TEMA : Elementos mecánicos para transmisión de potencia

CURSO : Órganos de maquinas y Mecanismos

DOCENTE : In. Mario Félix Olivera Aldana

INTEGRANTES :

CICLO : V

TRUJILLO - PERÚ

2009

ELEMENTOS MECÁNICOS PARA TRANSMISIÓN DE POTENCIA

TRANSMISIÓN MECÁNICA

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de trasmitir   potencia   entre dos o más elementos dentro de una máquina. Es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión. En la gran mayoría de los casos, estas trasmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, en una velocidad de salida diferente. En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada del eje de salida del impulsor primario, de alta velocidad y bajo par motor, a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa.

MECANISMOS DE TRANSMISIÓN

   Un mecanismo es un dispositivo que transforma el movimiento producido por un elemento motriz en un movimiento deseado en la salida. La trasformación de la fuerza y el movimiento producido, generalmente por un motor, se suele realizar mediante cadenas cinemáticas, que son sistemas de elementos mecánicos convenientemente conectados entre sí para transmitir potencia mecánica del elemento motriz a la carga propiamente dicha.

      Estos elementos mecánicos, a su vez, suelen ir montados sobre los llamados ejes de transmisión, que son piezas cilíndricas sobre las cuales se colocan los mecanismos de transmisión correspondientes y que serán los encargados de transmitir el movimiento de una parte a otra del sistema.

     Entre los mecanismos de transmisión más importantes empleados en la transmisión de potencia mecánica a través de cadenas cinemáticas, podemos destacar: sistemas de poleas y correas, sistemas de ruedas de fricción, sistemas de engranajes, sistemas de ruedas dentadas y cadenas, sistemas de tornillo sinfín y rueda helicoidal, sistemas de rueda dentada y cremallera, etc.

Las transmisiones primitivas comprenden, por ejemplo, reductores y engranajes en ángulo recto en molinos de viento o agua y máquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevación (norias).

También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, de construcciones y de minería. Adicionalmente a las transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostáticas y accionadores eléctricos de velocidad ajustable. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automóviles

Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones más altas pueden ser sobre marchas que aumentan la velocidad de salida.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN

Los sistemas de transmisión son mecanismos que se emplean para transmitir movimientos de un eje a otro. Existen varios sistemas:

Mediante ruedas de fricción: son mecanismos con dos o más ruedas que están en contacto. Al girar una hace girar a la otra en sentido contrario. Los ejes de las ruedas deben estar muy próximos y pueden ser paralelos o que se corten.

Transmisión mediante poleas y correa: son mecanismos formados por dos o más poleas conectadas entre sí mediante correas. Los ejes de las ruedas pueden estar muy alejados y pueden estar paralelos o cortarse. Las correas pueden colocarse cruzadas para cambiar el sentido de giro. Según los diámetros de las ruedas y la rueda que actúe como motriz podemos lograr modificar la relación entre la velocidad de giro y la fuerza de una rueda y otra.

Transmisión mediante piñones y cadena: son mecanismos compuestos por dos ruedas dentadas unidas mediante una cadena. Se comportan como las transmisiones mediante poleas y correa, pero con la ventaja de que, al ser las ruedas dentadas, la cadena no corre peligro de deslizarse.

Ruedas de fricción Poleas y correa

Piñones y cadena

MEDIANTE EGRANAJES

Los sistemas de transmisión por engranajes están formados por ruedas dentadas engarzadas entre sí. Podemos encontrar los siguientes tipos.

De ruedas rectas: Se emplea para aumentar o reducir la velocidad de giro y para mantener o cambiar el sentido de la rotación.

De ruedas cónicas: transmite el movimiento a un eje que se encuentra en ángulo recto con el eje motor.

Tornillo sin fin o sin fin corona: transmite el movimiento a un eje perpendicular y reduce mucho su velocidad.

Cremallera y piñón: convierten el movimiento giratorio en lineal y viceversa.

Ruedas rectas Ruedas Cónicas

Tornillo sin fin Cremallera y piñón

LA RELACIÓN DE TRANSMISIÓN

En todos los sistemas de transmisión, el aumento o disminución de fuerza y velocidad depende de la relación de transmisión.

En el caso de poleas y correa es: el cociente entre entre el diámetro de la rueda arrastrada y el de la rueda motriz.

d1,n1 d2, n2

Ruedannmotriz Rueda arrastrada

d1 / d2 = n2 / n1

E n el caso de engranajes y piñones con cadena es : el cociente entre entre el número de dientes del engranaje arrastrado y el del engranaje motor.

z1,n1 z2, n2

Ruedammmotriz Rueda arrastrada

z1 / z2 = n2 / n1

El reductor de velocidad

El reductor de velocidad es un mecanismo que se emplea para lograr que un motor cuyo eje gira muy deprisa pero con poca fuerza sea capaz de mover un elemento que precisa mayor fuerza para girar, pero gira más lentamente.

En las figuras siendo la primera Rueda motriz y la segunda rueda arrastrada

EJES Y ARBOLES

Son elementos de maquinas que sirven de soporte para otros órganos, los cuales pueden

girar u oscilar alrededor de este.

Cuando el eje es inmóvil y los órganos que soporta giran sobre el, el eje se denomina

fijo. En cambio si el eje se mueve girando al mismo tiempo que los órganos fijados en

él, se llama giratorio.

Los ejes no transmiten potencia y por ello están sometidos solamente a esfuerzos de

flexión, en algunos casos también sufren efecto de fatiga, como por ejemplo los ejes de

vagones. Para los ejes fijos se toma el valor de la resistencia estática, pero para los

giratorios el de la resistencia a las flexiones alternadas.

Los materiales empleados en la fabricación de los ejes son los aceros al igual que en los

árboles. Se pueden conformar por forja, para aumentar su resistencia, o sometidos a un

tratamiento térmico, para aumentar las propiedades mecánicas.

Tipos de árboles

Debido a las diferentes necesidades de cada transmisión en diferentes aplicaciones,

existen una variedad de árboles que se adecuan a dichas necesidades:

Lisos

Exteriormente tienen una forma perfectamente cilíndrica, pudiendo variar la posición de

apoyos, cojinetes, etc. Este tipo de árboles se utilizan cuando ocurren una torsión media.

Escalonado

A lo largo de su longitud presenta varios diámetros en base a que soporta diferentes

momentos torsores y al igual que el anterior, se utiliza para la situacion en que ocurran

unas tensiones de torsion media haciendoles los mas utilizados.

Ranurado o con talladuras especiales

Presenta exteriormente ranuras siendo también de pequeña longitud dicho árbol. Se

emplean estos árboles para transmitir momentos torsores elevados.

Hueco

Se emplea por su menor inercia y por permitir el paso a su través de otro árbol macizo.

El interés radica en que las tensiones debidas al momento torsor son decrecientes al

acercarnos al centro del árbol.

