Este sistema está formado por un piñón, rueda dentada normalmente cilíndrica, que describe un movimiento de rotación alrededor de su eje y una cremallera, elemento lineal dentado que describe un movimiento rectilíneo en uno u otro sentido según la rotación del piñón.
El mecanismo piñón-cremallera permite transformar el movimiento de rotación del piñón en el rectilíneo de la cremallera o viceversa. El funcionamiento es similar al de un engranaje simple, por tanto, la cremallera y el piñón deben tener el mismo paso y el mismo módulo.
El paso se puede calcular a partir de las características del piñón:
| Paso = Diámetro primitivo del piñón : número de dientes del piñón |
Las velocidades de ambos elementos son iguales y están determinadas fundamentalmente por las dimensiones del piñón:
| Velocidad de cremallera = Diámetro primitivo del piñón / 2 |
Habitualmente el piñón actúa como elemento motor y la cremallera, como elemento conducido, así podemos realizar la transformación de movimientos circulares en movimientos rectilíneos.
Utilidad principal del sistema piñón-cremallera
Aunque el funcionamiento del sistema piñón-cremallera es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de movimiento giratorio en lineal continuo. Este sistema tiene varias aplicaciones, como por ejemplo formar parte de la dirección de un automóvil.
El volante y la columna de dirección transmiten la fuerza que aplica el conductor al engranaje de dirección. Éste reduce la velocidad de giro del volante, transmitiendo la fuerza a la conexión de dirección que transmite los movimientos a las ruedas motrices.
El engranaje de dirección piñón-cremallera provoca las rotaciones de un engranaje (piñón) en el extremo del eje principal que enganchan con los dientes que son apoyados en una barra (cremallera) transformándose así el giro original en un movimiento de vaivén de izquierda a derecha.
Otra aplicación de este mecanismo es la que permite el desplazamiento de ascenso y descenso de la taladradora de columna, elevalunas manuales de los coches y de microscopios y proyectores consiguiéndose movimientos de gran precisión.
Otra aplicación del sistema piñón-cremallera
Cabe destacar asimismo el uso de este mecanismo en la apertura de cerraduras de cualquier tipo. En esta aplicación se transforma el movimiento circular que se produce al girar la llave en el movimiento lineal alternativo que permite correr el cerrojo.
En el interior del ojo de la cerradura se encuentran unos dientes que hacen que al introducir la llave perteneciente a esa cerradura podamos girarla y que no podamos hacerlo en caso contrario.
Alrededor del ojo de la cerradura se encuentra una corona que gira solidariamente con el ojo al girar la cerradura. Engranando con este piñón, se encuentra otro piñón que a su vez engrana con la barra del cerrojo, que es la que realiza el movimiento lineal alternativo (es en esta parte donde se encuentra el mecanismo piñón-cremallera).
En los funiculares y en los tramos de vías ferroviarias con gran pendiente se instala también este sistema para facilitar el ascenso del tren evitando deslizamientos. La cremallera engranará con una rueda dentada motriz adosada al tren.
Otras aplicaciones de este sistema mecánico serían las que permiten regular el movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, etc.
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