Indice1. Engranajes 2. Fabricación 3. Tipos de representación de engranajes 4. Poleas y correas6. Definiciones y nomenclatura.
El engranaje de ruedas tiene por objeto transmitir la rotación de un eje a otro eje. La rueda que recibe el movimiento se denomina "conductora", y la que engrana con ella "conducida". Cuando los ejes son paralelos, los engranajes reciben el nombre de planos; si los ejes se cortan, de ángulo o cónicos y si se cruzan, de hiperboloides.
De los engranajes planos, los más interesantes son los cilíndricos. Están constituidos por dos ruedas dentadas, que engranan entre sí.
El perfil de un diente debe ser la envolvente del del otro, o lo que es lo mismo que la normal en cada uno de los puntos de contacto por los que pasan los dientes en el movimiento, pasen por el de tangencia de los círculos primitivos. Esta condición básica es la que ha permitido la construcción de las formas tan extrañas de engranajes que conforman la colección.
Tallado por Generación: Consiste en la utilización de una fresa madre (con una serie de dientes cortantes) en lugar de una fresa única (que talla diente por diente). De esta forma, la separación entre dientes es más exacta y se asegura entonces un funcionamiento más regular del engranaje. En las fotos siguientes se muestran dos tipos de fresas madres o "creadores" utilizados para la generación de engranajes cilíndricos y de cónicos helicoidales, respectivamente.
Engranajes Cilíndricos Rectos: Son aquellos en donde la sección de corte se mantiene constante a lo largo de su sentido axial. Constituyen el tipo de engranajes más sencillo de fabricar. Se utilizan en situaciones en donde es necesario la transmisión de potencia en ejes paralelos y constituyen el engranaje original con mayor tradición. Actualmente, se utilizan poco debido al excesivo ruido generado por los mismos. Ejemplo: máquinas sencillas de trituración de caña de azúcar.
Engranajes Cilíndricos Helicoidales: Son aquellos en donde se ha creado un ángulo entre el recorrido de los dientes con respecto al eje axial con el fin de asegurar una entrada más progresiva del contacto entre diente y diente, reduciendo el ruido de funcionamiento y aumentando la resistencia de los dientes del engranaje. Constituyen los engranajes mayormente utilizados en la actualidad. Ejemplo: cajas reductoras de automóviles.
En la foto a la derecha se muestra un engranaje cilíndrico recto (pequeño), unido a un engranaje cilíndrico helicoidal (grande). El ángulo de la hélice en el cilíndrico helicoidal determina la diferencia entre ambos.
Engranajes Cilíndricos Bi-Helicoidales: Cumplen la función de dos engranajes cilíndricos helicoidales con hélice en sentido contrario, unidos en el sentido axial. Pueden ser con descargas o sin descargas, dependiendo del modo de fabricación. Poseen las ventajas de los cilíndricos helicoidales además de evitar ejercer fuerzas axiales sobre el eje que los soporta debido a que las fuerzas en ambas hélices se compensan entre sí. La foto abajo muestra el tallado de un engranaje Bi-Helicoidal con descarga. Se utilizan mayormente en cajas reductoras en donde se desea la ventaja de bajo ruido de los engranajes cilíndricos helicoidales junto con la ausencia de fuerzas axiales para evitar el desgaste de los rodamientos que soportan los ejes en donde descansan estos engranajes. Ejemplo: reductores modernos de centrales azucareras y plantas de procesamiento de cemento.
Engranajes Cónicos Rectos: Son utilizados para efectuar una reducción de velocidad con ejes a 90° (perpendiculares). Son utilizados en menor proporción que los engranajes cónicos helicoidales debido a que generan mayor ruido que generan los engranajes cónicos rectos. Actualmente se utilizan en pocos diseños nuevos pero son utilizados en reconstrucciones de transmisiones de ejes perpendiculares en donde existían engranajes cónicos rectos.
Engranajes Cónicos Helicoidales: Son utilizados para efectuar una reducción de velocidad con ejes a 90° (perpendiculares). Se diferencian de los cónicos rectos en que los dientes no recorren un sentido radial al centro del eje del engranaje. Presentan una mayor superficie de contacto entre piñón (engranaje más pequeño) y corona (engranaje con mayor número de dientes) ya que más de un diente hace contacto a la vez. Ejemplo de utilización: virtualmente todas las transmisiones posteriores de camiones y automóviles.
Hipoides: Parecidos a los cónicos helicoidales, se diferencian en que las continuaciones de los ejes del piñón y de la corona no se cruzan en ninguno de los ejes cartesianos (X, Y, Z). Se utilizan en transmisiones de máquinas industriales y embarcaciones en donde es necesario que los ejes no estén al mismo nivel por cuestiones de disponibilidad de espacio.