Acodado

Se emplean siempre que se quiera transformar en una maquina el

movimiento alternativo en movimiento giratorio y viceversa. Se

pueden presentar momentos torsores importantes en algunos

tramos. Se diferencia del resto de los árboles debido a su forma

ya que no sigue una linea recta sino de forma cigüeñal.

Anillos de sujeción

Tienen como misión impedir el desplazamiento axial del eje. Los

anillos de sujeción, también llamados anillos de resorte o de

retención, se componen de alambre de acero endurecido de sección

transversal redondo o rectangular.

Hay dos formas de colocación o tipos de anillos. Están los que son

necesarios pasarlos forzosamente por el eje hasta que se introducen en una ranura

formando una retención, y los que pueden ensancharse empujándolos a través de una

abertura y que se expansionan en una ranura.

ENGRANAJES

DEFINICION.- Los engranajes son mecanismos destinados a transmitir potencia y movimiento entre los diferentes elementos de una máquina.

Un engranaje es un conjunto de dos ruedas dentadas cuyos dientes encajan entre sí, de tal manera que al girar una de ellas arrastra a la otra. Ahora bien, en el lenguaje corriente el término engranaje también se emplea para denominar las ruedas dentadas individualmente.

Al principio, los engranajes se construían de madera pero, en la actualidad, los materiales que se emplean en su fabricación son principalmente los metales y los plásticos.La transmisión de movimiento y fuerza mediante engranajes tiene importantes ventajas mayor solidez de los mecanismos reducción del espacio ocupado, relación de transmisión más estable (no hay posibilidad de resbalamiento), posibilidad de cambios de velocidad automáticos, reducción del ruido y mayor capacidad de transmitir potencia.

Los engranajes, debido a las ventajas que comporta su utilización, tienen un amplio campo de aplicación y se utilizan en todo tipo de máquinas y aparatos: automóviles batidoras, relojes, juegos, etc.

Características de los engranajes

En la transmisión por engranajes no hay elementos intermedios, como correas o cadenas, para transmitir el movimiento. Las ruedas tienen dientes en su periferia que se acoplan entre ellos, de modo que una rueda arrastra a la otra.

Para transmitir movimiento y fuerza mediante engranajes es necesario emplear como mínimo dos ruedas dentadas, cuyos dientes tengan la misma forma y tamaño, de manera que puedan encajar (engranar) entre ellos.

El sentido de giro en los sistemas de engranajes se invierte, es decir, si uno de ellos gira en sentido horario (en el sentido de las agujas del reloj), el conectado a él girará en sentido antihorario (en el sentido contrario al de las agujas del reloj).

En un sistema complejo de engranajes, los engranajes impares (tomando como engranaje 1 el conectado al elemento motriz) giran en el mismo sentido, mientras que los pares, contando a partir del mismo girarán en sentido contrario.

En un sistema de engranajes se llama rueda al engranaje de mayor diámetro y piñón al más pequeño.

Cuando el piñón mueve la rueda, tenemos un sistema reductor de velocidad. En caso contrario, es decir, si la rueda mueve el piñón, el sistema será multiplicador de velocidad.

Los sistemas de engranajes suelen utilizarse más como reductores que como multiplicadores ya que generalmente la velocidad de los motores es una velocidad elevada que se transforma en velocidades menores mediante sistemas de engranajes complejos llamados cajas de cambios.

CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJESLos engranajes se pueden clasificar según la situación de sus, dientes, según la forma de sus dientes y según la forma del engranaje

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA SITUACIÓN DE LOS DIENTESSegún la situación de los dientes, los engranajes pueden ser interiores o exteriores.

•Los engranajes interiores son aquellos que llevan los dientes tallados en la parte interior (le un cilindro hueco.

•Los engranajes exteriores son aquellos que llevan los dientes tallados en la superficie exterior de un cilindro.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA FORMA DE LOS DIENTES

Según la forma de los dientes, los engranajes se clasifican en engranajes de dientes rectos y de dientes helicoidales.

•Los engranajes de dientes rectos, como su nombre indica, son de forma rectilínea y van colocados paralelos al eje de giro de la rueda dentada.

•Los engranajes helicoidales son aquellos cuyos dientes están dispuestos siguiendo la trayectoria (le hélices paralelas alrededor de un cilindro. Si tenemos un cilindro de una cierta longitud, y tallamos en su periferia hélices paralelas entre sí, al seccionar el cilindro en rodajas obtendremos engranajes helicoidales.

CLASIFICACIÓN SEGÚN LA FORMA DEL ENGRANAJE

Según la forma del engranaje, éstos se clasifican en engranajes cilíndricos, engranajes cónicos, engranajes de tornillo sinfín y engranajes de cremallera.

Engranajes cilíndricos Los engranajes cilíndricos son discos con dientes tallados en su periferia. Existen diferentes tipos de engranajes cilíndricos: de dientes rectos, de dientes helicoidales y de dientes en forma de V a

Los engranajes cilíndricos de dientes rectos llevan dientes rectos, paralelos al eje de rotación del engranaje, tallados en su periferia. Son los más utilizados y los más económicos, aunque también los más ruidosos, y no se pueden utilizar para trabajar a grandes velocidades.

Los engranajes cilíndricos de dientes helicoidales son discos cilíndricos que llevan tallados en su periferia dientes en forma de hélice. El sistema de engranaje de sus dientes les proporciona una marcha más suave que la de los engranajes rectos; además, esto los hace relativamente silenciosos, con una transmisión de fuerza y movimiento más uniforme y segura.

Los engranajes cilíndricos de dientes en forma de V son un caso particular dentro de los engranajes helicoidales. Se emplean para compensar el empuje lateral a que están sometidos los engranajes helicoidales, ya que al tener sus dientes inclinados hacia ambos lados, el empuje lateral queda equilibrado.

Engranajes cónicos Los engranajes cónicos tienen como finalidad la transmisión del movimiento entre árboles que se cruzan formando un ángulo determinado. Se trata de troncos de cono con dientes tallados en su superficie lateral. Los dientes pueden ser rectos o bien curvos ( hipoides ).

Engranajes de tornillo sinfín Los engranajes de tornillo sinfín son un caso particular dentro de los engranajes helicoidales, en los que el piñón es un tornillo con una rosca helicoidal que tiene una o varias entradas. Al número de hélices se denomina número de entradas y es equivalente

al número de dientes que tendría el piñón. El tornillo sería, pues, un piñón con tantos dientes como hélices o entradas tenga el tornillo, normalmente 1, 2 o 3.

El tornillo sinfín puede engranar exteriormente con una rueda dentada, formando lo que se conoce como mecanismo de sinfín-corona. La corona es una rueda con un dentado especial, sus dientes cóncavos logran un mejor acoplamiento con el tornillo.

El sinfín también puede engranar en el interior de una tuerca dando lugar al mecanismo llamado husillo-tuerca. Engranajes de cremalleraLa cremallera es un caso particular dentro de los engranajes rectos. Se trata de una barra prismática dentada. Los dientes pueden ser rectos u oblicuos en función de que engranen con una rueda de dientes rectos o con una rueda de dientes helicoidales.

