Las mediciones inexactas de los engranajes cónicos dan lugar a un rendimiento deficiente, fallos prematuros y costosas modificaciones en las aplicaciones de maquinaria. Las dimensiones imprecisas y las desviaciones de los estándares de los engranajes dan lugar a un funcionamiento ruidoso, una menor eficiencia de transmisión de potencia y problemas de alineación que pueden paralizar las líneas de producción.
Este artículo analiza en profundidad las dimensiones clave a medir, los estándares de engranajes relevantes a seguir y los métodos de medición a emplear para la metrología de engranajes cónicos de precisión.
Dimensiones y ángulos clave de los engranajes cónicos
Los engranajes cónicos son componentes mecánicos complejos que se caracterizan por una variedad de dimensiones y ángulos críticos.
A. Examen detallado de las dimensiones básicas
Varias dimensiones clave definen la geometría general y el tamaño de un engranaje cónico:
- Diámetro de paso:Este diámetro se mide en el extremo del talón de los dientes del engranaje cónico. Representa el tamaño efectivo del engranaje y es un parámetro fundamental para los cálculos y el diseño de engranajes.
- Ángulo del cono de paso:El ángulo del cono de paso describe el ángulo formado por el cono de paso con respecto al eje del engranaje. Define la orientación de los dientes del engranaje y determina cómo se mueven los dientes. mallas de engranajes con su piñón correspondiente.
- Adenda y Dedendum:El addendum es la altura del diente del engranaje por encima del cono de paso, mientras que el dedendum es la profundidad por debajo de este. Juntos, definen la profundidad total del diente. El addendum y el dedendum se especifican normalmente en proporción al módulo del engranaje.
- Ancho de cara:El ancho de la cara se refiere al tamaño del diente del engranaje medido a lo largo de la generatriz del cono de paso desde el talón hasta la punta. Afecta la resistencia del diente del engranaje y la capacidad de carga. Los anchos de cara más amplios generalmente permiten una mayor transmisión de par.
- Distancia del cono:La distancia del cono representa la longitud desde el vértice del cono de paso hasta la cara media del engranaje cónico. Es una dimensión clave para posicionar el engranaje en relación con su piñón de acoplamiento durante el ensamblaje.
- Distancia del vértice:La distancia entre vértices mide el desfase entre el eje del engranaje y el vértice del cono de paso. Ayuda a localizar el punto teórico de engrane entre los engranajes.
B. Ángulos esenciales de los engranajes cónicos
Además de las dimensiones lineales, varios ángulos son fundamentales para definir la geometría de un engranaje cónico:
- Ángulo de cara: Ángulo entre la generatriz del cono frontal y el eje del engranaje. Determina el ángulo de los extremos exteriores de los dientes del engranaje con respecto al eje de rotación.
- Ángulo del borde:Medido entre la generatriz del cono exterior y el eje del engranaje, el ángulo del borde define la pendiente de los extremos internos de los dientes más cercanos al vértice.
- Ángulo de adición:Este es el equivalente angular del apéndice, que define la altura del diente en términos angulares desde el ángulo de la cara hasta el borde exterior.
- Ángulo de dedendum:Correspondientemente, el ángulo de dedendum mide la profundidad angular del diente desde la línea de paso hasta la raíz del diente.
C. Reacción violenta
El juego se refiere a la holgura o juego entre los dientes de dos engranajes engranados. Es necesario un cierto juego para adaptar la lubricación, las tolerancias de fabricación y la expansión térmica. Sin embargo, un juego excesivo puede provocar ruido, vibración y un posicionamiento impreciso. El juego se mide normalmente en el punto más ajustado del engrane utilizando herramientas especializadas o evaluando el juego angular con los engranajes fijos.
Módulo D
El módulo de un engranaje es una unidad estandarizada que indica el tamaño de los dientes. Se define como la relación entre el diámetro del paso y el número de dientes. En los engranajes cónicos, el módulo se especifica normalmente en el extremo del talón para fines de fabricación. Los números de módulo más altos corresponden a dientes más grandes y gruesos, mientras que los engranajes de paso más fino tienen módulos más pequeños.
Medición de engranajes cónicos paso a paso
Paso 1: Reúna las herramientas y el equipo necesarios
Para medir con precisión los engranajes cónicos, necesitará las siguientes herramientas:
- Calibrador Vernier o micrómetro para medir el espesor, la profundidad y el diámetro del paso de los dientes.
- Transportador de bisel para medir ángulos de inclinación y de raíz
- Calibrador vernier de dientes de engranaje para medir el espesor de los dientes a una profundidad específica
- Placa de superficie y calibre de altura para verificar el descentramiento del engranaje y la distancia de montaje
Paso 2: Medir el diámetro del paso
Para medir el diámetro del paso:
- Coloque el engranaje cónico sobre una placa de superficie con la parte posterior hacia abajo.
- Coloque el calibre de altura perpendicular a la placa de superficie y alinee su punta de medición con la línea de paso en el flanco de un diente de engranaje.
- Ponga a cero el medidor de altura en esta posición.
- Gire el engranaje 180 grados y mida la altura en la línea de paso correspondiente en el flanco del diente opuesto.
- El diámetro del paso se calcula sumando las dos medidas de altura.
Repita este proceso en varios dientes alrededor del engranaje para garantizar la consistencia y verificar posibles problemas de descentramiento.
Paso 3: Medir el grosor del diente
Para medir el grosor del diente:
- Utilice un calibrador vernier con dientes de engranaje colocado en la línea de paso.
- Mida el espesor de un diente en la línea de paso, teniendo cuidado de no dañar el perfil del diente.
