Cremallera y piñón

Tipos de cremalleras y piñones

En términos generales, una cremallera es una representación en línea recta de un engranaje que se utiliza con un piñón para formar un sistema de cremallera y piñón. Este mecanismo se utiliza comúnmente en los automóviles para convertir los movimientos circulares en movimientos lineales. El movimiento lineal se refiere al movimiento que se produce en línea recta o a lo largo de un solo plano. Un aparato que comprende una cremallera y un piñón funciona como un aparato que busca convertir el movimiento de rotación en movimiento lineal.

Normalmente, la cremallera representa un engranaje en formato lineal, y el piñón es un engranaje circular pequeño que engrana con la cremallera. Cuando el engranaje circular gira, generalmente como resultado de ser girado por un eje, mueve la cremallera linealmente en una dirección u otra.

Los piñones pueden ser pequeños o grandes dependiendo de su función específica. Los piñones más pequeños proporcionan un movimiento rápido, mientras que los piñones más grandes proporcionan movimientos más lentos pero con mayores salidas de potencia.

En contextos de ingeniería y mecánica, el término cremallera puede utilizarse para referirse a una barra dentada o componente que tiene dientes, como los de un engranaje, que engranan con los dientes de un piñón para permitir un movimiento y funcionamiento suaves cuando forma parte de una maquinaria o sistema más grande.

Los principales tipos de cremalleras son los siguientes:

• Cremallera cilíndrica: Una cremallera cilíndrica es un tipo común de cremallera. Es un engranaje de forma cilíndrica con dientes en su superficie exterior. Los dientes son los que engranan con el piñón para facilitar el movimiento y el funcionamiento. Cuando se utiliza con un piñón, funciona convirtiendo el movimiento de rotación en movimiento lineal y viceversa.
• Cremallera estándar: Las cremalleras estándar son el tipo más común de cremalleras. Normalmente, son una longitud recta de dentado que se utiliza para convertir el movimiento angular en movimiento lineal. Las cremalleras estándar pueden ser de tamaños métricos o imperiales. Además, se instalan con piñones estándar.
• Cremallera modular: Las cremalleras modulares son conjuntos de cremalleras que se pueden personalizar fácilmente para crear maquinaria específica que satisfaga requisitos específicos. Los modulares son generalmente un conjunto de piezas pre-fabricadas con perfiles de dientes y longitudes. Los clientes de empresas pueden mezclar y combinar las piezas requeridas para crear la maquinaria deseada.
• Cremallera lineal: Las cremalleras lineales son comunes en los automóviles y se pueden encontrar típicamente en los mecanismos de dirección de los coches. Las proyecciones y disposiciones de los dientes ayudan al funcionamiento suave del sistema de cremallera y piñón. La disposición lineal de la cremallera es beneficiosa ya que permite una traducción precisa de las fuerzas de rotación. Esto permite una dirección precisa de los vehículos.

Especificación y mantenimiento de la cremallera y piñón

Especificación

• Tamaños: Las especificaciones de tamaño para las cremalleras pueden incluir la longitud y la altura. Los engranajes tienen un diámetro de paso circular, una línea de paso y un diámetro exterior. Los tamaños regulares para las cremalleras son de hasta 3 m y los dientes de los engranajes de 9 a 45.
• Materiales: Las cremalleras suelen estar hechas de metales como acero, aluminio y latón. Las cremalleras de plástico están hechas de polímeros o nylon. La elección del material afecta a su resistencia y capacidad de carga.
• Perfiles de dientes: Las cremalleras tienen formas como los dientes involutos, rectos y circulares. Los dientes involutos son conocidos por sus operaciones suaves y silenciosas. Las cremalleras de dientes rectos son fáciles de fabricar y se utilizan en máquinas simples.
• Tamaño y espaciado de los dientes: Los dientes de una cremallera pueden ser grandes, medianos, pequeños y finos. De 10 a 30 dientes por pulgada se utilizan para cremalleras grandes, de 20 a 40 dientes por pulgada se utilizan para cremalleras medianas, y de 30 a 60 dientes por pulgada se utilizan para cremalleras pequeñas y finas.
• Capacidad de carga: Las cremalleras de gran capacidad de carga pueden soportar pesos de 70 N por kg, mientras que las cargas medianas pueden soportar de 20 a 50 N por kg. Una capacidad de carga ligera sería de 10 N por kg. Las cremalleras de carga ligera se utilizan en juguetes y equipos de trabajo ligero, mientras que las pesadas se utilizan en máquinas CNC.
• Revestimientos: Las cremalleras tienen diferentes revestimientos para una protección adicional. Un revestimiento anticorrosivo protege contra el óxido. El revestimiento en polvo le proporciona una mayor durabilidad. El revestimiento de zinc proporciona beneficios anticorrosivos y puede soportar ambientes hostiles.

Mantenimiento

• Lubricación: La lubricación es importante para las cremalleras y los piñones para mantenerlos funcionando correctamente. La lubricación reduce el desgaste y permite un movimiento suave. El lubricante puede ser un producto de grasa o aceite.
• Inspección y limpieza: Los usuarios deben inspeccionar la cremallera y el piñón regularmente y realizar trabajos de mantenimiento. La limpieza es necesaria para eliminar el polvo, la suciedad y los residuos que se acumulan con el tiempo. La limpieza se puede hacer con un paño y un cepillo, junto con un limpiador.
• Alineación: Compruebe si hay signos de desalineación después de un uso regular. El piñón debe estar centrado sobre la cremallera y ajustado si es necesario. La desalineación puede causar un desgaste desigual y un impedimento al movimiento suave.
• Comprobación del desgaste: Cualquier signo de daño o desgaste debe ser anotado. Las señales de advertencia son los daños en los perfiles de los dientes, astillas o dobladuras. Si se observa algún daño, es importante reparar o sustituir las piezas inmediatamente.
• Protección: Una cremallera y un piñón deben protegerse de las inclemencias del tiempo o de cualquier condición extrema que pueda provocar daños. Guárdelos en el interior cuando no se utilicen o cúbralos cuando estén expuestos a los elementos. Utilizarlos en el entorno adecuado puede prolongar su vida útil.

