cremallera

Una cremallera es una barra o riel recto con dientes espaciados uniformemente a lo largo de una cara o borde. Se engrana con un piñón (una rueda dentada pequeña) para convertir el movimiento de rotación en movimiento lineal, o viceversa. Este sistema de cremallera y piñón es uno de los mecanismos de conversión de movimiento más antiguos y fiables en el diseño mecánico, apareciendo en todo, desde sistemas de dirección hasta actuadores lineales.

Los dientes de una cremallera se cortan con un perfil específico, más comúnmente de evolvente, que coincide con la forma del diente del piñón que la acciona. El módulo y el paso determinan el espaciado y el tamaño de los dientes. Una cremallera de dirección automotriz típica utiliza módulos entre 1.5 y 2.5 mm. La cremallera en sí suele estar hecha de acero endurecido, a veces con una dureza superficial de 58-62 HRC, para resistir las tensiones de contacto impuestas por el piñón giratorio. La barra puede rectificarse después del endurecimiento para lograr el funcionamiento suave necesario en aplicaciones de precisión.

Más allá de la versión accionada por piñón, las cremalleras aparecen en mecanismos de trinquete donde un trinquete (una palanca pivotante) engrana dientes individuales para permitir el movimiento en una sola dirección. Un cabrestante manual o el trinquete de una llave de tubo funcionan de esta manera. En estas aplicaciones, la cremallera no necesita ser recta: las cremalleras circulares se denominan comúnmente piñones o anillos de engranaje, aunque el principio sigue siendo idéntico. El trinquete supera la resistencia de la cremallera para evitar el retroceso bajo carga.

Problemas comunes y variantes

En aplicaciones con carga, los dientes se desgastan o se astillan si el piñón está desalineado o si el lubricante se degrada. La dirección de cremallera y piñón, ampliamente utilizada en vehículos de carretera, puede desarrollar holgura si la holgura de engranaje aumenta por el desgaste. A veces se añaden amortiguación interna o resortes de precarga para mantener un acoplamiento ajustado. Las cremalleras con dientes de plástico aparecen en aplicaciones de baja carga, como los carros de impresoras, ofreciendo un funcionamiento más silencioso y resistencia a la corrosión, pero una menor capacidad de carga que el acero.

El término "rack" tiene un origen industrial: deriva del neerlandés medio rec, que significa estirar o extender, lo que refleja el carácter lineal de la barra. En el lenguaje de taller, "racking" una carga significa distribuirla en un estante de almacenamiento, lo que usa la palabra en un sentido completamente diferente, pero ambos capturan la idea de espaciado y estructura regulares.