Tornillo Sinfín y Corona: Permiten la transmisión de potencia sobre ejes perpendiculares y son utilizados comúnmente por sus altas relaciones de transmisión (relación entre la velocidad de entrada y la de salida) en comparación con los engranajes cónicos. Poseen adicionalmente un bajo costo y la posibilidad de ser autobloqueantes. Es decir, que sea imposible mover el eje de entrada a través del eje de salida, algo que no es posible utilizando cualquiera de los engranajes mostrados anteriormente. Ejemplos de uso: transmisiones para abrir puertas automáticas de casas y edificios residenciales.
3. Tipos de representación de engranajes
Las normas I.S.O 2203-E, Nch 1187 of 93, han establecido un tipo de representación para engranajes en dibujo tecnico, la cual es la sgte.:
Representación detallada. En la representación detallada de en engranaje recto, se dibuja este en dos vistas que son: vista anterior, donde se dibujan los ejes de simetria, una circunferencia con linea de contorno que representa el diámetro exterior, una circunferencia con linea de eje que representa el diámetro primitivo (concentricas), agregandolea esto detalles que pudiera tener el engranaje (perforacion, chaveta, masa, rayos, etc.). en la vista anterior pueden representarse todos o algunos de los dientes. La otra vista es la vista lateral izquieerda o derecha, que puede dibujarse en corte o medio corte como cualquiera otra pieza mecanica; como sea en la vista lateral debe colocarseel diámetro primitivo a todo el largo del flamnco del diente, el cual quedara representado por una linea de eje de simetria. También diremos que al representar dos engranajes engranando (rueda-piñon), en la representación detallada, deben dibujarse la vista lateral en corte o medio corte, un diente montado sobre otro, siendo uno solo el eje que los une (diámetro primitivo) por producirse como ya lo hemos dicho anteriormente una tangencia de los engranajes.
4. Poleas y correas Introducción:
El engranaje fue invención de Leonardo da Vinci (1452-1519), que además de ser artista fue también un gran escultor, arquitecto, físico, escritor, músico e ingeniero, educando en la escuela florentina Al engranaje le llamo "rueda dentada".
Finalidad Las poleas y correas son organismos mecánicos que tienen por finalidad en conjunto de transmitir movimiento de rotación entre ejes, ya sean estos paralelos o no, a una relativa distancia entre ellos, con la ayuda de rozamiento o fricción (deslizamiento).
Partes de una transmisión
En una transmisión por poleas hay que distinguir; la polea conductora, que es la que transmite la fuerza, la polea conducida es aquella que recibe la fuerza y un tercer elemento que a veces se ocupa, que es polin tensor, el cual aumenta el ángulo de contacto, mejorando la fricción y como ultimo componente, la o las correas. Partes de la polea
Las partes que componen una polea son las siguientes:
a) Llanta, que es la superficie donde se apoya la correa. b) Maso cuño, que es aquella parte que esta destinada a abrazar al árbol en forma fija mediante una chaveta. c) Rayos, son aquellos que unen la masa con la llanta.
Formas de las poleas
La forma de las poleas varia según su diámetro que puede ser pequeño, mediano y grande. En la polea de pequeño diámetro se confunde la llanta con la masa, desapareciendo los rayos. En la polea de diámetro mediano, los rayos se unen en tal forma que quedan formando un disco agujereado. Las poleas de grandes diámetros se construyen con rayos de diferentes formas y secciones. Las poleas pueden ser de llanta plana o acanalada. Las poleas de llantas plana en la practica no son planas, porque si así lo fueran, las correas saltarían de su lugar, por este motivo se fabrican con una conicidad de uno a tres grados, desplazando a ambos lados de la llanta. Las poleas de llanta, acanalada están ideadas para trabajar con correas ev V, (trapezoidales) . El ángulo de estas canales es de 34, 36, y 40 grados, indistintamente. El numero de canales esta limitado según la fuerza a transmitir. Medidas de las correas trapeciales o en v.
Las correas en V se clasifican en serie estándar y especial.
Serie estándar Perfil A B C D E Ancho superior 13 17 22 32 40 Altura 6 11 14 20 25 Ancho inferior 7.5 8.4 12.35 18.35 22.8
Serie Especial.
