Piñón de 18 dientes: cómo el número de dientes afecta la velocidad, el par y la selección de transmisión por cadena

Una rueda dentada de 18 dientes es el número de dientes más pequeño que la mayoría de los diseñadores de transmisiones consideran una opción de trabajo normal. Por debajo de aproximadamente 17 dientes, el ruido, la vibración y el desgaste de los rodillos aumentan rápidamente; a los 18, mantienes un diámetro de paso compacto sin esas penalizaciones. Ese equilibrio es el motivo por el que aparece el mismo recuento en los mandos finales de las motocicletas, las bicicletas de una sola velocidad, los transportadores de embalaje y los accionamientos de las bombas. Si está considerando un cambio hacia o desde 18 dientes, la pregunta práctica es siempre la misma: ¿qué efecto tiene un diente en la velocidad, el par y la vida útil de la cadena?

La respuesta corta: en una rueda dentada tan pequeña, un solo diente mueve la relación de transmisión aproximadamente entre un 5 y un 6 por ciento. Eso es suficiente para sentirlo en una máquina y rara vez es suficiente para forzar cambios en cualquier otra parte de la transmisión. El resto de esta guía cubre la geometría detrás de ese número, cómo hacer coincidir la rueda dentada con la cadena que realmente utiliza y la lista de verificación que separa una rueda dentada que dura de una que se engancha y salta.

¿Qué define una rueda dentada de 18 dientes?

El número de dientes y el paso de la cadena fijan juntos el tamaño de una rueda dentada. El diámetro del paso es igual al paso de la cadena dividido por sin(180°/N); con 18 dientes, el denominador es sen 10°, aproximadamente 0,1736, por lo que el diámetro de paso es aproximadamente 5,76 veces el paso. Por lo tanto, una rueda dentada de 18 dientes para una cadena de paso de 0,5 pulgadas, como ANSI n.º 40, mide aproximadamente 2,88 pulgadas (73 mm) a lo largo del círculo de paso, con el diámetro exterior ligeramente más grande para evitar los rodillos.

Los estándares definen todo lo demás. ANSI/ASME B29.1 rige la forma del diente estadounidense, ISO 606 y DIN 8187/8188 describen la forma europea y los estándares GB de China reflejan ambas. Las formas no son intercambiables: con el mismo paso de 12,7 mm, las cadenas ANSI #40 y British Standard 08B utilizan diferentes diámetros de rodillos y espesores de placa, por lo que una rueda dentada perfilada para una serie dañará la cadena de la otra. El estilo del cubo es una decisión separada (placa simple, cubo con tornillos de fijación o aburrido para un casquillo cónico) y en una rueda dentada pequeña el cubo a menudo agrega más diámetro total que los propios dientes.

Por qué 18 dientes es el punto óptimo práctico

Los fabricantes de cadenas son directos sobre el número mínimo de dientes: 12 dientes es el piso aceptado para transmisiones lentas y con carga ligera, alrededor de 17 es el mínimo recomendado a velocidades y cargas moderadas, y 21 o más para trabajos de alta velocidad. Una rueda dentada de 18 dientes se encuentra justo dentro de la banda recomendada, que es exactamente la razón por la que es un valor predeterminado tan común para la rueda más pequeña de un par.

La razón de ingeniería es la acción cordal. Una cadena no discurre en un círculo liso; forma un puente a través de los dientes, subiendo y bajando ligeramente a medida que cada rodillo se asienta. La fluctuación de velocidad es de aproximadamente 1 - cos (180°/N), y cada rodillo se articula 360°/N cada vez que envuelve una rueda dentada. Una articulación más afilada significa un desgaste más rápido de los pasadores y bujes, razón por la cual una rueda dentada muy pequeña acorta la vida útil de la cadena mucho antes de que se rompa algo.

Las ruedas dentadas pequeñas también trabajan más duro cada diente, porque menos dientes comparten la carga transmitida, por lo que una rueda dentada hecha correctamente en este rango tiene dientes endurecidos por inducción o completamente. La misma lógica se aplica a las poleas tensoras: manténgalas con 17 dientes o más y en el lado flojo, o la polea desgastará la cadena más rápido que la propia transmisión.

Qué cambia un diente: relación, torsión y tracción de la cadena

La relación de transmisión se compone de dientes impulsados divididos por dientes del impulsor, por lo que cada diente soporta más peso en una rueda dentada pequeña. Cambiar una rueda dentada trasera de 19 dientes por una de 18 en una bicicleta o motocicleta (un cambio clásico de un solo diente) hace que el engranaje sea aproximadamente un 5,6 por ciento más alto. La velocidad en carretera con el mismo pedaleo o velocidad del motor aumenta en un margen similar, la aceleración cae aproximadamente en la misma cantidad y un velocímetro accionado desde la caja de cambios indicará aproximadamente un 5 por ciento menos. En sentido contrario, instalar un controlador de 18 dientes donde se montó uno de 17 dientes acorta el engranaje en aproximadamente un 5,6 por ciento y aumenta la multiplicación del par en la salida.

El número de dientes también cambia la tracción de la cadena, lo que la sola proporción oculta. La tensión de la cadena es igual al par del eje dividido por el radio de paso, por lo que un conductor más pequeño carga la cadena con más fuerza para obtener el mismo par. Reemplazar un controlador de 20 dientes por uno de 18 dientes aumenta la tensión de la cadena de trabajo en aproximadamente un 11 por ciento, y ese suele ser el límite real de hasta qué punto un controlador puede encogerse antes de que la cadena, y no la rueda dentada, se convierta en el eslabón débil.

