Cada máquina requiere una fuente de energía para realizar determinadas tareas. El motor eléctrico se utiliza principalmente como fuente de energía para máquinas industriales. Además del motor eléctrico, en algunas aplicaciones específicas también se utilizan otros motores principales como turbinas de vapor, turbinas hidráulicas, molinos de viento, etc. El sistema de transmisión de potencia mecánica recupera la potencia mecánica de estos motores principales y posteriormente la suministra a la unidad de máquina. También puede cambiar la dirección de rotación y cambiar la velocidad de rotación para cumplir mejor con los requisitos.
Un sistema de transmisión incluye cuatro tipos de transmisiones (transmisión por engranajes, transmisión por correa, transmisión por cadena y transmisión por cable) y algunos elementos (polea, piñón, eje, chaveta, acoplamiento, freno, embrague, etc.). Cada unidad tiene algunas ventajas sobre otras y es adecuada para aplicaciones específicas.
Estos cuatro accionamientos mecánicos se pueden clasificar de diferentes formas. Según el medio de transmisión de potencia, estos accionamientos se pueden clasificar en accionamientos por fricción y accionamientos enchufables . En las transmisiones por fricción, la potencia se transmite a través de la fuerza de fricción entre dos partes acopladas, como es el caso de las transmisiones por correa y por cable. En la transmisión por embrague, la potencia se transmite mediante sucesivos acoplamientos y desacoplamientos, como es el caso de la transmisión por cadena y la transmisión por engranajes. Otro criterio para clasificar los accionamientos mecánicos es la presencia o ausencia de elementos flexibles. Una transmisión flexible consta de un elemento flexible intermedio entre el motor y los ejes accionados, como en el caso de las transmisiones por correa, cadena y cable. Por tanto, un disco duro no contiene ningún elemento intermedio. Aquí dos cuerpos rígidos permanecen en contacto directo, por ejemplo el engranaje.
Otro criterio para clasificar los accionamientos mecánicos es si pueden proporcionar una relación de velocidad constante. Un accionamiento positivo está libre de deslizamiento, fluencia y efecto poligonal y, por lo tanto, puede proporcionar una relación de velocidad constante. Sólo la transmisión por engranajes cumple esta condición; mientras que otras tres unidades son unidades no positivas. Por lo tanto, la transmisión de engranajes es una transmisión de tipo embrague positivo que se utiliza para transmitir movimiento, par y potencia entre el motor y los ejes impulsados, preferiblemente en una distancia corta. Al ser un disco duro, puede transmitir una gran potencia sin problemas apreciables. Por otro lado, la transmisión por correa es una transmisión por fricción específicamente adecuada para transmitir potencia a distancias medias y largas. A continuación se muestran varias diferencias entre transmisión por engranajes y transmisión por correa en formato de tabla.
Tabla: Diferencias entre los 2 tipos de transmisión
| Transmisión de engranajes | Transmisión por correa |
|---|---|
| La transmisión por engranajes es un tipo de transmisión enchufable. | La transmisión por correa es un tipo de transmisión por fricción. |
| En la transmisión por engranajes, el motor y los ejes impulsados están conectados mediante enlaces rígidos. No existe ningún elemento flexible intermedio entre los dos ejes. | En la transmisión por correa, el motor y los ejes accionados están conectados por un elemento flexible intermedio (correa). |
| Es un impulso positivo; por lo tanto, la relación de velocidades permanece constante. | Es un impulso no positivo, ya que los resbalones y deslizamientos ocurren con frecuencia. |
| La transmisión no puede proteger el sistema contra impactos y sobrecargas. | La inserción de la transmisión por correa ayuda a proteger el sistema contra impactos y sobrecargas. |
| No puede aislar el eje impulsor de las vibraciones en el eje impulsado. | El elemento flexible intermedio puede absorber vibraciones y proteger así el cigüeñal. |
| Puede transmitir un gran par y potencia. | No se prefiere la transmisión por correa para transmitir par y potencia elevados. |
| La reducción de alta velocidad se puede lograr fácilmente. | No puede proporcionar una fuerte reducción de la velocidad. |
| Es adecuado para transmitir energía y movimiento en distancias cortas. | Es adecuado para transmitir potencia y movimiento a distancias medias y grandes. |
| El motor y los ejes accionados giran en direcciones opuestas. Para lograr la rotación en la misma dirección, se requiere un engranaje adicional. | Los ejes motrices y de transmisión se pueden girar en la misma dirección o en la dirección opuesta mediante un sistema de correa plana o cerrada. |
