Raíl de cremallera

Tipos de riel de cremallera y piñón

Un riel de cremallera y piñón es un tipo de dispositivo de transmisión de movimiento lineal. Consiste en un engranaje (piñón) que acciona un engranaje recto, que comprende dientes (la cremallera). El dispositivo se utiliza principalmente para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal, y es común en muchos equipos y máquinas industriales.

Los siguientes son los tipos críticos de engranajes de cremallera y piñón:

• Cremallera y piñón cilíndrico: Este es un diseño de engranaje de cremallera y piñón simple que renuncia a un mecanismo básico para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Se utilizan principalmente en máquinas simples como los sistemas de dirección de los automóviles. También se pueden aplicar en áreas y espacios donde no se requieren sistemas de engranajes complejos.
• Cremallera y piñón lineal: Los engranajes de cremallera y piñón lineal funcionan como las cremalleras y los piñones cilíndricos. Sin embargo, proporcionan un método más preciso para convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. También ofrecen un área de soporte mayor para transportar cargas. Las cremalleras y los piñones lineales se utilizan comúnmente en máquinas herramienta, equipos de automatización industrial e instrumentación de precisión.
• Cremallera y piñón helicoidal: Las cremalleras y los piñones helicoidales tienen dientes inclinados. Por lo tanto, este engranaje ofrece un funcionamiento suave y silencioso. Además, el diseño del engranaje helicoidal permite una mejor distribución de la carga en varios dientes. Debido a estas características, los engranajes de cremallera y piñón helicoidales se utilizan a menudo en aplicaciones de alta precisión, como máquinas CNC, robótica y automatización industrial a gran escala.
• Cremallera y piñón ortogonal: Este tipo de engranaje de cremallera y piñón está fabricado de tal manera que los dientes se cortan en un ángulo perpendicular a la superficie de montaje. Los engranajes de cremallera y piñón ortogonales proporcionan una solución compacta para transformar el movimiento rotatorio en movimiento lineal en direcciones vertical y horizontal.
• Cremallera y piñón recto: Los engranajes de cremallera y piñón rectos tienen dientes cortados rectos en paralelo al eje del engranaje. Este diseño simplificado proporciona contacto directo entre los dientes del piñón y la cremallera. En consecuencia, surge una transmisión positiva. Las transmisiones de cremallera y piñón recto se utilizan ampliamente en aplicaciones de alta carga y alta aceleración. También se pueden encontrar en algunos diseños de engranajes de dirección de automóviles.

Especificación y mantenimiento del riel de cremallera y piñón

Las especificaciones de una cremallera y un piñón para un motor pueden variar según su tipo, tamaño y, en general, su aplicación.

• Material: El acero o la fundición de hierro son materiales comúnmente utilizados para las cremalleras y los piñones. El acero utilizado para los engranajes de cremallera y piñón es ACERO DE ALEACIÓN DE CARBONO, que produce productos fuertes, duraderos y fiables, mientras que el material utilizado para el engranaje de piñón puede ser plástico o latón.
• Tamaño: El tamaño de la cremallera de dirección también se puede determinar por el vehículo. Para un automóvil estándar, el tamaño-longitud promedio de la cremallera de dirección es de aproximadamente 1.000 mm o 39 pulgadas.
• Límite de carga de trabajo: El límite de carga de trabajo, también conocido como WLL, es un término comúnmente utilizado en el aparejo para describir la carga máxima que una cremallera y un piñón pueden manejar de forma segura, según lo decidido por el fabricante.
• Par: El par se puede definir como una fuerza rotatoria especial que un piñón aplica en un volante al girar. Las opciones de par de engranajes de cremallera y piñón comunes son 10, 14, 20, 28, 35, 50, 70 y 100.

La aplicación de los engranajes de cremallera de dirección en automóviles puede incluir lo siguiente:

• El objetivo principal de un sistema de dirección de cremallera y piñón es convertir el movimiento circular del volante en el movimiento lineal requerido para girar las ruedas.
• Proporciona un enlace directo entre el conductor y las ruedas del vehículo, lo que permite un control preciso de la dirección.
• Generalmente se encuentra en vehículos con pesos más ligeros y velocidades más rápidas, el sistema de cremallera y piñón ayuda a reducir la cantidad de piezas en el mecanismo de dirección y lograr un diseño más simple.

Los engranajes de cremallera y piñón funcionan haciendo coincidir los dientes de la cremallera con los del piñón giratorio. Cuando el piñón gira, empuja o tira de la cremallera, haciendo que las ruedas giren.

Por lo general, es aconsejable realizar comprobaciones constantes en el engranaje de la cremallera de dirección, ya que la detección temprana de cualquier daño puede evitar accidentes terribles. Algunos signos comunes de que uno necesita revisar su engranaje de dirección incluyen:

• Movimiento patológico: Esto ocurre cuando la dirección no vuelve a su posición normal después de un giro, sino que debe ser forzada de vuelta a su lugar.
• Ruidos: La dirección de cremallera y piñón generalmente hace algunos ruidos, especialmente al hacer giros bruscos. Pero si el ruido se convierte en un golpe o un sonido de martillo mientras el vehículo está en movimiento, uno debe preocuparse y buscar ayuda.
• Juego: Mientras conduce, el sistema de dirección tiene un ligero movimiento, también conocido como juego. Cuando el movimiento se vuelve excesivo e impreciso, puede indicar daño en la cremallera de dirección y requiere atención inmediata.

Aplicación de rieles de cremallera y piñón

La aplicación de un mecanismo de cremallera y piñón es amplia en diferentes industrias debido a su naturaleza versátil. Aquí hay algunos usos comunes del acoplamiento de cremallera y piñón.

