rueda dentada

Una rueda dentada es un componente mecánico con dientes cortados o formados alrededor de su borde exterior, diseñado para engranar con otra rueda dentada y transmitir potencia y movimiento de rotación. Los dientes se acoplan en un patrón de contacto controlado y repetitivo que convierte el par de un eje giratorio a otro, o altera la velocidad y la dirección de rotación entre dos ejes.

Los dientes son la característica crítica. Típicamente están espaciados uniformemente alrededor de la circunferencia de la rueda y cortados con un perfil específico, más comúnmente una curva involuta. El diámetro de paso, el módulo (o paso diametral en sistemas imperiales) y el ángulo de presión determinan si dos ruedas engranarán suavemente. Cuando un engranaje impulsor gira, sus dientes empujan secuencialmente contra los dientes del engranaje impulsado, creando una ventaja mecánica. La relación de dientes entre las ruedas establece la relación de velocidad: un engranaje de 40 dientes que engrana con un engranaje de 20 dientes producirá una reducción de velocidad de 2:1.

Las ruedas dentadas se presentan en varios tipos según su geometría y disposición de los ejes. Los engranajes rectos tienen dientes rectos cortados paralelos al eje y se utilizan para ejes paralelos. Los engranajes helicoidales tienen dientes en ángulo que producen un acoplamiento más suave y silencioso y una mayor capacidad de carga. Los engranajes cónicos tienen dientes cónicos y transmiten movimiento entre ejes en ángulo, a menudo perpendiculares. Los engranajes de tornillo sin fin interactúan con un eje roscado para lograr reducciones de velocidad muy altas.

Materiales y patrones de desgaste

El acero es el material estándar para las ruedas dentadas que deben soportar cargas elevadas; el hierro fundido se utiliza cuando el peso y el costo importan más que la precisión. El desgaste de los dientes, la rotura de los dientes y el picado del flanco del diente son los principales modos de fallo. La lubricación deficiente, la desalineación o la sobrecarga aceleran los tres. El juego, el pequeño espacio entre los dientes que engranan, debe controlarse cuidadosamente: muy poco causa fricción y calor; demasiado causa impacto y ruido.

En el montaje, las ruedas dentadas se montan en ejes mediante orificios, chaveteros o estrías, y el espaciado entre las ruedas debe ser lo suficientemente preciso para que los dientes engranen suavemente sin atascarse. Las ruedas dentadas modernas a menudo se fabrican mediante fresado o tallado, lo que permite una alta precisión y consistencia. El término "rueda dentada" a veces se usa indistintamente con "engranaje", aunque "rueda dentada" enfatiza la forma de rueda como distinta de, por ejemplo, una cremallera o un tornillo sin fin.