Usos de una cremallera y un piñón

El proveedor adecuado de cremalleras y piñones sabrá que estas piezas funcionan bien en varios escenarios. El uso más común de los engranajes de cremallera y piñón es en los sistemas de dirección de los coches. Un conductor gira el conjunto de engranajes de cremallera y piñón. El piñón de pequeño diámetro conectado a la columna de dirección del coche programa los movimientos a un movimiento lateral deslizándose a lo largo de los dientes del engranaje de la cremallera, lo que mueve las ruedas delanteras hacia la izquierda o hacia la derecha.

Otra aplicación habitual de los engranajes de cremallera y piñón es en las montañas rusas y otras atracciones de feria. Este movimiento mágico es posible porque transforman los movimientos circulares en movimientos lineales y proporcionan suficiente fuerza y potencia para mover a los pasajeros con suavidad, normalmente equipados con una relación de engranajes diseñada para la velocidad.

La mayoría de las máquinas utilizadas en una industria tienen una determinada capacidad de trabajo y velocidad. Este parámetro suele expresarse como una relación de engranajes. Las más comunes que se esperan encontrar son las relaciones de 2:1 a 5:1. Una industria que las utiliza incluye las siguientes:

• Embalaje

  Las industrias de embalaje suelen utilizar máquinas encartonadoras para embalar engranajes, bolsas y cajas. La cremallera y el piñón se utilizarían normalmente para controlar el movimiento de los cartones, que cambia bastante rápidamente. Lo que lo hace posible es que proporciona una alta aceleración y desaceleración, un posicionamiento preciso y una repetibilidad del movimiento.

• Metalurgia

  El engranaje se utiliza para controlar el movimiento de las herramientas de corte, las piezas de trabajo y los mecanismos de alimentación en las máquinas CNC.

• Automoción

  El engranaje se utiliza en los mecanismos de alimentación de la industria robótica que transportan materiales o productos de un punto a otro. La relación de engranajes es esencial para ajustar la velocidad y la capacidad de manejo de los robots.

• Textiles

  La industria textil también emplea engranajes para crear tejidos, cortar, coser y otros procesos. La robótica a menudo requiere engranajes para alimentar mecanismos que transportan materiales o productos de un punto a otro.

• Construcción

  La construcción suele utilizar grúas pórtico para construir metódicamente en vertical. Los engranajes de cremallera y piñón se fijan a las vigas de soporte que ayudan a levantar la carga. Lo que los hace ideales para este trabajo es su capacidad para manejar cargas pesadas y su movimiento suave.

• Sistemas de seguimiento solar

  La función de un rastreador solar es inclinar un panel solar de forma que sea perpendicular al sol durante todo el día. Un piñón o motor mueve primero una cremallera o cable, y luego el panel solar se mueve a lo largo de la estructura de soporte.

Cómo elegir una cremallera y un piñón

Aquí tienes algunas consideraciones importantes a la hora de seleccionar un componente de cremallera y piñón.

• Requisitos de uso: Los requisitos de aplicación y funcionamiento deben determinarse antes de elegir una cremallera y un piñón. Considere factores como la carga de transmisión, la velocidad, la precisión y el entorno de trabajo. Esto ayudará a seleccionar la dimensión, el material y la estructura adecuados.
• Dimensiones: El tamaño de la cremallera y el piñón debe coincidir con el equipo o el sistema en el que se va a instalar. Esto incluye factores como la longitud de la cremallera, el diámetro del piñón y sus respectivas proporciones.
• Material: Como se ha comentado anteriormente, las cremalleras y los piñones están hechos de varios materiales. Elija un material que se adapte al entorno de trabajo y a los requisitos de carga de la aplicación.
• Precisión: La precisión de la cremallera y el piñón afecta a la precisión de la transmisión y al nivel de ruido. Seleccione la precisión adecuada según las necesidades de la aplicación.
• Estructura: Hay muchas estructuras de cremalleras y piñones, como dientes rectos, dientes oblicuos, etc. Los dientes rectos se utilizan comúnmente en la transmisión mecánica general, mientras que los dientes inclinados tienen mayor suavidad y capacidad de carga. Elija la estructura adecuada en función de los requisitos de la aplicación.
• Marca y calidad: Elija marcas conocidas y productos con buena reputación. Esto garantiza la calidad y la fiabilidad de la cremallera y el piñón.

P&R

P1: ¿Cuál es la diferencia entre una cremallera y un engranaje cónico recto?

A1: El engranaje cónico recto cambia la posición del eje de potencia, mientras que la cremallera convierte el movimiento de rotación en movimiento lineal y a menudo se utiliza con piñones.

P2: ¿Qué materiales se utilizan comúnmente para los engranajes?

A2: Los materiales metálicos comunes incluyen el acero inoxidable 304, el 65Mn, el nylon y el POM.

P3: ¿La relación de engranajes determina la velocidad?

A3: Sí, la relación de engranajes del piñón y el engranaje conducido afectará a que un objeto se mueva rápida o lentamente.

P4: ¿Los engranajes crean fricción?

A4: Sí, pero también minimizan el impacto. Las superficies de trabajo suelen estar lubricadas para reducir el desgaste. Los fabricantes pueden incluir puntos de lubricación.