APLICACIONES DE LOS ENGRANAJESEl movimiento entre dos ejes se puede transmitir mediante poleas, ruedas de fricción y engranajes Los sistemas de poleas se emplean entre ejes que se encuentran a una cierta distancia. Cuando la distancia entre los ejes es pequeña, se pueden utilizar ruedas de fricción. No obstante, para transmitir velocidades elevadas o esfuerzos considerables estos sistemas tienen problemas de pérdidas de velocidad debidas al resbalamiento, de las ruedas o las correas. La solución a este problema es la utilización de engranajes.

Engranajes con dentado interiorLos engranajes con dentado interior hacen posible una distancia mínima entre los ejes por tanto, su aplicación estará indicada en aquellos sistemas que necesiten un espacio mínimo, como es el caso de pequeñas taladradoras portátiles, destornilladores eléctricos y pequeños electrodomésticos. También se aplican en algunas máquinas, como las cortadoras manuales, de césped, en el interior de los motores Wankel, etc.

Engranajes cilíndricos de dientes rectosLos engranajes cilíndricos de dientes rectos se utilizan entre ejes paralelos que no tengan que alcanzar velocidades elevadas. Estos engranajes forman parte de los llamados trenes de engranajes (se llama tren de engranaje a la serie de ruedas y piñones necesarios para transmitir el esfuerzo y el movimiento entre dos ejes determinados) Este tipo de engranaje es el más utilizado y se puede encontrar en cualquier tipo de máquina relojes, electrodomésticos juguetes, automóviles, etc

Engranajes cilíndricos de dientes helicoidalesLos engranajes cilíndricos de dientes helicoidales pueden transmitir el movimiento entre ejes paralelos o entre ejes que se cruzan en cualquier dirección. No obstante, las transmisiones más corrientes se efectúan entre ejes paralelos y entre ejes que se cruzan perpendicularmente. Dadas sus características constructivas, los engranajes helicoidales permiten la transmisión de pequeños esfuerzos pero con velocidades más uniformes, por contra su construcción resulta más cara. Los podernos encontrar en trenes de engranajes, cadenas cinemáticas de máquinas, cajas de cambio etc.

Engranajes cónicos Los engranajes cónicos se emplean para transmitir movimiento entre ejes que se cortan. Aunque los engranajes cónicos se fabrican normalmente para transmitir movimiento entre ejes perpendiculares (a 90º), también se fabrican para transmitir movimiento entre ejes situados en ángulos diferentes de 90º. Podemos ver engranajes cónicos en casi todas las cadenas cinemáticas de cualquier máquina Los engranajes cónicos y los engranajes hipoides son también muy utilizados en los sistemas de transmisión de los automóviles.

Engranajes de tornillo sinfín El mecanismo de sinfín-corona se utiliza para obtener grandes reducciones. Si tenemos un sinfín de una sola entrada engranando en una rueda de veinte dientes, para conseguir que la rueda dé una vuelta completa, el sinfín tendrá que dar veinte y, por tanto, reduciremos veinte veces la velocidad. Los mecanismos de husillo-tuerca se emplean para transformar el movimiento circular en movimiento rectilíneo; se utilizan con mucha frecuencia para el desplazamiento de las mesas y los carros de muchas máquinas herramienta, corno tornos, fresadoras, rectificadoras, etc.

Engranajes de cremalleraLa principal aplicación de los mecanismos piñón-cremallera es la de transformar el movimiento circular en movimiento rectilíneo. Podemos encontrar engranajes de cremallera formando parte de la dirección de automóviles, en los que el movimiento circular del volante desplaza la cremallera a derecha e izquierda haciendo girar las ruedas; en máquinas herramienta, como la taladradora, en vías de trenes de alta montaña, sacacorchos, etc.

CÁLCULO DE VELOCIDADESLa variación de un movimiento de más rápido a más lento o viceversa, a través de diferentes tipos de mecanismos expresada mediante valores numéricos se llama relación de transmisión (i), es decir, la relación entre el número que representa la velocidad de la rueda motriz, n1 y el número que representa la velocidad de la rueda arrastrada n2.

i=n2

n1

=Velocidad de la ruedaconducidaVelocidad de la ruedamatriz

Ruedas intermedias: En un engranaje, la rueda motriz gira en sentido inverso al de la rueda conducida, es decir, giran en sentidos opuestos. Colocando una rueda adicional, llamada rueda intermedia entre la motriz y la conducida, se puede conseguir que el engranaje motriz y el engranaje conducido giren en el mismo sentido.

Es importante saber que una rueda intermedia no altera la relación de transmisión de un sistema ni cambia la velocidad de salida.

Transmisión simple Cuando el movimiento se transmite directamente entre dos ejes por medio de un par de ruedas dentadas se trata de una transmisión simple.

n1

n2

=π∗z2

π∗z1

=z2

z1

Transmisión compuesta La transmisión compuesta es la que se realiza entre más de dos ejes a la vez, por lo que es necesario que en cada uno de los ejes intermedios vayan obligatoriamente montadas dos ruedas dentadas: una y otra que lo conecta al eje que le proporciona movimiento que lo conecta con el siguiente eje, a cual arrastra. En la transmisión compuesta realizada mediante engranajes, al sustituir los diámetros de las poleas por el número de dientes de las ruedas se cumple que:

MECANISMO DIFERENCIAL

El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo. La necesidad de este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras describen una circunferencia de menor radio que las segundas.

El mecanismo diferencial está constituido por una serie de engranajes dispuestos de tal forma que permite a las dos ruedas motrices de los vehículos girar a velocidad distinta cuando circulan por una curva. Así si el vehículo toma una curva a la derecha, las ruedas interiores giran más despacio que las exteriores, y los satélites encuentran mayor dificultad en mover los planetarios de los semiejes de la derecha porque empiezan a rotar alrededor de su eje haciendo girar los planetarios de la izquierda a una velocidad ligeramente superior. De esta forma provocan una rotación más rápida del semieje y de la rueda motriz izquierda. El mecanismo diferencial está constituido por dos piñones cónicos llamados planetarios, unidos a extremos de los palieres de las ruedas y otros dos piñones cónicos llamados satélites montados en los extremos de sus eje porta satélites y que se engranan con los planetarios.

Una variante del diferencial convencional está constituida por el diferencial autoblocante que se instala opcionalmente en los vehículos todo-terreno para viajar sobre hielo o nieve o para tomar las curvas a gran velocidad en caso de los automóviles de competición. El diferencial autoblocante limita la posibilidad de que una rueda gire libre respecto a la otra según un tarado fijo predeterminado; es decir, sólo se anula parte del efecto diferencial.

A su vez, pueden ser de varios tipos:

Mecánico, en los que un muelle hace actuar un mecanismo que aumenta el rozamiento interno, limitando el efecto diferencial cuando se detecta diferencia de giro entre los semiejes

Mecánico, mediante engranajes especiales, con el sistema Torsen Mecánico, mediante visco acoplador tipo Ferguson.