• La aplicación más común de los engranajes de cremallera y piñón es convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. Esto se aplica principalmente en máquinas herramienta donde la pieza de trabajo debe permanecer inmóvil y la herramienta de corte necesita moverse en dirección lineal.
• Se utiliza en los mecanismos de dirección de los vehículos. El engranaje de piñón está unido a la columna de dirección y la cremallera está conectada al eje de la rueda. A medida que el conductor gira la columna de dirección, las ruedas giran.
• Se utiliza en prensas masivas utilizadas en la industria manufacturera. Las prensas ayudan a producir artículos como paneles de carrocería de automóviles. Las prensas utilizan cremallera y piñón para mover las placas pesadas dentro y fuera de la carcasa.
• El mecanismo se puede utilizar en aplicaciones de modelado, como aeromodelismo de aficionados al bricolaje y carreras de automóviles creando aplicaciones CGI, dirigiendo el eje delantero de un modelo de automóvil proporcionando un control y una respuesta precisos.
• Se utiliza para crear movimiento lineal en robots y sistemas de automatización. El movimiento lineal se utiliza en robots industriales para coger y colocar, máquinas CNC y en sistemas de manipulación de materiales automatizados como cintas transportadoras.
• También se puede utilizar para crear movimiento lineal preciso en aplicaciones aeroespaciales, como el control de satélites y telescopios, y en dispositivos médicos para bombas de jeringas, bombas de infusión y sistemas de cromatografía líquida. En esta aplicación, se debe utilizar un riel de cremallera y piñón sólido para garantizar la seguridad y la fiabilidad.
• A menudo se utiliza en la industria de la construcción y la arquitectura para abrir y cerrar puertas correderas y portones.
• Se puede utilizar junto con otros sistemas de engranajes para multiplicar la ventaja mecánica y aumentar o disminuir la velocidad de una aplicación.
• También se puede utilizar para transmitir potencia entre ejes y ejes. Las aplicaciones comunes incluyen karts, cortacéspedes, motores fuera borda y motosierras.

Cómo elegir rieles de cremallera y piñón

Se deben considerar algunos factores al seleccionar una transmisión de cremallera y piñón para la aplicación de uno, para asegurarse de que satisfaga las necesidades y especificaciones necesarias. Estos incluyen:

• Capacidad de carga y par:

  Los usuarios deben determinar la capacidad de carga y el par de la aplicación en cuestión. Esto les permitirá seleccionar la cremallera y el piñón que la soporten suficientemente. Si la capacidad de carga y el par de una cremallera y un piñón son insuficientes, habrá fallos, como el pelado de los dientes, la rotura o el ruido desagradable del sistema.

• Tamaños:

  Los usuarios deben determinar los requisitos de tamaño de su aplicación para poder elegir una cremallera y un piñón de tamaño adecuado. El tamaño de una cremallera y un piñón generalmente se divide en tres aspectos adicionales. En primer lugar, el diámetro del piñón, que determina principalmente la relación del sistema. En segundo lugar, la longitud de la cremallera afecta al tipo de movimiento que puede proporcionar el sistema. Por último, el tamaño y la forma de los dientes afectan a la suavidad y precisión del movimiento.

• Material:

  Los usuarios deben seleccionar el material adecuado de la cremallera y el piñón en función del entorno de su aplicación. El material de una cremallera y un piñón afecta a su rendimiento y longevidad. Por ejemplo, el nylon o los plásticos de ingeniería son silenciosos y suaves. Sin embargo, tienen bajas capacidades de carga y límites. Por otro lado, los materiales metálicos como las aleaciones o el acero inoxidable ofrecen una resistencia y una capacidad de carga superiores.

• Precisión:

  Los usuarios deben determinar los requisitos de precisión de su aplicación para poder elegir una cremallera y un piñón adecuados. La precisión de una cremallera y un piñón afecta a la suavidad y precisión del movimiento de la aplicación. Una precisión estándar puede ser suficiente para algunas aplicaciones. Otras que requieren alta velocidad y precisión necesitan precisiones altas. En estos casos, si se elige una precisión estándar, la aplicación puede enfrentarse a restricciones que disminuirán su rendimiento.

• Factores ambientales:

  El entorno operativo de una aplicación puede influir en la elección de su cremallera y piñón. Por ejemplo, una cremallera y un piñón de acero inoxidable son más adecuados que uno de aleación si uno tiene un entorno de aplicación anticorrosivo o necesita mantener la higiene.

P&R

P1: ¿Cuál es la diferencia entre la cremallera y el piñón y el tornillo sin fin?

A1: La cremallera y el piñón consisten en un engranaje giratorio que se mueve a lo largo de un engranaje lineal para facilitar el movimiento. Por otro lado, un tornillo sin fin comprende un engranaje que se asemeja a un tornillo que mueve un sistema de engranajes para facilitar el movimiento.

P2: ¿Cuál es la diferencia entre una cremallera y un piñón y una chaveta?

A2: La chaveta comprende crestas rectas en una parte interna de un objeto circular, mientras que una cremallera y un piñón se refieren a un tren de transmisión o un sistema de dirección en los vehículos. Los dos son completamente diferentes, a pesar de las características similares.

P3: ¿Cuáles son las ventajas de la cremallera y el piñón?

A3: El mecanismo es simple y proporciona estabilidad al mover objetos pesados. También proporciona un control preciso y altas relaciones de reducción, que son invaluables en diversas aplicaciones.

P4: ¿La cremallera y el piñón se desgastan?

A4: Con el movimiento frecuente y la aplicación de fuerza constante, los dientes de la cremallera y el piñón pueden desgastarse con el tiempo, lo que resulta en una sensación de dirección floja o ruidosa.