- Repita esta medición en varios dientes alrededor del engranaje, observando cualquier variación.
Alternativamente, se puede utilizar un calibrador Vernier o un micrómetro estándar para medir el espesor de la cuerda en la base del diente.
Paso 4: Medir la presión y los ángulos de la raíz
Para medir estos ángulos:
- Coloque el transportador de bisel en el cono de paso del engranaje, alineando su borde con el flanco del diente.
- Descarguen Angulo de PRESION directamente desde la escala del transportador en el punto de tangencia con el perfil del diente.
- Vuelva a colocar el transportador para alinearlo con la línea de la raíz del diente para medir el ángulo de la raíz.
Verifique que los ángulos medidos coincidan con los parámetros de diseño de engranajes especificados.
Paso 5: Inspeccione el descentramiento del engranaje
El descentramiento de los engranajes se refiere a la variación de la geometría de los mismos a medida que giran sobre su eje. Para comprobar el descentramiento:
- Monte el engranaje cónico en un mandril o eje sostenido por bloques en V sobre una placa de superficie.
- Coloque un indicador de cuadrante con su sonda en contacto con la cara posterior del engranaje cerca del diámetro exterior.
- Gire lentamente el engranaje, observando la lectura del indicador total (TIR) en el dial.
- Compare el TIR medido con la tolerancia especificada para el descentramiento.
Repita este proceso en la cara frontal del engranaje y en el diámetro de paso para evaluar completamente el descentramiento del engranaje.
Paso 6: Verifique la distancia de montaje
La distancia de montaje es la posición axial del engranaje cónico en relación con el engranaje correspondiente. Para verificar la distancia de montaje:
- Coloque el engranaje cónico sobre una placa de superficie con su cara frontal hacia abajo.
- Utilice un calibre de altura para medir la distancia desde la placa de superficie hasta la cara posterior del engranaje en el radio de distancia de montaje especificado.
- Compare esta medida con la distancia de montaje diseñada del engranaje.
Consideraciones específicas para los diferentes tipos de engranajes cónicos
A. Engranajes cónicos rectos
Los engranajes cónicos rectos tienen dientes rectos y cónicos. Al medir engranajes cónicos rectos, preste mucha atención a los siguientes parámetros:
- Diámetro de paso: mida el diámetro de paso en la distancia del cono posterior. Aquí es donde el engranaje se acopla con el piñón correspondiente. Use un calibrador Vernier o un micrómetro para obtener mediciones precisas.
- Grosor de los dientes: compruebe el grosor de los dientes en la sección normal. Esto se mide en el círculo de paso estándar. Un vernier de dientes de engranaje es la herramienta preferida para esta medición.
- Distancia del cono posterior: es la distancia desde el centro del cono hasta la cara posterior del engranaje. Es una dimensión crítica que afecta la alineación del engranaje. Mídela con un micrómetro de profundidad o una máquina de medición de coordenadas (CMM).
- Ángulo de la cara: el ángulo que forma el cono de paso con la cara posterior del engranaje es el ángulo de la cara. Se puede medir con un transportador de bisel o en una máquina de medición por coordenadas. Verifique que coincida con el ángulo de diseño especificado.
B. Engranajes cónicos espirales
Los engranajes cónicos espirales tienen dientes curvos que se ubican a lo largo de líneas diagonales a lo largo de la superficie del cono. Las dimensiones clave que se deben verificar en los engranajes cónicos espirales incluyen:
- Ángulo espiral medio: es el ángulo entre la traza del diente y un elemento del cono de paso que pasa por el medio de la traza del diente. Se mide a la distancia media del cono. Utilice una máquina de prueba de engranajes cónicos espirales equipada con un cabezal divisor para obtener mediciones confiables.
- Ángulo de presión: El ángulo de presión en un engranaje cónico espiral se mide en el punto medio. Se define como el ángulo entre una línea normal a la superficie del diente y un plano tangente a la superficie de paso. Se necesitan herramientas especiales en una máquina de medición de engranajes para evaluar con precisión el ángulo de presión.
- Distancia entre el vértice de paso y la corona: es la distancia en el plano axial entre el vértice de paso y el engranaje de la corona. El engranaje de la corona es el más grande de los dos engranajes cónicos espirales acoplados. Se puede realizar una medición directa utilizando un micrómetro de profundidad.
C. Engranajes cónicos hipoides y de eje cero
Los engranajes cónicos hipoides y Zerol son tipos especiales de engranajes cónicos espirales. Engranajes hipoides Presentan un desplazamiento entre los ejes del piñón y el engranaje, mientras que los engranajes Zerol presentan un desplazamiento cero. Al medir estos tipos de engranajes, preste atención a:
- Vértice de paso a corona: al igual que en el caso de los engranajes cónicos espirales, esta dimensión es fundamental para el correcto montaje y funcionamiento. Utilice un calibre de profundidad para medir la distancia desde el extremo del talón del diente hasta el vértice de paso.
- Desplazamiento: en el caso de los engranajes hipoides, el eje del piñón se desplaza por encima o por debajo del eje del engranaje. Este desplazamiento afecta el contacto de los dientes y debe controlarse con cuidado. Se puede medir con una máquina de prueba de engranajes hipoides que simula las posiciones de funcionamiento del engranaje y el piñón.
- Ángulo espiral: Tanto los engranajes hipoides como los Zerol tienen dientes curvados en espiral. El ángulo espiral se define en el punto medio para estos tipos de engranajes. Al igual que con los engranajes cónicos espirales, utilice un comprobador de engranajes cónicos espirales con un cabezal divisor para medir este parámetro.