Electrónicos, que utilizan los sensores del sistema ABS y frenan las ruedas que pierden adherencia (algunos también limitan momentáneamente

Diferencial Autoblocante de Torsen

El diferencial torsen es un tipo de diferencial autoblocante. El torsen es el único capaz de repartir la fuerza de forma independiente a la velocidad de giro de los semiejes. Funciona mediante la combinación de tres pares de ruedas helicoidales que engranan a través de dientes rectos situados en sus extremos (engranajes de concatenación). La retención o el aumento de la fricción se produce porque las ruedas helicoidales actúan como un mecanismo de tornillo sin fin: el punto de contacto entre los dientes se desplaza sobre una línea recta a lo largo del propio diente, lo que significa la unión del movimiento de giro de las ruedas con el movimiento de deslizamiento que supone fricción. El tarado o grado de resistencia se determina precisamente por el ángulo de la hélice de estas ruedas helicoidales.

Lo más interesante del torsen es que puede repartir la fuerza del motor a cada semieje en función de la resistencia que oponga cada rueda al giro, pero al mismo tiempo permite que la rueda interior en una curva gire menos que la exterior, aunque esta última reciba menos par.

Diferencial Autoblocante de Ferguson

El diferencial de acoplamiento viscoso también se conoce como visco acoplador o diferencial tipo Ferguson. En este tipo de diferencial cada semieje está unido a un juego de discos especiales intercalados dentro de una carcasa hermética que contiene un fluido de gran viscosidad (normalmente, silicona). Cuando hay diferencia de giro entre los semiejes, el fluido se vuelve más viscoso y tiende a hacer solidarios los dos juegos de discos, igualando sus velocidades de giro y pudiendo transmitir hasta el cien por cien de la fuerza al eje con mayor adherencia.

Pueden utilizarse como diferenciales autoblocantes y también como mecanismos autoblocantes en diferenciales libres, en cuyo caso sólo intervienen cuando hay una gran diferencia de giro entre los ejes. Su tarado varía en función de la separación de los discos y de la viscosidad del fluido.

TRENES DE ENGRANAJE

Cuando en un arreglo existe más de un engranaje transmitiendo potencia y se encuentra en relación con otros, el arreglo se llama tren de engranajes. Los trenes se utilizan para transmitir altas potencias en distancias cortas o para permitir la selección de una relación de transmisión mediante la combinación de dos o más engranajes. Por lo general todos los ejes o flechas sobre las que están montados los engranajes tienen sus ejes axiales paralelos entre sí pero también se pueden encontrar perpendiculares y angulados. Los engranajes que se utilicen en un mismo arreglo deben tener el mismo tipo y características de sus dientes, aunque a veces se utilizan arreglos de engranajes de diferente tipo unidos físicamente o montados sobre el mismo eje o flecha.

TREN DE ENGRANAJE SIMPLE.- Existe cuando un engranaje está unido a una flecha y se encuentra transmitiendo con otro o más engranes. Por lo general se utiliza para mover mecanismos de apertura por su uso de transmisión en distancias cortas, también se les puede encontrar en sistemas reductores o en bombas centrífugas donde los engranes comúnmente vienen en pares. En los sistemas de apertura valvular de los automóviles con doble árbol de levas son muy utilizados para tener una sincronización exacta.

TREN DE ENGRANAJE COMPUESTO.- Se forma cuando un eje tiene montados más de un engrane no importando la distancia entre estos. Se utiliza para transmitir altas potencias en distancias considerables como en los sistemas de transmisión de los automóviles o en las propelas de los submarinos y barcos. Por lo general el tren se relaciona con otras flechas que pueden ser paralelas o perpendiculares entre sí, pero no tiene movimiento y con ello la posibilidad de poder tener relaciones de transmisión cambiantes.

TREN DE ENGRANAJES RECURRENTES E INVERTIDOS.- Cuando las flechas de entrada y salida no son coincidentes y tienen una transmisión, se dice que hay un tren de este tipo. El arreglo se utiliza cuando las posibilidades de espacio o de ocupación son pocas u por lo tanto se debe hacer un “salto” para poder transmitir potencia. “Es como si existiera un arreglo entre dos trenes simples y uno compuesto”, en donde el tren compuesto permite transmisión o reducción entre el tren simple de entrada con respecto al de salida. Este arreglo se encuentra en la mayoría de las transmisiones estándar de los automóviles por poder tener una relación cambiante de transmisión al existir engranajes diferentes en el tren compuesto y tener un movimiento axial que permita su ajuste con respecto al tren de entrada y el de salida.

TREN DE ENGRANAJES PLANETARIOS.- En este tipo, por lo general existe un engrane montando sobre una flecha exactamente al centro del arreglo. A su alrededor y en relación con este existen tres o más engranajes que pueden o no estar montadas a otras flechas, pero que tienen contacto directo con un engrane interior. Este arreglo se utiliza como reductor o multiplicador para obtener por ejemplo menos revolcones y más potencia sobre el engrane interior (corona), por lo que es muy utilizado en los sistemas de transmisión de camiones o automóviles pesado en eje trasero. En el caso de los sistemas de transporte el engranaje piñón va unido a una flecha que conecta directamente sobre un tren de engranajes compuestos o recurrentes e invertidos para poder obtener la potencia del motor y transmitir a las ruedas traseras.

OTRAS APLICACIONES DEL SISTEMA DE ENGRANAJES

[]CAJA DE CAMBIOS

Definición:-suele ser llamada sólo caja, es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas. El resultado en la ruedas de tracción generalmente es la reducción de velocidad de giro e incremento del torque

La caja de cambios tiene la misión de reducir el número de revoluciones del motor e invertir el sentido de giro en las ruedas, cuando las necesidades de la marcha así lo requieren. Va acoplada al volante de inercia del motor, del cual recibe movimiento a través del embrague, en transmisiones manuales; o a través del convertidor de par, en transmisiones automáticas. Acoplado a ella va el resto del sistema de transmisión.

Constitución de la caja de cambios:-

El eje intermediario de una caja de cambios manual. De izquierda a derecha consta de las siguientes partes: nervado para la corona de engrane con el primario, apoyo de rodamiento, piñones de engrane, apoyo de rodamiento. El dentado recto corresponde a la marcha atrás.

La caja de cambios está constituida por una serie de ruedas dentadas dispuestas en tres árboles

Árbol primario. Recibe el movimiento a la misma velocidad de giro que el motor. Habitualmente consta de un único piñón.

Árbol intermedio o intermediario. Es el árbol transmisor. Consta de una corona que engrana con el árbol primario, y de varios piñones (habitualmente tallados en el mismo árbol) que pueden engranar con el árbol secundario en función de la marcha seleccionada.

Árbol secundario. Consta de varias coronas con libertad de movimiento axial en el árbol, pero sin libertad de movimiento en sentido tangencial (por un sistema de nervados o de chaveteros). La posición axial de cada rueda es controlada por la palanca de cambios y determina qué par de ruedas engrana entre el secundario y el intermediario. Cuando se utilizan sincronizadores, el acoplamiento tangencial puede liberarse en función de la posición axial de estos y las ruedas dentadas no tienen libertad de movimiento axial.