| La transmisión no puede tolerar pequeñas cantidades de desalineación angular o posicional. | Una pequeña cantidad de desalineación angular o posicional no es un problema con una transmisión por correa. |
| La transmisión requiere una lubricación completa. Sus costes iniciales y de mantenimiento también son mayores. | Rara vez se requiere lubricación en la transmisión por correa. Además, sus costos iniciales y de mantenimiento son menores. |
| Aquí se produce un contacto lineal entre dos engranajes correspondientes, lo que da como resultado una baja fricción y una baja pérdida de potencia. Por tanto, proporciona una alta eficiencia. | Aquí se produce el contacto entre la correa y la polea. Por lo tanto, la pérdida de potencia se debe en mayor medida a la alta fricción, lo que también resulta en una menor eficiencia. |
| El rendimiento del engranaje no se ve afectado por pequeños cambios en la temperatura atmosférica. | La longitud de la correa aumenta con el aumento de la temperatura y, por tanto, se produce un deslizamiento indeseable. |
Accionamiento por embrague y accionamiento por fricción: en las transmisiones mecánicas, la transmisión de movimiento y potencia entre dos ejes puede ocurrir mediante fricción o acoplamiento. En la transmisión por correa y por cable, la fuerza de fricción entre la polea y la correa o cable se utiliza para impulsar el eje impulsado. Por lo tanto, estos se clasifican como fricción. Aquí la capacidad de transmisión de potencia se basa en las características de fricción de las superficies de contacto. Por otro lado, en la transmisión por engranajes y por cadena, el acoplamiento y desacoplamiento posteriores ayudan a impulsar el eje impulsado. Por eso se les llama campañas de participación. En este caso, la fuerza de fricción no juega ningún papel directo en la transmisión de potencia.
Presencia de un elemento flexible intermedio: en la transmisión por engranajes, dos engranajes correspondientes entran en contacto directo a través de dientes. No existe un enlace intermedio entre dos marchas. Por eso también se le llama disco duro. Por otro lado, en otras tres transmisiones mecánicas existe un eslabón intermedio flexible. Por ejemplo, en la transmisión por correa, la propia correa es una conexión flexible entre dos poleas. Este elemento flexible puede absorber las vibraciones generadas en el eje conducido; y por lo tanto puede proteger el cigüeñal. Este enlace intermedio también proporciona transmisión de potencia a larga distancia sin aumentar innecesariamente el peso del sistema.
Transmisión positiva: una transmisión positiva es capaz de proporcionar una relación de velocidad constante durante la operación. Estas transmisiones están libres de resbalones, deslizamientos, efecto poligonal, pérdidas, etc. Una transmisión de engranajes es una transmisión positiva. Por el contrario, los accionamientos por fricción (accionamientos por correa y cable) se ven afectados por el deslizamiento y el deslizamiento. Aunque la transmisión por cadena es antideslizante, es posible que no proporcione una relación de velocidad constante debido al efecto poligonal. Entonces estos son impulsos no positivos. La correa trapezoidal y la nervadura tienden a eliminar el deslizamiento; sin embargo, es posible que no proporcionen necesariamente una relación de velocidad constante, especialmente cuando la temperatura del entorno de trabajo varía sustancialmente.
Amortiguación de vibraciones: una de las ventajas del sistema de accionamiento flexible es su capacidad inherente para absorber vibraciones. El elemento flexible intermedio puede aislar el motor principal de cualquier vibración generada en la unidad de la máquina. En la transmisión por correa, la correa puede amortiguar las vibraciones y proteger así el motor eléctrico. Sin embargo, en la transmisión por engranajes, esta conexión flexible no existe y, por lo tanto, se pueden transmitir vibraciones desde la transmisión de la máquina al motor principal, lo que puede ser peligroso en algunos casos.
Transmisión de alta potencia: en los engranajes de transmisión de alta potencia , dos cuerpos rígidos entran en contacto para transmitir par desde el engranaje impulsor al engranaje conducido. La capacidad de transmisión depende principalmente del tamaño del engranaje, el tamaño de los dientes y el material del engranaje. En general, la transmisión de engranajes se puede utilizar desde aplicaciones de baja carga (como juguetes, relojes, etc.) hasta aplicaciones de trabajo pesado (como cajas de cambios, transmisiones marinas, etc.). En la transmisión por correa, la capacidad de transmisión depende de las características de fricción entre la correa y la polea, así como de la tensión inicial dada a la correa. A medida que la longitud de la correa aumenta gradualmente de forma automática, se produce un deslizamiento frecuente. No se prefiere para transmisión de cargas pesadas, especialmente en aplicaciones de alta velocidad.
