Multiplicador.- El piñon es el engranaje conducido y la rueda es el engranaje motriz. En este caso, la velocidad de salida(piñon) es mayor que la velocidad de entrada(rueda).

La relacion entre engranajes (relacion numero de dientes VS velocidad) es:
n1*w1=n2*w2
donde:
n1 y n2   = Son en numero de dientes del engranaje 1 y 2 respectivamente
w1 y w2  = son las velocidades del engranaje1 y 2 comunmente expresados en RMP


La relacion de numero de dientes VS. fuerza, es inversa a la de la velocidad. pero con una consideracion a tener en cuenta la inercia estatica y la inecia dinamica. uno ejemplos nos ayudaran a ver esto mejor.. ejemplo: si queremos levantar 50 Kg con un sistema de engranajes el sistema debera de alzar mas de 50 kg por que debe de vencer la inercia estatica (reposo) del sistema mas la masa, Y otro ejemplo si queremos detener un coche que va a 100 Km/h con sistema de engranajes debemos de tener en cuenta del empuje del peso hacia adelante (inercia dinamica). Por estas razones es que la fuerza que queremos ganar en nuestro sistema depende si queremos levantar peso muerto o queremos detener un sistema ya en movimiento.

Un ejemplo mas nos terminara de aclarar el panorama, un ejemplo de engranajes a lo que nosotros empleamos..... robotica!!!

Sistema de engranajes reductor de velocidad (obviamente multiplicador de fuerza)
Si por ejemplo el motor 12vdc (eje motriz), que compramos gira a 400rpm y tiene una fuerza de 1HP. nos piden aumentar la fuerza y nosotros acudimos a este ejemplo... tenemos entonces

datos:
Engranaje del motor (N1) con 8 dientes rectos
engranaje (N2) con  16 dientes rectos en rueda y 8 dientes rectos en piñon
engranaje (N3) con  16 dientes rectos en rueda y 8 dientes rectos en piñon
engranaje (N4) con  16 dientes rectos en rueda
Calculos:
 w2=n1*w1/n2=8*400/16=200RPM............(velocidad engranaje N2)
w3=8*200/16=100RPM............(velocidad engranaje N3)
w4=8*100/16=50RPM............(velocidad engranaje N4)
Conclusiones:
Reducimos la velocidad de 400 a 50rpm, ademas que ganamos fuerza de 1 a 8 HP pero esto de la fuerza hay que considerar para que situacion.

2 comentarios :

Anónimo dijo...

Esto en la sección de ROBÓTICA???. Sugiero en la sección de MECÁNICA...

El Mundo del Ingeniero Mecánco dijo...

Esto mecanismos de fuerza se utilizan para aumentar la fuerza de maquinas de trituración de piezas, para aumentar la fuerzae tracción de vehículos, para aumentar la fuerzas de brazós de cargas en gruas y otras maquinarias, tambien se utilizan para bajar el número de revoluciones de los ejes los mandos. Pero cuado se aumeta la fuerza, ó los HP de un motor,hay que hacer un estudio de los ejes de cada engranaje para ver si esos ejes soportan las fuerzas de torque que se les está aplicando, ya que los momentos sobre el eje son mayores y esto hace que el eje se tuerza si no soporta estos momentos de carga.