Hacer coincidir la rueda dentada con la cadena

Debido a que la forma de los dientes sigue la serie de la cadena, el primer paso para pedir cualquier piñón de 18 dientes es identificar la cadena, no el piñón. Confirme el paso, el diámetro del rodillo y el estándar según el cual está construida la cadena. Si la transmisión funciona con una cadena de rodillos de precisión de paso corto de la serie A (el lado de la familia ANSI de la mayoría de los catálogos), la rueda dentada correspondiente debe tener el perfil adecuado para el asiento del rodillo de la serie A y el espesor de la placa.

Cadena de rodillos de precisión de paso corto serie A Cadena de rodillos de la familia ANSI serie A utilizada en muchas transmisiones; Identificar la serie de la cadena, el paso y el diámetro del rodillo es el primer paso antes de pedir una rueda dentada de acoplamiento con el perfil correcto. Ver producto →

La cadena de la serie B, la familia British Standard común en la maquinaria europea, parece casi idéntica a simple vista, pero utiliza un rodillo más grande y diferentes dimensiones de placa en el mismo paso, por lo que necesita su propio perfil de diente y su propia rueda dentada.

Cadena de rodillos de precisión de paso corto serie B Cadena de la serie B del estándar británico con un rodillo más grande y dimensiones de placa diferentes a las de la serie A con el mismo paso, por lo que requiere su propio perfil de dientes y piñones dedicados. Ver producto →

El material es la siguiente decisión. El acero al carbono endurecido cubre la mayoría de las unidades interiores cerradas. Las líneas de alimentos, las áreas de lavado, los accesorios marinos y las plantas químicas requieren acero inoxidable (SS304 como grado de uso general, SS316 donde hay cloruros) e idealmente una rueda dentada de acero inoxidable que se mueve contra una cadena de acero inoxidable para que toda la transmisión se desgaste a un ritmo similar. Un detalle que no tiene nada que ver con la rueda dentada pero que a menudo se le atribuye: si la cadena se puede unir con un eslabón de conexión depende de su número total de pasos, así que corte la cadena a un número par de pasos siempre que sea posible.

Dónde aparecen las ruedas dentadas de 18 dientes

En los vehículos de dos ruedas, 18 dientes es un número común para los ciclistas que cambian un poco de aceleración por una velocidad de crucero más tranquila (la misma compensación de un diente descrita anteriormente) y las series de paso como 428, 520, 525 y 530 cumplen la misma función que el #40 o el 08B en las unidades industriales.

En las plantas, un destornillador de 18 dientes es típico en las salidas de motorreductores que alimentan máquinas de envasado, líneas de embotellado, elevadores de cangilones y transportadores de servicio mediano, donde proporciona una primera reducción útil sin desperdiciar espacio. En instalaciones alimentarias, farmacéuticas y de aguas residuales, se mecaniza el mismo número de dientes en acero inoxidable para que la unidad sobreviva al lavado diario. Para conocer los cálculos completos de relación y par detrás de estas opciones, nuestra guía sobre Cómo una rueda dentada de 18 dientes afecta la velocidad y el par trabaja a través de los números paso a paso.

Una lista de verificación de selección y reemplazo

Antes de pedir o reemplazar una rueda dentada de 18 dientes, revise esta lista:

1. Primero identifique la cadena (paso, serie y estándar) y luego ordene la rueda dentada para que coincida, nunca al revés.
2. Confirme el orificio, la ranura y el estilo de montaje (cubo de tornillo de fijación, orificio piloto o casquillo cónico) contra el eje antes de realizar el pedido.
3. Insistir en dientes endurecidos para un conductor bajo carga real; con 18 dientes, cada diente requiere una mayor proporción de torsión que en una rueda dentada más grande, y los fabricantes de renombre endurecen las ruedas dentadas pequeñas de forma predeterminada.
4. Alinee ambas ruedas dentadas en el mismo plano y ajuste la holgura a mitad del tramo aproximadamente entre el 2 y el 4 por ciento de la distancia entre centros en transmisiones horizontales.
5. Reemplace la cadena y ambos piñones como un conjunto; una cadena nueva que funciona con dientes desgastados saltará y se desgastará de manera desigual desde el primer día.
6. Retire una cadena de rodillos con un alargamiento de aproximadamente el 1,5 por ciento en transmisiones de alta velocidad (3 por ciento en las lentas) y reemplace las ruedas dentadas cuando los dientes parezcan curvados o asimétricos.

Las ruedas dentadas estándar de 18 dientes en acero al carbono son piezas básicas. El caso para comprar a un fabricante de cadenas aparece cuando el requisito no es estándar: grados de acero inoxidable como SS304 o SS2205, orificios especiales o un número de dientes elegido para equilibrar la relación y envolver en una máquina rediseñada. Fubang mecaniza piñones junto con sus gamas de cadenas de acero inoxidable según las especificaciones GB, ISO, ANSI y DIN, y los recuentos de dientes, orificios y materiales no estándar son una solicitud de rutina más que una excepción especial.

Piñones de cadena personalizados de 18 dientes Piñones mecanizados según las especificaciones GB, ISO, ANSI y DIN, incluidos grados de acero inoxidable y orificios especiales o número de dientes, dimensionados para coincidir con la cadena que realmente circula en la transmisión. Ver producto →

Una rueda dentada de 18 dientes rara vez es la parte más discutida de una transmisión, pero se ubica exactamente donde se unen el tamaño compacto y la geometría amigable con la cadena: lo suficientemente grande para proteger la cadena, lo suficientemente pequeña para mantener la envoltura ajustada y la primera reducción de relación significativa. Califíquelo con la cadena que realmente utiliza, respete los porcentajes de un diente al volver a cambiar y reemplácelo junto con su cadena. Si desea comparar el número de dientes, el diámetro interior o el material con una unidad específica antes de realizar el pedido, envíe las especificaciones a través de nuestro pagina de contacto y el equipo de ingeniería confirmará los detalles.