Eje de marcha atrás. Dispone de una rueda loca que se interpone entre los árboles intermediario y secundario para invertir el sentido de giro habitual del árbol secundario. Para poder engranar el eje de marcha atrás, normalmente se utiliza un dentado recto, en lugar de un dentado helicoidal.

En varios vehículos como algunos camiones, vehículos agrícolas , se dispone de dos cajas de cambios acopladas en serie, mayoritariamente mediante un embrague intermedio. En la primera caja de cambios se disponen pocas relaciones de cambio hacia delante, normalmente 2, (directa y reductora); y una marcha hacia atrás, utilizando el eje de marcha atrás para invertir el sentido de rotación.

CAJA DE CAMBIOS AUTOMÁTICA

ACCIONAMIENTO DE LAS VELOCIDADES.

A continuación se puede ver como se seleccionan las marchas en una caja de cambios automática con dos trenes epicicloidales encadenados. Con esta caja se podrán conseguir tres marchas adelante y una atrás.

Primera velocidad: Al funcionar el embrague de marcha adelante, el motor (flecha roja) arrastra la primera corona. Esta hace girar el planetario en sentido contrario. El segundo porta satélites (gris claro) está fijo, con lo que los satélites hacen girar la segunda corona y el eje de salida.

Segunda velocidad: Al funcionar el embrague de marcha adelante, el motor arrastra la primera corona. El planetario común está frenado y la corona hace girar a los satélites y porta satélites, cuyo eje es también el de salida, por lo que sólo se efectúa una reducción. El segundo tren (gris oscuro) gira sin carga alrededor del planetario.

Tercera velocidad: Al accionar el embrague de marcha adelante, el motor arrastra la primera corona. El embrague de marcha atrás también entra en funcionamiento y une el eje de entrada al planetario, con lo que ambos giran a la misma velocidad.

MARCHA ATRÁS.

El embrague de marcha adelante no actúa y la primera corona gira sin carga. El de marcha atrás entra en acción, y el motor arrastra el planetario. El segundo porta satélites se frena, y el planetario hace girar los satélites; se provoca el giro de la segunda corona en sentido contrario.

EMBRAGUE DE DISCOS MÚLTIPLES.

Un embrague accionado por aceite a presión, se encarga de fijar y liberar las partes correspondientes para conseguir las distintas relaciones de transmisió

REDUCTORES DE VELOCIDAD

Mecanismo reductor básico

El problema básico de las máquinas es reducir la alta velocidad de los motores a una velocidad utilizable por los equipos de las máquinas. Además de reducir se deben contemplar las posiciones de los ejes de entrada y salida y la potencia mecánica a transmitir.

Para potencias bajas se utilizan moto-reductores que son equipos formados por un motor eléctrico y un conjunto reductor integrado. Para potencias mayores se utilizan equipos

reductores separados del motor.

Los reductores consisten en pares de engranajes con gran diferencia de diámetros, de esta forma el engrane de menor diámetro debe dar muchas vueltas para que el de diámetro mayor de una vuelta, de esta forma se reduce la velocidad de giro. Para obtener grandes reducciones se repite este proceso colocando varios pares de engranes conectados uno a continuación del otro.El reductor básico está formado por mecanismo de tornillo sinfín y corona. En este tipo de mecanismo el efecto del rozamiento en los flancos del diente hace que estos engranajes tengan los rendimientos más bajos de todas las transmisiones; dicho rendimiento se sitúa entre un 40 y un 90% aproximadamente, dependiendo de las características del reductor y del trabajo al que está sometido. Factores que elevan el rendimiento:

Ángulos de avance elevados en el tornillo. Rozamiento bajo (buena lubricación) del equipo. Potencia transmitida elevada. Relación de transmisión baja (factor más determinante).

Existen otras disposiciones para los engranajes en los reductores de velocidad, estas se denominan conforme a la disposición del eje de salida (eje lento) en comparación con el eje de entrada (eje rápido). Así pues serían los llamados reductores de velocidad de engranajes coaxiales, paralelos, ortogonales y mixtos (paralelos + sin fin corona). En los trenes coaxiales, paralelos y ortogonales se considera un rendimiento aproximado del 97-98%, en los mixtos se estima entre un 70% y un 90% de rendimiento.

Además, existen los llamados reductores de velocidad de disposición epicicloidal, técnicamente son de ejes coaxiales y se distinguen por su formato compacto, alta capacidad de trasmisión de par y su extrema sensibilidad a la temperatura.Las cajas reductoras suelen fabricarse en fundición gris dotándola de retenes para que no salga el aceite del interior de la caja.

Características de los reductores

Potencia, en Kw o en Hp, de entrada y de salida. Velocidad, en RPM, de entrada y de salida. Velocidad a la salida.(RPM) Relación de transmisión[]

Factor de seguridad o de servicio (Fs) Par transmitido (Mn1- Eje rápido) (Mn2-Eje lento)

TRANSMISIONES MECÁNICAS CON ELEMENTOS FLEXIBLES

Los elementos de máquinas de estructura flexible como fajas, cables o cadenas se utilizan en sistemas de transporte y en la transmisión de potencia mecánica a distancia relativamente grande. Con frecuencia estos elementos se utilizan para sustituir engranes, ejes, coples y otros dispositivos mecánicos de transmisión relativamente rígidos. En muchos casos su aplicación simplifica el diseño de un mecanismo o una máquina que reduce notablemente el costo.

Además, puesto que estos elementos suelen ser elásticos y de gran longitud, desempeñan un papel importante en la absorción de cargas de choque y en el amortiguamiento y separación de los efectos de las vibraciones. Ésta es una importante ventaja en lo que concierne a la duración de una máquina.

Los elementos sumamente flexibles no tienen duración infinita. Cuando se utilizan, es importante establecer un programa de inspecciones para prevenir el desgaste, el envejecimiento y la pérdida de elasticidad. Los elementos deben reemplazarse a la primera señal de deterioro.

1. FAJAS, BANDAS O CORREAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA:

Los cuatro tipos principales de bandas de transmisión se muestran a continuación:

Tabla 1: Características de algunos tipos comunes de bandas.

Características :

a. Pueden usarse para “grandes” distancias entre centros.

b. Excepto para la correa Reguladora, existe un cierto deslizamiento y estiramiento permanente, y por tanto no es constante la relación entre las velocidades angulares de los dos ejes.

c. En algunos casos, se usa una polea tensora para evitar ajustes en la distancia entre centros, que generalmente son necesarios para compensar el desgaste o en la instalación de bandas nuevas.

Tipos de Transmisión por Correa :

a.Transmisión abierta (directa o no inversora). Fig. 1.

Ejes paralelos. Es visible la parte tensa y la parte floja de la correa. El lado flojo debe quedar arriba.

