En ocasiones, la decisión final ante posibles soluciones puede estar dictada por la necesidad de minimizar la variedad de los elementos que componen un conjunto ensamblado. Usualmente, aquellos diseños orientados a facilitar el montaje, el mantenimiento y el recambio de las piezas prefieren soluciones que no implique una gran cantidad de diferentes elementos.
Generalmente, en estas soluciones son aceptadas diferentes capacidades de trabajo y duración de los componentes del conjunto en aras de no requerir un almacenaje grande de diferentes tipos de elementos de recambio o de ensamble.
Soluciones en el diseño de componentes de transmisión mecánica evidentemente parcializadas con la opción de minimizar la variedad de elementos de diferente nomenclatura o tamaño son los problemas de cálculo de uniones roscadas. En múltiples ocasiones las cargas que deben de soportar los tornillos de las uniones roscadas no son iguales, sin embargo muchas uniones roscadas son diseñadas con soluciones basadas en iguales tornillos y con referencia a la capacidad de trabajo del tornillo más cargado. Por ejemplo, en la Fig. 29 se muestra una unión con tres tornillos cargados de forma diferente y en ese caso es muy frecuente la solución de emplear tres tornillos iguales con diámetro de rosca capaz de resistir la carga axial de apriete del tornillo identificado con 1 (más cargado). Esta solución de diseño está dirigida a facilitar las operaciones de montaje y desmontaje.
Figura 29 - Unión con tornillos de iguales diámetros diferentemente cargados.
Una solución clásica, dirigida a la disminución de la variedad de elementos, puede ser observada a menudo en los diseños de reductores de velocidad.
Figura 30 - Reductores de velocidad con diferente solución de rodamientos en los apoyos. La solución a) presenta mayor variedad de tipos de rodamientos (NU210, NU310, NU214, NU314, NU2220) pues las capacidades dinámicas se definen exactamente para la misma duración. La solución b) opta por iguales rodamientos en los apoyos de los árboles y disminuye el tipo de rodamiento, facilita la intercambiabilidad, disminuye el stock del inventario para reposición y puede elaborar los agujeros de alojamiento de los rodamientos con herramientas pasantes que garantizan mejor coaxialidad en el montaje.
El análisis de las cargas en los árboles de los reductores de velocidad con empleo de engranajes, demuestra que los rodamientos del lado del extremo de salida de los árboles se encuentran más cargado por la fuerza en voladizo que se permite aplicar durante la explotación y debidamente reconocida en las especificaciones técnicas de los fabricantes, por consiguiente los rodamientos con garantía de igual duración deberían de ser de tamaños o tipos diferentes, en cambio, es usual encontrar en la práctica que son empleados iguales rodamientos para los extremos de un mismo árbol. En estos casos, se prefiere emplear un rodamiento de mayor capacidad de carga que la requerida por el apoyo menos cargado, con la intención de minimizar los tipos diferentes de componentes en el reductor de velocidad, según se muestra en la Fig. 30.
Particularmente, en el diseño de series de reductores de velocidad con engranajes son evidentes las soluciones con preferencia a disminuir la diversidad de los elementos que conforman los conjuntos ensamblados. Un buen ejemplo de esta afirmación son las patentes de racionalidad de los componentes de los reductores de velocidad de la firma belga Hansen, las que fueron punto de partida de muchos fabricantes para comenzar a disminuir rápidamente los costos de producción en la construcción de
reductores de velocidad. Según la patente Hansen, el diseño de la serie de reductores de velocidad debe garantizar una disminución de los componentes diferentes a partir de fabricar carcasas de dimensiones normalizadas que permitan dar una respuesta racional a las demandas del mercado con un número mínimo de componentes. Todo lo anterior, basado en un diseño racional de serie de engranajes con posibilidad de empleo en diferentes etapas de reducción de las unidades. En la Tabla 5, se muestra como con 10 engranajes y aplicando soluciones derivadas de la teoría de síntesis de series de reductores de la firma Hansen, puede ser producida una serie de 8 tamaños de reductores tándem de 3 etapas. Nótese que en caso de no ser realizado un diseño racional de la serie de engranajes podría haber sido necesario una mayor cantidad de engranajes (máximo 24).
Tabla 5 - Serie de reductores con un diseño racional de sus engranajes.
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