Desde el punto de vista de la ingeniería mecánica, el funcionamiento de una correa dentada sobre un piñón loco liso en el lado del diente es geométricamente subóptimo. Aunque los efectos no siempre son visibles de inmediato en aplicaciones de impresoras 3D de baja carga, la mecánica subyacente se conoce bien.

Diámetro de paso efectivo y geometría de la correa

Cuando una correa dentada envuelve una polea lisa por el lado de los dientes, éstos no pueden engranarse correctamente. En su lugar, cada diente se ve forzado a deformarse al pasar sobre la superficie de la polea. Esto provoca:

• Microlifting y reasentamiento de cada diente
• Variación del diámetro de paso efectivo
• Ligero alargamiento del recorrido efectivo de la cinta
• Aumento de las vibraciones locales
• Desgaste acelerado del flanco del diente

No se trata de un fenómeno de deslizamiento. La correa no se desliza, sino que adapta continuamente su geometría a una superficie que no coincide con su perfil. Con el tiempo, esta deformación repetida aumenta la tensión mecánica dentro de las cuerdas de tracción y la estructura del diente.

Los rodillos dentados mantienen la geometría de paso correcta

Un piñón dentado que coincide con el perfil de la correa (por ejemplo, 2GT / GT2 / GT3) mantiene el paso de engrane diseñado. La correa engrana limpiamente con las ranuras de la polea, manteniendo:

• Diámetro de paso constante
• Sin deformación forzada del diente
• Reducción de la tensión cíclica
• Mejora de la coherencia posicional

Siempre que:

• Se utiliza el perfil de correa correcto
• Se respetan las especificaciones mínimas de número de dientes de la polea y radio de curvatura.

el sistema funciona dentro de los parámetros mecánicos definidos por el fabricante.

Por qué el problema suele pasar desapercibido en las impresoras 3D

En las típicas impresoras 3D de sobremesa:

• La velocidad de la cinta es moderada
• Las cargas mecánicas son relativamente bajas
• Los ciclos de trabajo son intermitentes

En estas condiciones, es posible que los efectos negativos no se manifiesten inmediatamente como un fallo. Sin embargo, la ausencia de problemas visibles no implica un diseño mecánico óptimo. Simplemente significa que la aplicación funciona muy por debajo del umbral de fallo.

Las especificaciones del fabricante de Gates

Gates ha publicado un PDF detallado que enumera todo lo relacionado con las correas:
https://www.gates.com/content/dam/documents-library/catalogs/light-power-and-precision-manual.pdf

Recomendaciones del fabricante sobre el tamaño de la polea guía

En la página 68 se indican las dimensiones recomendadas de las poleas tensoras.

La imagen anterior resume las directrices del fabricante para el dimensionamiento de las poleas tensoras de las correas de distribución. Se diferencian tres configuraciones:

• Tensor interior (polea dentada en el lado del diente)
• Polea tensora trasera (polea lisa en la parte trasera de la correa)
• Polea plana interior (polea lisa en el lado dentado)

Para Correas 2MGT / 2GT, Las principales recomendaciones son:

• Mínimo rueda loca dentada interior: 12 dientes
• Mínimo rodillo trasero liso: 0,50″ de diámetro exterior (12,7 mm)
• Mínimo rodillo interior plano: 1,00″ de diámetro exterior (25,4 mm)

La distinción crítica es entre contacto dentado y contacto liso en el lado dentado de la correa.

La polea tensora interior dentada está permitida en tamaños relativamente pequeños (12 ranuras como mínimo), ya que los dientes de la correa engranan correctamente con el perfil de la polea y mantienen una geometría de paso constante.

Una rueda loca lisa en el lado dentado, sin embargo, requiere un diámetro significativamente mayor. La directriz especifica que su diámetro exterior debe ser equivalente al diámetro de paso de una rueda dentada de 40 ranuras del mismo paso. Para la 2MGT, esto corresponde aproximadamente a 25,4 mm.

Esta recomendación existe porque un contacto suave en el lado del diente obliga a los dientes de la correa a deformarse al pasar sobre la polea, lo que puede aumentar el desgaste y el ruido. Los diámetros mayores reducen el esfuerzo de flexión y la deformación de los dientes.

Las ruedas locas traseras siguen un conjunto de reglas diferente, ya que el dorso de la correa es plano y no depende de la geometría de engrane.

Estas especificaciones se basan en el comportamiento a la fatiga, la distribución de la tensión de la cuerda y consideraciones de durabilidad de la correa a largo plazo, no en el fallo funcional inmediato.

Implicaciones prácticas del Prusa XL

Utilizando ruedas dentadas en el lado de los dientes:

• Conserva la geometría correcta de la correa
• Reduce el desgaste a largo plazo
• Minimiza la excitación microvibratoria
• Alinea el sistema con los principios establecidos de diseño de correas dentadas

Los rodillos lisos del lado del diente funcionan en la práctica, pero representan un compromiso más que una solución ideal desde el punto de vista mecánico.

Para un sistema de movimiento de precisión como el Prusa XL, mantener un engrane correcto de la correa es el enfoque técnicamente más limpio.

Download “Prusa Carro Y izquierdo y derecho modificado XL para poleas dentadas de 10 mm de ancho (para juntas tóricas / arandelas nuevas)” on Printables

Columna	Significado	2MGT Mínimo	Prusa XL (20T)
Piñón interior (dentado)	Rodillo dentado en el lado del diente	12 dientes	✔ Por encima de la especificación (20T)
Tensor trasero	Rodillo liso en el dorso de la correa	0,50″ (12,7 mm) de diámetro exterior.	✔ Probable cumplimiento
Tensor interior plano	Rodillo liso en el lado del diente	1,00″ (25,4 mm) de diámetro exterior.	❌ Solo relevante si se usa liso... ¡Por eso hay que usar uno dentado!