Fuerte reducción de la velocidad: o La velocidad tangencial (medida en m/s) de cualquier cuerpo axialmente simétrico es proporcional a la velocidad de rotación (medida en rpm) y al diámetro de ese cuerpo. En todos los accionamientos mecánicos la velocidad tangencial de dos piezas correspondientes debe ser la misma. Por tanto, cambiando el diámetro del conductor y de los elementos conducidos, es posible variar la velocidad de rotación. Por ejemplo, aumentando el diámetro de la polea motriz manteniendo la polea motriz sin cambios, es posible obtener una velocidad de rotación baja. La transmisión de engranajes puede proporcionar una reducción de velocidad muy alta, desde 1:1 hasta 1:100 en un solo paso. La transmisión por correa, al ser de fricción, no es adecuada para reducción de alta velocidad. Se prefiere para la reducción de 1:1 a 1:4.
Distancia entre el motor y los ejes impulsados: en la transmisión por engranajes, los dientes de dos engranajes correspondientes entran en contacto directo para la transmisión de fuerza. Aquí no hay ningún vínculo intermedio. Para transmitir energía a largas distancias es necesario utilizar engranajes sueltos, que consumen mucho espacio y aumentan el peso del sistema. En este escenario, también se puede utilizar la marcha neutral, pero la pérdida de potencia y el peso del sistema aumentan. Por lo tanto, se prefiere la transmisión por engranajes para transmitir potencia en distancias cortas. Por otro lado, en la transmisión por correa, dos poleas están conectadas por una correa flexible intermedia. La longitud de la correa puede variar según la distancia central entre las poleas. Por lo tanto, puede emplearse ventajosamente para la transmisión de energía a cortas y largas distancias. La correa trapezoidal se prefiere para distancias cortas, mientras que la correa plana (abierta o cruzada) es adecuada para distancias largas.
Dirección de rotación: si el engranaje impulsor gira en el sentido de las agujas del reloj, el engranaje impulsado girará en el sentido contrario a las agujas del reloj o viceversa. Para lograr la rotación en el mismo sentido se debe utilizar un engranaje intermedio, lo que complica el diseño y aumenta la pérdida de potencia. En la transmisión por correa, el motor y los ejes impulsados se pueden girar en la misma dirección o en la dirección opuesta simplemente usando la transmisión por correa abierta o cerrada. Sin embargo, sólo la franja plana ofrece esta oportunidad; La correa trapezoidal siempre se mantiene en configuración abierta.
Error de corrección: Pueden ocurrir imprecisiones angulares y posicionales menores de forma aleatoria al conectar el engranaje o la polea al eje. Aunque diferentes tipos de engranajes pueden transmitir potencia en varias posiciones angulares, es necesario fijar dos engranajes correspondientes con ejes correspondientes manteniendo una alta precisión. Cualquier desalineación provocará vibraciones, ruidos y un rápido desgaste de los dientes. Un error mayor en la configuración de marchas también puede afectar la relación de velocidad. Por otro lado, la transmisión por correa puede tolerar pequeños desajustes; sin embargo, no puede transmitir potencia entre dos ejes no paralelos.
Lubricación: Como dos cuerpos rígidos permanecen en contacto continuo, la lubricación es muy deseada en la transmisión de engranajes. En la mayoría de las aplicaciones de alta velocidad o de servicio pesado, la transmisión de engranajes requiere una lubricación completa, donde los engranajes (total o parcialmente) se sumergen en aceite lubricante. Este aceite lubricante reduce la fricción, elimina el calor generado y también elimina los restos de desgaste. El coste del aceite lubricante es otro factor importante para la transmisión de engranajes. La transmisión por correa requiere lubricación ocasional. De hecho, una mayor lubricación de la deseada aumentará el deslizamiento y, por tanto, el desperdicio de energía será mayor.
Eficiencia: Aunque la transmisión por engranajes es rígida, el contacto es de línea (mayor par). No están asociados a ella deslizamientos de tierra u otros fenómenos relevantes de pérdida de energía. Además, siempre se mantiene en plena lubricación. Por lo tanto, la transmisión por engranajes ofrece una alta eficiencia, generalmente superior al 99%. Por otro lado, la transmisión por correa es una transmisión por fricción y tiene una superficie de contacto entre la polea y la correa (menor par). La pérdida de potencia debido a la fricción conduce a una reducción en la eficiencia de la transmisión por correa (aproximadamente 92 – 96%).
Impacto de la temperatura atmosférica: o La transmisión de engranajes no se ve afectada por pequeños cambios en la temperatura atmosférica y otros factores como la humedad. El aceite lubricante, que tiene una alta capacidad calorífica, tiende a mitigar los efectos de esta variación. Como la correa permanece abierta a la atmósfera, una pequeña variación en las condiciones ambientales puede degradar el rendimiento. La longitud de la correa aumenta con la temperatura. Por lo tanto, el deslizamiento aumenta al aumentar el revenido.