Fig. 1.

b. Transmisión cruzada (inversora). Fig. 2. Ejes paralelos. Se observa que ambos lados de las correas hacen contacto con las poleas, por lo tanto, no se pueden usar correas en V o Rectangulares.

Fig. 2.

c. Transmisión semicruzada (con un cuarto de vuelta). Fig. 3. Ejes perpendiculares. Los ejes no necesitan estar justo en ángulo recto como en este caso.

Transmisión de un cuarto de vuelta Transmisión de un cuarto de vuelta con poleas locas

Fig. 3.

d. Transmisiones de velocidad variable. Fig. 4a. Poleas cónicas, por lo general se usa sólo con bandas planas. Fig. 4b. Poleas escalonadas, también puede emplearse con bandas de sección en V o redondas, pero utilizando poleas ranuradas.

a) b)

Fig. 4.

1.1. Fajas Planas:

Las fajas planas se emplean considerablemente en aplicaciones que requieren diámetros pequeños de las poleas, velocidades altas de la superficie de las bandas, niveles bajos de ruido, peso bajo o inercia baja. No se usan donde se deba mantener una sincronización absoluta entre las poleas, ya que para su funcionamiento adecuado se basan en la fricción. Todas las bandas planas están sujetas a deslizamientos, debido a que ocurre un movimiento relativo entre la superficie de la polea y la superficie de la banda adyacente que está bajo deformación por la carga de los esfuerzos de tensión y flexión combinados. Las bandas planas se deben mantener en tensión para funcionar y por lo tanto requieren dispositivos de tensionamiento.

A. Longitud de la faja:

En la Fig. 5 se muestran dimensiones, ángulos de contacto y distancia central de una banda plana abierta.

Los ángulos de contacto son

φ1=π−2 α , φ2=π+2 α

α=sen−1( D2−D1

2 cd)

...(1)donde:

D2 = diámetro de la polea mayor.D1 = diámetro de la polea menor.cd = distancia entre centros. Fig. 5. = ángulo de contacto.

La longitud de la banda se halla sumando las dos longitudes de arco con dos veces la distancia entre el punto inicial y el final del contacto. El resultado es

L=√(2 cd )2−( D2−D1 )2+1

2( D2 φ2+D1 φ1 )

...(2)

Un conjunto similar de las ecuaciones puede deducirse para una transmisión de banda cruzada. En este caso, el ángulo de envolvimiento es el mismo para ambas poleas y vale

φ=π+2 sen−1( D2+D1

2 cd)

...(3)

La longitud de la banda en una transmisión cruzada se halla que es

L=√(2 cd )2−( D2+D1 )2+ φ

2( D2 +D1 )

...( 4)

B. Fuerzas en la faja :

Se supone que la fuerza de fricción en la faja es uniforme a lo largo de todo el arco de contacto y que las fuerzas centrífugas en la faja pueden ser despreciadas. Entonces la relación entre la tensión mayor (lado tensado o fuerza de fricción impulsora) F1 y la tensión menor (lado flojo o fuerza de fricción impulsada) F2 es

F1

F2

=eμ φ

...(5)Donde es el coeficiente de fricción y es el ángulo de contacto.

Para fajas de cuero y poleas de hierro fundido =0.3. El coeficiente lo proporciona el fabricante.

La potencia transmitida es

P = (F1 – F2) V ... (6)

La potencia P está en watts cuando la tensión F está en Newtons y la velocidad de la banda V está en m/s.

La potencia transmitida H en caballos es

H = (F1 – F2) V / 33000 ... (7)

Donde las tensiones F está en Libras y la velocidad de la faja V está en pies/min.

La tensión inicial Fi requerida en las bandas depende de las características elásticas de la banda (además de la sección transversal y resistencia del material), pero por lo común es aceptable suponer que:

F i=F1+ F2

2 ...(8)

Observe que la capacidad de transmisión por correa está determinada por el ángulo de abrazamiento, φ, en la polea más pequeña. Una consideración muy importante es que la tensión inicial requerida en la banda no deb perderse cuando la banda se estira ligeramente con el transcurso del tiempo. Una solución sería que la instalación inicial tenga una tensión inicial excesiva, pero esto sobrecargaría los cojinetes y los ejes y se acortaría la vida de la banda. En la Fig. 5.6 Se ilustran algunos procedimientos para mantener la tensión de la faja para que la transmisión no se vea interrumpida y evitar el deslizamiento de la correa. Observe que en todos ellos se muestra el lado flojo de la banda en la parte superior, de modo que su tendencia a colgarse aumenta el ángulo de abrazamiento.

Fig. 6A medida que la faja completa una revolución, pasa a través de un ciclo complejo de cargas de fatiga, además de la fluctuación de la tensión ente F1 y F2, la banda está sujeta a esfuerzos de flexión cuando está en contacto con las poleas. Los esfuerzos por flexión mayores ocurren con la polea más pequeña, y por esta razón, hay diámetros mínimos de las poleas que deben usarse. Para las correas de cuero, se recomienda aplicar un esfuerzo a la tensión en el lado apretado σ = F1/A = (250…400 lb/pulg2).

El análisis anterior se refiere a bandas que corren con lentitud suficiente para despreciar la fuerza centrifuga. Se infiere entonces, que existe alguna velocidad a la cual la capacidad de transmitir potencia está en un máximo. Con las bandas de cuero esta velocidad está en la vecindad de 30m/s (6000 pies/min), se toma entonces 20 m/s como el valor ideal de velocidad de operación.

1.2. Fajas en V o Trapeciales:

Las fajas en V se utilizan con motores eléctricos para accionar una variedad de componentes, como en ventiladores, compresores o máquinas herramienta. Una o más fajas en V se usan para accionar accesorios en motores automotores y en la mayoría de las máquinas de combustión interna. Las fajas en V se hacen en longitudes estándar y con tamaños de las secciones transversales estándar, sus detalles se encuentran en los catálogos. Las poleas ranuradas sobre las cuales corren las fajas en V se denominan acanaladas. Usualmente son de hierro fundido, acero prensado o metal moldeado. En la Fig. 7 se muestra una faja en V en la ranura de la polea.

Fig. 7 Fig.8

Las dimensiones de la sección transversal de las fajas en V han sido estandarizadas por los fabricantes, y cada sección se designa con una letra del alfabeto para tamaños.

Tabla 2 Secciones de fajas trapeciales (o en V) estándares

Tabla 3 Circunferencias internas de bandas en V estándares

Para especificar una banda trapecial se debe indicar la letra de la sección de la banda, seguida de la circunferencia interior en pulgadas. Por ejemplo B75 es una correa V de sección B que tiene una circunferencia interior de 75 pulg.

El ángulo de ranura de una polea se hace algo menor que el ángulo de la sección de la banda. Esto origina que la banda se encaje y trabe por acuñado en la ranura, incrementando así la fricción. El valor exacto de este ángulo depende de la sección de la banda, del diámetro de la polea y del ángulo de contacto. En la Fig. 8 se muestra la mayor fuerza de fricción (debido a una mayor fuerza normal) y por lo tanto se transmite mayor potencia.

