Bisel hipoide frente a bisel espiral recto: ¿cuál es la diferencia?

Existen muchas variedades de engranajes helicoidales, pero hay una diferencia fundamental entre un engranaje cónico hipoide y un engranaje cónico helicoidal recto. Este artículo describe las diferencias entre ambos tipos de engranajes y analiza su uso. Tanto si se utilizan en aplicaciones industriales como domésticas, es vital comprender la función de cada tipo y su importancia. En definitiva, el resultado final dependerá de estas diferencias.

Engranajes cónicos hipoides

En la industria automotriz, los engranajes cónicos hipoides se utilizan en el diferencial, lo que permite que las ruedas giren a diferentes velocidades manteniendo la estabilidad del vehículo. Este conjunto de engranajes consta de una corona y un piñón montados sobre un soporte con otros engranajes cónicos. Estos engranajes también se utilizan ampliamente en maquinaria pesada, unidades auxiliares y la industria aeronáutica. A continuación, se enumeran algunas aplicaciones comunes de los engranajes cónicos hipoides.
En aplicaciones automotrices, los engranajes hipoides se utilizan comúnmente en los ejes traseros, especialmente en camiones grandes. Su forma distintiva permite ubicar el eje de transmisión más profundamente en el vehículo, lo que reduce el centro de gravedad y minimiza las molestias en el interior. Este diseño convierte al conjunto de engranajes hipoides en uno de los tipos de cajas de cambios más eficientes del mercado. Además de su eficiencia superior, los engranajes hipoides son muy fáciles de mantener, ya que su engranaje se basa en el deslizamiento.
Los engranajes hipoides tallados en la cara presentan una curva de avance epicicloidal característica a lo largo de su eje longitudinal. El método de rectificado más común para engranajes hipoides es el proceso de semicompletado, que utiliza una muela abrasiva en forma de copa para sustituir la curva de avance por un arco circular. Sin embargo, este método tiene un inconveniente importante: produce una eliminación de material no uniforme. Además, la muela abrasiva no puede acabar toda la superficie del diente.
Las ventajas de un engranaje hipoide sobre un engranaje cónico espiral incluyen una mayor relación de contacto y un mayor par de transmisión. Estos engranajes se utilizan principalmente en sistemas de transmisión de automóviles, donde la relación de un solo par de engranajes hipoides es la más alta. El engranaje hipoide puede someterse a tratamiento térmico para aumentar su durabilidad y reducir la fricción, lo que lo convierte en una opción ideal para aplicaciones donde la velocidad y la eficiencia son fundamentales.
La misma técnica empleada en engranajes cónicos espirales también puede utilizarse para engranajes cónicos hipoides. Esta técnica de mecanizado consiste en un desbaste en dos pasadas seguido de un acabado en una. El diámetro primitivo de los engranajes hipoides alcanza hasta 2500 mm. Si bien es posible combinar las operaciones de desbaste y acabado con la misma herramienta de corte, se recomienda el proceso de mecanizado en dos pasadas para engranajes hipoides.
Las ventajas de los engranajes hipoides sobre los engranajes cónicos espirales se basan principalmente en la precisión. Un engranaje hipoide con solo tres minutos de arco de holgura es más eficiente que un engranaje cónico espiral, que requiere seis minutos de arco de holgura. Esto convierte a los engranajes hipoides en una opción más viable en el mercado del control de movimiento. Sin embargo, algunos argumentan que los engranajes hipoides no son prácticos para el ensamblaje de automóviles.
Los engranajes hipoides tienen una forma única: un cono con dientes no paralelos. Su superficie primitiva consta de dos superficies: una cónica y una de revolución con contacto lineal. Un cono inscrito es un sustituto común de la superficie de contacto lineal de los engranajes cónicos hipoides, y presenta contactos puntuales en lugar de lineales. Desarrollados a principios de la década de 1920, los engranajes cónicos hipoides todavía se utilizan en los sistemas de transmisión de camiones pesados. A medida que aumenta su popularidad, también se observa un uso creciente en las industrias de transmisión de potencia y control de movimiento.

