Roscas y Engranes.

ROSCAS. Una rosca est formada por el enrollamiento helicoidal de un prisma llamado vulgarmente filete, ejecutado en el exterior o interior de una superficie de revolucin, generalmente cilndrica, que le sirve de ncleo. Si la rosca est elaborada en el exterior de la superficie, se denomina rosca exterior o tornillo (fig. adjunta, a). Si la rosca est elaborada en el interior de la superficie, se denomina rosca interior o tuerca (fig. adjunta, b). El conjunto de tornillo y tuerca forman un medio de unin roscado y no se concibe un tornillo sin una tuerca, ni una tuerca sin su tornillo.

PERFIL DE UNA ROSCA. En toda rosca hay que distinguir unos elementos que la caracterizan. Los ms importantes son:

Ncleo: Es el volumen ideal sobre el que se encuentra la rosca o cuerpo del elemento roscado. Flancos: Son las superficies tericas de contacto. Cresta: Es la superficie exterior de unin de los flancos. Fondo: Es la superficie interior de unin de los flancos. Hilo: Es cada uno de los vrtices o crestas.

Paso: Es la distancia medida paralelamente al eje entre dos hilos consecutivos. Avance: Es el desplazamiento medido paralelamente al eje del elemento de unin roscado el mvil sobre el fijo para una vuelta completa. En la rosca sencilla o de una sola entrada, el avance es igual al paso.

CLASIFICACIN DE LAS ROSCAS. Segn la forma del filete, las roscas pueden clasificarse en: Rosca triangular (fig.1): recibe este nombre cuando el prisma o filete que engendra la rosca tiene su seccin parecida a un tringulo. Es la ms utilizada en la industria, por destinarse a la sujecin de piezas. Rosca cuadrada (fig. 2): Es la engendrada por un filete de seccin cuadrada. No est normalizada, por lo que en la actualidad tiende a desaparecer. Rosca trapecial (fig. 3): Es la engendrada por un filete cuya seccin es un trapecio issceles. Se emplea mucho en husillos de mquinas herramientas, para conseguir movimientos de translacin. Rosca redonda (fig. 4): Esta rosca es utilizada en husillos que tengan que soportar esfuerzos grandes y bruscos. Es la rosca de mejores condiciones mecnicas, pero de difcil elaboracin. Rosca en diente de sierra (fig. 5): Es la engendrada por un filete cuya seccin es aproximadamente un trapecio rectngulo. Rosca de difcil elaboracin, pero muy resistente a los esfuerzos axiales en un solo sentido. Es muy utilizada en artillera y prensas.

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

Fig. 5

ENGRANE. Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una mquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y la menor 'pin'. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde el eje de una fuente de energa, como puede ser un motor de combustin interna o un motor elctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo.

PARTES DE UN ENGRANE.

Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, est constituido por dos curvas evolventes de crculo, simtricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo. Mdulo: el mdulo de un engranaje es una caracterstica de magnitud que se define como la relacin entre la medida del dimetro primitivo expresado en

milmetros y el nmero de dientes. El valor del mdulo se fija mediante clculo de resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en funcin de la relacin de transmisin que se establezca. El tamao de los dientes est normalizado. El mdulo est indicado por nmeros. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo mdulo. Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relacin a la circunferencia primitiva se determinan todas las caractersticas que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes. Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano consecutivos. Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del dimetro primitivo. Nmero de dientes: es el nmero de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relacin de transmisin. El nmero de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ngulo de presin es 20 ni por debajo de 12 dientes cuando el ngulo de presin es de 25. Dimetro exterior: es el dimetro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje. Dimetro interior: es el dimetro de la circunferencia que limita el pie del diente. Pie del diente: tambin se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva. Cabeza del diente: tambin se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente comprendida entre el dimetro exterior y el dimetro primitivo. Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento. Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) ms la altura del pie (dedendum). Angulo de presin: el que forma la lnea de accin con la tangente a la circunferencia de paso, (20 25 son los ngulos normalizados). Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranajes.