La vida de las correas en V la determina la temperatura, ésta debe ser menor que 90oC, por lo que si es necesario se debe aumentar la circulación de aire.

1.3. Correas Dentadas :

En la Fig. 5.11 se ilustran correas dentadas, también conocidas como cadenas de distribución. Como el impulso es mediante los dientes y no por fricción, no hay deslizamiento y los ejes impulsor y accionado permanecen sincronizados. Esto permite que estas correas se usen en el árbol de levas de un motor, donde el uso de otro tipo de banda sería imposible.

Fig. 11

Ventajas de la correa dentada:

Velocidad de poleas (y mecanismos) sincronizados. No hay deslizamiento. La transmisión por dientes (menor tensión inicial) reduce las cargas en los

cojinetes y las cargas de flexión en el eje. Se pueden usar con poleas pequeñas y pequeños arcos de contacto. El contacto

de sólo seis dientes es suficiente para desarrollar a plena capacidad. Peso pequeño y pueden operar hasta 80 m/s (16000 pies/min).

Desventajas de la correa dentada: Mayor costo de la correa y de la polea dentada. Pueden tener larga vida pero no tan grande como con engranes y cadenas. En los motores para automóvil se usan para accionamiento del árbol de levas,

por lo común se deben reemplazar cada 100 000 Km. (60 000 millas)

2. CADENAS DE RODILLOS

Las cadenas de rodillo se utilizan para transmitir potencia entre ejes paralelos a distancias relativamente grandes y con una eficiencia elevada en comparación con las correas (fajas): Esto se debe a que las cadenas no se deforman tanto como las correas y se puede incrementar sustancialmente la capacidad de carga. Se requiere una cuidadosa alineación entre las ruedas dentadas que transmiten el movimiento y una continua lubricación de las partes de las cadenas y si esta es adecuada se puede asegurara una vida larga.

En la Fig. 12 se muestran las partes componentes de las cadenas. El ensamble de ajuste por presión impide que los pasadores tengan rotación respecto de las placas exteriores, mientras que son los rodillos los que rotan respecto del pasador.

Fig.12 Descripción de componentes de las transmisiones por cadenas.

En la Tabla 9 se muestran algunas medidas estándar para las cadenas de rodillos: Las tolerancias para la transmisión por cadenas son mayores que para los engranajes, en tanto que resultan más fáciles de instalar y mantener.

Tabla 9. Dimensiones y propiedades de algunos tipos de cadenas estándar

El ángulo de abrace o de cobertura mínimo de la rueda dentada (también llamada “rueda catarina”) es de unos 120º. Si se usa la transmisión por cadenas en sentido vertical, es imperioso el uso de ruedas locas para prevenir que la cadena cuelgue y pierda el contacto.

3. CABLES

Los cables de alambre se usan en equipo de transporte e izado, y también en aplicaciones estacionarias como alambres de soporte y tensores o amarres. Un cierto número de alambres, como 7, 19 ó 37 se tuercen primero en un torón. Un cierto número de torones, usualmente 6 u 8 se tuercen entonces alrededor de un núcleo o centro para formar un CABLE. Los núcleos pueden ser de cañamo o de alambre. Los alambres están hechos de varios grados de acero, aunque el hierro forjado es también usado. Para alcanzar una larga vida en el cable, éste debe estar continuamente saturado con lubricante.

Fig. 13 Secciones transversales de las secciones típicas de alambre.

La flexibilidad en los cables de alambre se logra usando un gran número de alambres de pequeño diámetro. Los cables de unos cuantos alambres de un tamaño relativamente grande, como el de 6x7, se usan como retenidas, pero son demasiado rígidas para trabajos de izado, a menos que las poleas tengan diámetro muy grandes. Los tipos de 6x19 y 6x37 son los más ampliamente usados para servicios de izado. El radio de la ranura de la polea debe ser suficientemente grande para proporcionar un margen para el cable sin que se presente estrangulamiento, de esta manera la sección

transversal circular de la cuerda se preserva y los esfuerzos quedan más uniformemente distribuidos. Cuando el cable es enrollado sobre tambores en dos o más capas, se inducen esfuerzos severos de abrasión y aplastamiento, particularmente cuando el cable debe cruzar sobre las depresiones hechas sobre las capas precedentes.

Fig. 14.a

Fig.5.14.b

Fig. 14. Esquema de cables Fig. 15. Constitución de un cable

a ) Cable tipo Seale 6x19(9+9+1)+1b) Cable tipo Seale 8x19(9+9+1)+1

Los cables están sometidos a varios tipos de esfuerzos, se tiene el esfuerzo directo de tensión T/A, también ocurren esfuerzos de flexión en los alambres cuando el cable pasa sobre una polea.

PREGUNTAS

1.- La relación entre polea y banda ¿qué transmiten?

Una banda es un elemento flexible capaz de transmitir potencia que sienta en forma ajustada sobre un conjunto de poleas o poleas acanaladas. Cuando se utiliza para reducir de velocidad, el caso es más común, la polea acanalada más pequeña se monta en la flecha de alta velocidad, como la flecha de un motor eléctrico. La polea de mayor tamaño se monta en la máquina que es impulsada. La banda se diseña de manera que gire alrededor de las dos poleas sin deslizarse.

Cuando se transmite potencias, la fricción provoca que la banda se adhiera a la polea impulsora y, a su vez, se incrementa la tensión en un lado al que se denomina el “lado tensionado del impulsor”.

El lado opuesto de la banda aún está en tensión, pero de menor valor. Por tanto se le da el nombre de “lado flojo”

2. ¿Cuáles son las ventajas y desventajas y usos de los engranajes rectos?

Las ventajas de los los engranes de dientes rectos son-Permiten su tallado con mayor rapidez y precisión-Resultan insensibles a deficiencias en el montaje en lo que respecta a la distancia entre los ejes-Resulta un diente más robusto. Esta característica es importante para la transmisión de Potencia-Todas las ruedas de igual paso son armónicas (Pueden engranar entre sí)

3. ¿Cuáles son las ventajas de engranaje s helicoidales?

Los perfiles basados en las otras curvas cicloides (cicloides, epicicloides, hipocicloides, pericicloides) y tienen su mayor aplicación en relojaria y mecanismos afines. Sus caracteristicas son:-Engrane más correcto-En ruedas chicas los dientes se comportan mejor-Tienen mayor superficie de contacto y por consiguiente, menos presión de contacto superficial, en consecuencia el desgaste es menor-Para que las ruedas de igual paso sean armónicas, deben haber sido trazadas con ruletas del mismo diámetro.

Las transmisiones helicoidales e hipoidales se emplen para transferir un par de torsion entre arboles, cuyos ejes se cruzan. Para el diseño de estos engranajes se utilizans las axoides del movimiento relativos que son las superficies de los hiperboloides de revolución. Si en estos hiperboloides se hacen dientes con iguales pasos normales e iguales angulos de engrane, se obtiene una transmision que asegurará una relación de engranaje constante. Practiamente se utiliza solo una parte estrecha de las superficies de los hiperboloides primitivos, la cual se sustituye en el sector que se aprovecha por una superficie cónica o cilíndrica. A consecuencia de esto, en vez del contacto lineal tiene lugar un contacto por puntos entre los dientes que se tocan.´

4. ¿Cuáles son las desventajas de engranaje s helicoidales?