Engranajes cónicos espirales rectos

Existen muchas diferencias entre los engranajes cónicos espirales y los tradicionales, no espirales. Los engranajes cónicos espirales siempre son abombados y nunca conjugados, lo que limita la distribución de la tensión de contacto. La forma helicoidal del engranaje cónico también es un factor de diseño, al igual que su longitud. Sin embargo, la forma helicoidal ofrece numerosas ventajas. A continuación, se enumeran algunas de ellas.
Los engranajes cónicos espirales suelen estar disponibles con pasos que van desde 1,5 hasta 2500 mm. Son altamente eficientes y se ofrecen en una amplia gama de combinaciones de dientes y módulos. Los engranajes cónicos espirales son extremadamente precisos y duraderos, y presentan ángulos de hélice reducidos. Estas propiedades los hacen excelentes para aplicaciones de precisión. Sin embargo, algunos engranajes no son adecuados para todas las aplicaciones. Por lo tanto, conviene considerar el tipo de engranaje cónico que se necesita antes de comprarlo.
En comparación con los engranajes helicoidales, los engranajes cónicos rectos son más fáciles de fabricar. El método más antiguo para fabricarlos consistía en utilizar una cepilladora con cabezal indexador. Sin embargo, gracias al desarrollo de procesos de fabricación modernos como los sistemas Revacycle y Coniflex, los fabricantes han podido producirlos de forma más eficiente. Algunos de estos engranajes se utilizan en relojes despertadores de cuerda, lavadoras y destornilladores. No obstante, son particularmente ruidosos y no son adecuados para su uso en automóviles.
El engranaje cónico recto es el tipo más común, mientras que el engranaje cónico espiral tiene dientes cóncavos. Este diseño curvo genera mayor torque y empuje axial que un engranaje cónico recto. Los dientes rectos pueden aumentar el riesgo de rotura y sobrecalentamiento del equipo, y son más propensos a romperse. Los engranajes cónicos espirales también son más duraderos y tienen una vida útil más larga que los engranajes helicoidales.
Los engranajes cónicos espirales e hipoides se utilizan en aplicaciones con altas velocidades periféricas y requieren una fricción muy baja. Se recomiendan para aplicaciones donde el nivel de ruido es fundamental. Los engranajes hipoides son adecuados para aplicaciones que pueden transmitir un par motor elevado, aunque su diseño helicoidal-espiral es menos eficaz para el frenado. Por este motivo, los engranajes cónicos espirales e hipoides suelen ser más caros. Si planea comprar un nuevo engranaje, es importante saber cuál es el más adecuado para la aplicación.
Los engranajes cónicos espirales son más caros que los engranajes cónicos estándar y su diseño es más complejo. Sin embargo, tienen la ventaja de ser más sencillos de fabricar y generan menos ruido y vibraciones excesivas. Además, al tener menos dientes que rectificar, son menos ruidosos que los engranajes cónicos espirales. La principal ventaja de este diseño es su simplicidad, ya que se pueden fabricar en pares, lo que ahorra tiempo y dinero.
En la mayoría de las aplicaciones, los engranajes cónicos espirales ofrecen ventajas sobre sus contrapartes rectas. Proporcionan una distribución más uniforme de la carga entre los dientes y soportan mayor carga sin fatiga superficial. El ángulo de espiral de los dientes también influye en la carga axial. Es posible fabricar un engranaje cónico espiral recto con dos ejes helicoidales, pero la diferencia radica en la cantidad de carga axial aplicada a cada diente. Además de ser más resistente, el ángulo de espiral proporciona la misma eficiencia que el engranaje espiral recto.

engranajes hipoides

La principal aplicación de las cajas de engranajes hipoides se encuentra en la industria automotriz. Suelen ubicarse en los ejes traseros de los turismos. Su nombre deriva del ángulo de espiral levógiro del piñón y del ángulo de espiral dextrógiro de la corona. Los engranajes hipoides también se benefician de un centro de gravedad desplazado, lo que reduce el espacio interior de los vehículos. Asimismo, se utilizan en camiones pesados ​​y autobuses, donde pueden mejorar la eficiencia del combustible.
Los engranajes hipoides y cónicos espirales se pueden fabricar mediante fresado frontal, un proceso que produce piezas de alta precisión y superficie lisa. Este proceso permite obtener superficies de flanco precisas y topografías de alivio prediseñadas. Además, estos procesos aumentan la resistencia mecánica de los engranajes entre 15 y 20%. También reducen el ruido y mejoran la eficiencia mecánica. En aplicaciones comerciales, los engranajes hipoides son ideales para garantizar un funcionamiento silencioso.
El diseño conjugado permite la producción de engranajes hipoides con abombamiento longitudinal o de perfil. Esta característica hace que el engranaje sea insensible a las imprecisiones en la carcasa y a las deflexiones de carga. Además, el abombamiento permite al fabricante ajustar los desplazamientos de funcionamiento para lograr los resultados deseados. Estas ventajas convierten a los engranajes hipoides en una opción atractiva para muchas industrias. Entonces, ¿cuáles son las ventajas de los engranajes hipoides en engranajes helicoidales?
El diseño de un engranaje hipoide es similar al de un engranaje cónico convencional. Sus superficies primitivas son hiperbólicas, en lugar de cónicas, y los dientes son helicoidales. Esta configuración también permite que el piñón sea más grande que un piñón cónico equivalente. El diseño general del engranaje hipoide permite el uso de ejes de gran diámetro y un piñón grande. Puede considerarse una combinación entre un engranaje cónico y un mecanismo de tornillo sin fin.
En los vehículos de pasajeros, los engranajes hipoides son prácticamente universales. Su funcionamiento más suave, la mayor resistencia del piñón y su menor peso los convierten en una opción atractiva para muchas aplicaciones. Además, una carrocería más baja también contribuye a reducir la altura del vehículo. Estas ventajas llevaron a los principales fabricantes de automóviles a adoptar ejes motrices hipoides. Cabe destacar que son menos eficientes que sus homólogos con engranajes cónicos.
La característica de diseño más básica de un engranaje hipoide es que mantiene contacto lineal en toda su área de engranaje. En otras palabras, si un piñón y una corona giran con un incremento angular, el contacto lineal se mantiene en toda su área de engranaje. La relación de transmisión resultante es igual a los incrementos angulares del piñón y la corona. Por lo tanto, los engranajes hipoides también se conocen como engranajes helicoidales.

editor by CX 2023-05-22