CLASIFICACIN DE LOS ENGRANES. Los engranajes se pueden clasificar en funcin de la posicin relativa de los ejes entre los que se transmite el movimiento, clasificndose en los tipos siguientes: Engranajes cilndricos o rectos, cuando transmiten el movimiento entre ejes paralelos. Engranajes cnicos, transmiten el movimiento entre ejes que se cortan. Engranajes helicoidales o hiperblicos, transmiten el movimiento entre ejes que se cruzan.

El nombre lo reciben de la forma geomtrica de los axoides relativos a las ruedas dentadas que forman el engranaje. En los cilndricos los axoides son cilindros, en los cnicos son conos y en los hiperblicos, los axoides son hiperboloides de revolucin. Engranajes cilndricos Los engranajes cilndricos pueden ser: Exteriores, cuando las dos ruedas tienen dentado exterior (Fig. 7-1). Interiores, cuando la rueda mayor tiene dentado interior (Fig. 7-2).

Fig. 7-1 Engranaje cilndrico exterior

Fig. 7-2 Engranaje cilndrico interior

Otra clasificacin de los engranajes cilndricos, teniendo en cuenta la forma del diente, es la siguiente: Rectos, cuando los dientes son paralelos a las generatrices de los cilindros axoides (Fig. 7-3). Helicoidales, cuando los dientes forman una hlice sobre el cilindro axoide. En este tipo de engranajes, el valor del ngulo de la hlice sobre el cilindro axoide debe ser el mismo en las dos ruedas, pero en una a derechas y otra a izquierdas (Fig. 7-4).

Fig. 7-3 Rueda dentada cilndrica recta.

Fig. 7-4 Rueda dentada cilndrica helicoidal

Engranajes cnicos. En los engranajes cnicos, el ngulo formado por los ejes puede ser: Menor de 90 (Fig. 7-5). Igual a 90 (Fig. 7-6). Mayor de 90, siendo el axoide de la rueda mayor un plano (Fig. 7-7). Mayor de 90, con el axoide de la rueda mayor un cono interior (Fig. 7-8).

Fig. 7-5 Engranaje cnico con ngulo entre ejes menores de 90.

Fig. 7-6 Engranaje cnico con ngulo entre ejes igual a 90

Fig. 7-7 Engranaje cnico con ngulo entre ejes mayores de 90 y rueda grande plana.

Fig. 7-8 Engranaje cnico con ngulo entre ejes mayores de 90 y rueda grande cnica interior

De la clasificacin de los engranajes cnicos se aprecia que stos pueden abarcar toda la gama de ngulos entre ejes desde 0 hasta 180, es decir, desde los engranajes cilndricos exteriores hasta los cilndricos interiores. Por lo tanto, los engranajes cilndricos exteriores e interiores se pueden considerar los extremos de la gama posible de engranajes cnicos.

Engranajes hiperblicos. Los engranajes hiperblicos ms comunes son: Ruedas cilndricas helicoidales montadas sobre ejes que se cruzan. En este caso, los ngulos de las hlices sobre los cilindros axoides pueden tomar cualquier valor e incluso pueden tener el mismo valor pero ser los dos a derechas o los dos a izquierdas (Fig. 7-9).

Fig. 7-9 Engranaje helicoidal entre ejes que se cruzan.

Cuando una de las dos ruedas del prrafo anterior tiene pocos dientes (1, 2, 3 4) se les llama tornillo sinfn y corona por la similitud de apariencia de la rueda de pocos dientes con un tornillo (Fig. 7-10).

Fig. 7-10 Tornillo sinfn y corona.

Engranajes hipoides, tienen la apariencia de ruedas cnicas, pero como sus ejes no se cortan, realmente son hiperblicos (Fig. 7-11).

Fig. 7-11 Engranaje hipoide.

Engranajes tornillo sinfin y corona. Los engranajes de tornillo sinfn y corona, atendiendo a la forma del tornillo y de la corona se pueden clasificar como: Tornillo sinfn y corona cilndricos (Fig. 7-10). Tornillo sinfn cilndrico y corona glbica (Fig. 7-12).

Fig. 7-12 Tornillo sinfn cilndrico y corona glbica.

Tornillo sinfn glbico y corona cilndrica (Fig. 7-13). Tornillo sinfn y corona glbicos (Fig. 7-14).

Fig. 7-13 Tornillo sinfn glbico y corona cilndrica.

Fig. 7-14 Tornillo sinfn glbico y corona glbica