piñón

Un piñón es un engranaje con un número relativamente pequeño de dientes, típicamente entre 12 y 60, que engrana con un engranaje más grande llamado engranaje recto o corona. No es simplemente el engranaje más pequeño de cualquier sistema, sino el miembro más pequeño de un par de engranajes. Cuando dos engranajes engranan, el que tiene menos dientes se llama piñón, independientemente de su tamaño absoluto. La función principal del piñón es transmitir movimiento y par entre ejes, ya sea aumentando la velocidad o reduciéndola, dependiendo de cómo fluya la potencia a través del par.

Los piñones se clasifican por la forma de sus dientes y su orientación en relación con el engranaje de acoplamiento. Un piñón recto tiene dientes rectos paralelos a su eje y engrana con un engranaje recto en un eje paralelo. Un piñón cónico tiene dientes angulados y engrana con un engranaje cónico en ángulo, a menudo de 90 grados, para cambiar la dirección de la transmisión de potencia. Un piñón de tornillo sin fin, llamado tornillo sin fin, tiene un perfil similar a una rosca y acciona una rueda helicoidal en una disposición en ángulo recto con altas relaciones de reducción. Los piñones helicoidales tienen dientes angulados que producen un engranaje más suave y silencioso que los dientes rectos y pueden soportar cargas más altas.

El tamaño y el número de dientes de un piñón determinan la relación de velocidad y la multiplicación del par entre los ejes motriz y accionado. Un piñón con 20 dientes que engrana con un engranaje de 60 dientes produce una relación de 3:1. Si el piñón es el impulsor, el par de salida se triplica mientras que la velocidad de salida se reduce a un tercio de la velocidad de entrada. El material, típicamente acero o hierro dúctil, debe ser lo suficientemente duro para resistir el desgaste y el picado donde los dientes entran en contacto bajo carga. Las superficies de los dientes a menudo se endurecen por cementación a profundidades de 0.5 a 1.5 milímetros para prolongar la vida útil.

Modos de falla comunes y consideraciones de diseño

Los dientes del piñón se desgastan prematuramente debido a una lubricación inadecuada, desalineación o sobrecarga. El desprendimiento, el descascarillado de las superficies de los dientes, ocurre cuando las tensiones de contacto exceden el límite de fatiga del material. La fatiga por flexión en la raíz del diente puede hacer que los dientes se rompan limpiamente. El módulo o el paso diametral del piñón debe coincidir exactamente con el de su engranaje de acoplamiento; un piñón de módulo 2 no engranará correctamente con un engranaje de módulo 3. La distancia entre centros de los ejes se establece por la suma de los radios de paso y debe mantenerse ajustada para mantener un engranaje de dientes consistente.

En las transmisiones automotrices, el piñón de entrada en el eje principal es uno de los primeros engranajes en recibir potencia del motor. En los husillos de máquinas herramienta y reductores industriales, los piñones se eligen para proporcionar la velocidad y el par exactos necesarios para la aplicación. El término piñón deriva del francés antiguo pignon, que significa engranaje pequeño. En los engranajes diferenciales de los ejes de los vehículos, pequeños piñones cónicos giran sobre ejes transversales para permitir que las ruedas giren a diferentes velocidades durante las curvas. La selección del piñón afecta directamente la eficiencia de la máquina, el ruido, la longevidad y el costo inicial.