Un engranaje reductor es parte de un sistema mec?nico de engranajes y ejes que sirve al prop?sito principal de desacelerar las cosas dentro de una m?quina para que la energ?a de un lugar pueda transferirse y usarse en otro. Los engranajes de reducci?n se ven con mayor frecuencia en trenes de transmisi?n de autom?viles y camiones, y en estos entornos reducen las altas velocidades de rotaci?n del motor y los convierten a una velocidad m?s lenta y utilizable que los neum?ticos pueden interpretar y usar con seguridad. Este tipo de configuraciones de engranajes tambi?n se utilizan con frecuencia en maquinaria pesada y otros dispositivos mec?nicos, tanto grandes como peque?os. Cualquier cosa que use altas velocidades de rotaci?n en un lugar pero necesite energ?a reducida en otro puede hacer uso de este tipo de sistema interno. Cuando los engranajes funcionan correctamente, la velocidad de rotaci?n del eje de entrada se convierte en una velocidad de rotaci?n m?s lenta en el eje de salida. Esta reducci?n en la velocidad de salida ayuda a aumentar el par motor. El sistema puede verse ligeramente diferente en diferentes configuraciones, pero el concepto suele ser el mismo.
Composici?n b?sica
Este tipo de configuraciones de engranajes casi siempre ocurren dentro del funcionamiento interno de motores, m?quinas y otros componentes mec?nicos. En t?rminos b?sicos, generalmente no son muy complicados. Un engranaje de reducci?n simple consiste en dos engranajes que tienen dientes del mismo tama?o pero son de diferentes di?metros. El n?mero de dientes es proporcional a la circunferencia; el engranaje de circunferencia m?s peque?o tendr? menos dientes que el m?s grande. Por ejemplo, un engranaje con una circunferencia de 16 pulgadas (40,64 cm) tendr? el doble de dientes que uno con una circunferencia de 8 pulgadas (20,32 cm).
Cuando estos engranajes engranan en una caja reductora, el engranaje m?s peque?o hace dos revoluciones por cada revoluci?n del engranaje m?s grande; en otras palabras, gira el doble de r?pido. Por el contrario, la cantidad de torque disponible en el eje m?s grande ser?a el doble que en el m?s peque?o. A medida que disminuye la velocidad de salida, el par aumenta proporcionalmente.
Determinaci?n de la relaci?n de transmisi?n
La relaci?n de engranaje, que es una forma de expresar la relaci?n entre las velocidades relativas de cada engranaje involucrado, casi siempre est? determinada por la cantidad de dientes involucrados. Esto a su vez se expresa en la relaci?n entre el n?mero de dientes en el engranaje m?s grande y el n?mero de dientes en el engranaje m?s peque?o. Por ejemplo, un sistema de reducci?n de engranajes de una sola etapa que consta de dos engranajes, uno con 30 dientes y el otro con 10 dientes, tendr?a una relaci?n de engranaje de 30:10 o 3: 1. En este sistema, el engranaje m?s grande girar?a a un tercio de la velocidad del m?s peque?o, mientras que tiene tres veces el par disponible.
Las cajas de engranajes de reducci?n de engranajes de etapas m?ltiples permiten relaciones de engranaje mucho m?s altas que las pr?cticas con sistemas de una etapa. Se utilizan ejes y engranajes adicionales en estos sistemas. Por ejemplo, se agrega un engranaje peque?o al eje de salida del primer conjunto de engranajes para servir como impulsor de entrada para un segundo conjunto de engranajes. Se pueden agregar juegos adicionales de engranajes seg?n sea necesario. La relaci?n de transmisi?n final se determina multiplicando la relaci?n de cada conjunto de engranajes. Por ejemplo, una caja de engranajes de reducci?n que consta de tres conjuntos de engranajes con relaciones de engranajes de 3: 1, 4: 1 y 5: 1 producir?a una relaci?n de engranaje final de 60: 1.
Drivetrains como un ejemplo com?n
Las transmisiones de autom?viles son un buen ejemplo de un sistema de reducci?n de engranajes de etapas m?ltiples. Un motor t?pico gira a 1500 a 3000 revoluciones por minuto (RPM), una velocidad mucho mayor que la que se necesita en los neum?ticos. De hecho, si tanta potencia se destinara a los neum?ticos, probablemente causar?a serios problemas, ya que probablemente ser?a m?s de lo que podr?an manejar. La transmisi?n del autom?vil reduce las RPM al eje de transmisi?n, lo que aumenta el torque lo suficiente como para mover el veh?culo. La parte trasera reduce a?n m?s la velocidad a un nivel utilizable, al tiempo que multiplica la cantidad de par disponible para las ruedas motrices.
Muchas otras m?quinas, incluidas muchas herramientas manuales con motor el?ctrico, utilizan alg?n tipo de engranaje reductor para controlar la velocidad de salida al tiempo que aumenta el par disponible. Esto permite que los motores el?ctricos peque?os de relativamente baja potencia realicen trabajos que de otro modo requerir?an motores mucho m?s grandes y potentes.