El ángulo de cruzamiento de los ejes de los árboles de estas transmisiones puede ser cualquiera, pero en la práctica con frecuencia se emplean las transmisiones con ángulos de cruzamiento de 90°El inconvenicente de las transmisiones helicoldales e hipoidales consiste en el deslizamiento a lo largo de los dientes, como consecuencia de lo cual, el coeficiente de rendimiento de estas transmisiones es más bajo que el de las transmisiones por engranaje cilíndrico y cónicos. Además las potencias que se transfieren con ellos son considerablemente inferiores.La ventaja de estas transmisiones es su funcionamiento silencioso, el cual es más facil de

obtener que en las transmisiones por engranajes cilíndricos y cónicos.En las transmisiones helicoidales se refiere a una rueda cilíndrica con dientes oblicuos, donde se usa la parte media de la superficie de los hiperboloides. Estos no tienen mucha difusión ya que la potencia transmisible no pasa de unos pocos kilovatios.Las transmisiones hipoidales son ruedas cónicas. Se utiliza la parte alejada del centro de los hiperboloides. El ángulo entre ejes es de 90° y su transmisión de potencia es de varias decenas de kilovatios.Si la relación de engranajes es pequeña, puede sustituir la transmisión por tornillo sin fin.

5. ¿Por qué un piñón de engranaje queda mal alezado, mal perforado o mal enderezado durante el proceso de fabricación¿ técnicamente que es lo que hace defectuoso el proceso de alezado, perforado y enderezado?

Fallo de calculos, o de precision. Como los engranajes son unos mecanismos que se incorporan en la mayoría de máquinas que se construyen y especialmente en todas las que llevan incorporados motores térmicos o eléctricos, hace necesario que cada día se tengan que mecanizar millones de engranajes diferentes, y por lo tanto el nivel tecnológico que se ha alcanzado para mecanizar engranajes es muy elevado tanto en las máquinas que se utilizan como en las herramientas de corte que los conforman.

Antes de proceder al mecanizado de los dientes los engranajes han pasado por otras máquinas herramientas tales como tornos o fresadoras donde se les ha mecanizado todas sus dimensiones exteriores y agujeros si los tienen, dejando los excedentes necesarios en caso de que tengan que recibir tratamiento térmico y posterior mecanizado de alguna de sus zonas.

El tallado de engranajes en fresadora universal con mecanismo divisor, prácticamente no se utiliza, sin embargo el fresado de ejes estriados con pocas estrías tales como los palieres de las ruedas de camiones, si se puede hacer en fresadora universal pero con un mecanismo divisor automático y estando también automatizado todo el proceso de movimientos de la fresadora.

6. ¿En qué consiste el Chaflanado y redondeado de dientes?

Esta operación se realiza especialmente en los engranajes desplazables de las cajas de velocidad para facilitar el engrane cuando se produce el cambio de velocidad. Hay máquinas y herramientas especiales (Hurth) que realizan esta tarea.

Rectificado de los dientes de los engranajes:El rectificado de los dientes cuando es necesario hacerlo, se realiza después de haber sido endurecida la pieza en un proceso de tratamiento térmico adecuado y se puede realizar por rectificación por generación y rectificación de perfiles o con herramientas CBN repasables o con capa galvanizada.

Los rectificados de engranajes con muelas y de perfiles es una tecnología muy avanzada y ha logrado una capacidad notoria con la utilización de modernas herramientas de corindón aglutinado.

7. ¿Cuando se aplica el bruñido en los engranajes?

El bruñido de los engranajes se aplica a aquellos que están sometidos a grandes resistencias, por ejemplo el grupo piñón-corona hipoide de las transmisiones de los camiones o tractores. El bruñido genera una geometría final de los dientes de alta calidad en los engranajes que han sido endurecidos, al mismo tiempo que mejora el desprendimiento y las estructuras de las superficies.

8. ¿En qué consiste el Afilado de fresas?

Las fresas que se utilizan para tallar engranajes son de perfil constante, lo que significa que admiten un número muy elevado de afilados cuando el filo de corte se ha deteriorado. Existe en el mercado una amplia gama de afiladoras para todos los tipos de herramientas que se utilizan en el mecanizado de los engranajes.[26] La vida útil de las herramientas es uno de los asuntos más significativos con respecto a los costos y a la disponibilidad de producción. Las afiladoras modernas están equipadas, por ejemplo, con accionamientos directos, motores lineares y sistemas digitales de medición.[27]

9. ¿ Que se debe tener en cuenta en cuanto a la Gestión económica del mecanizado de engranajes?Cuando los ingenieros diseñan una máquina, un equipo o un utensilio, lo hacen mediante el acoplamiento de una serie de componentes de materiales diferentes y que requieren procesos de mecanizado para conseguir las tolerancias de funcionamiento adecuado.

La suma del coste de la materia prima de una pieza, el coste del proceso de mecanizado y el coste de las piezas fabricadas de forma defectuosa constituyen el coste total de una pieza. Desde siempre el desarrollo tecnológico ha tenido como objetivo conseguir la máxima calidad posible de los componentes así como el precio más bajo posible tanto de la materia prima como de los costes de mecanizado.

Para reducir el coste del mecanizado de los engranajes se ha actuado en los siguientes frentes:

* Conseguir materiales cada vez mejor mecanizables, materiales que una vez mecanizados en blando son endurecidos mediante tratamientos térmicos que mejoran de forma muy sensible sus prestaciones mecánicas de dureza y resistencia principalmente.

* Conseguir herramientas de corte de una calidad extraordinaria que permite aumentar de forma considerable las condiciones tecnológicas del mecanizado, o sea, más revoluciones de la

herramienta de corte, más avance de trabajo, y más tiempo de duración de su filo de corte.

* Conseguir talladoras de engranajes más robustas, rápidas, precisas y adapatadas a las necesidades de producción que consiguen reducir sensiblemente el tiempo de mecanizado así como conseguir piezas de mayor calidad y tolerancia más estrechas.

Para disminuir el índice de piezas defectuosas se ha conseguido automatizar al máximo el trabajo de las talladoras, construyendo talladoras automáticas muy sofisticadas o guiadas por control numérico que ejecutan un mecanizado de acuerdo a un programa establecido previamente.

10. ¿Que se debe considera en el cálculo de engranajes?

El cálculo de engranajes a las operaciones de diseño y cálculo de la geometría de un engranaje, para su fabricación. Principalmente los diámetros y el perfil del diente. También se consideran los cálculos de las transmisiones cinemáticas que hay que montar en las máquinas talladoras de acuerdo a las características que tenga el engranaje, y que está en función de las características de la máquina talladora que se utilice.