PERFIL I K L M N O ANCHO SUPERIOR 5 6 0 10 20 25 ALTURA 3 4 5 0 12.5 16 ANCHO INFERIOR 3 3.3 4.55 5.0 11.4 14
Finalidad mecánica de los engranajes
La teoría de los engranajes corresponde al estudio de los mecanismos, pero la representación y especificaciones para su fabricación se encuentra en la norma ISO 1340, Nch1627 of 94, por lo que se debe estar familiarizado con sus proporciones y nomenclaturas. Los engranajes son órganos mecánicos destinados a transmitir movimientos de un eje a otro, cuando dichos ejes están a poca distancia entre si. El objetivo puede ser el transmitir potencia, cambiar el sentido de giro o bien reducir o aumentar el numero de revoluciones.
Los engranajes son ruedas que tienen dientes por su parte exterior e interior, dependiendo del tipo de trabajo que van a efectuar, son construidos de tal manera que en cada par de engranajes las salientes de uno se introducen en los vaciados del otro produciéndose el movimiento, no por rozamiento, como sucede en las ruedas de fricción, si no por empuje directo, de dos ruedas que se engranan entre si. Si una es sencillamente mas grande que la otra esta se llamara "RUEDAS" y la otra mas pequeña se llamara "PIÑON" .
En un engranaje hay que distinguir las sig. Partes :
Cubo O Masa: Es la parte central del engranaje la cual abraza al eje y queda unida a el por intermedio de una chaveta o pasador
Rayos : Son aquellos elementos que están encargados de unir las llantas con la masa , los cuales pueden ser remplazados por una parte maciza o bien en forma de plato (disco ) . Llanta O Corona: es aquel anillo circular en la cual van tallados los dientes.
Dientes : son los elementos, como ya se dijo anteriormente que están destinados a la transmisión del movimiento en forma de engrane de unos con otro en un par de ruedas dentadas.
Partes De Un Diente: Las partes que componen un diente de un engranaje son las siguientes:
Cabezas : Es la parte considerada desde diámetro primitivo hacia el diámetro exterior, mirado un diente de frente.
Pie : Es la parte considerada desde el diámetro primitivo hacia el diámetro interior, mirando un diente de frente.
Flanco : Es la superficie lateral de un diente, donde se produce la rodadura o empuje de un diente con otro.
Tipos De Engranajes
La familia de los engranajes consta fundamentalmente de cuatro tipos a saber:
Cilindricos : Existen de dientes rectos que transmiten movimiento entre arboles paralelo y de dientes helicoidales que transmiten movimientos entre arboles paralelos, entre arboles que se cruzan y entre arboles perpendiculares.
Conicos : Los engranajes cónicos sirven para transmitir el movimiento entre dos ejes que generalmente se encuentran. Las intersecciones de los ejes es comúnmente a 90ª y es llaman engranajes cónicos de ángulos rectos en algunos casos el ángulo es mayor o menor de 90ª y se llaman entonces engranajes cónicos con ángulo obtuso o agudo según los casos.
Tornillo Sin Fin Y Corona: A si llaman las ruedas dentadas que engranan con un tornillo de filete trapezoidal. Se pueden considerar como engranajes helicoidales en los cuales, una rueda toma la forma de un anillo, y la otra de una rueda con los dientes inclinados como los filetes de un tornillos. Transmiten el movimiento entre ejes perpendiculares situados en distintos planos se emplean donde se requiere una acción silenciosa y gran reducción de velocidad también se usa para aumentar la potencia y para los sistemas irreversibles, es decir, que siempre es el sinfín el que manda la rueda. Generalmente este mecanismo se hace trabajar en cajas cerradas llenas de aceite o grasas.
Cremalleras:
Se llama cremallera, a dos elementos que engranan de los cuales uno es en forma de engranaje recto y el otro de una barra dentada. Transmiten el movimiento rectilíneo de un eje a un plano.Se emplean donde se tienen que mover mecánicamente un elemento en sentido rectilíneo alternado.
6. Definiciones y nomenclatura.
Las nomenclaturas y dimensiones que se calculan en un engranaje recto cilíndrico son las siguientes: Diametro Primitivo: Es la circunferencia en la cual se verifica la tangencial de un par de engranajes. Diametro Exterior: Es la circunferencia en la cual esta inscrito el engranaje (diámetro de torneado). Diametro Interior: (O De Fondo) Es la circunferencia en la cual nacen los dientes de un engranaje. Paso Circular: Es la distancia entre dos dientes consecutivos, tomados sobre el diámetro primitivo (un hueco más un espesor). Espesor: Es le ancho que tiene un diente mirado de frente, tomado sobre el diámetro primitivo (de flanco izquierdo a derecho).
Hueco: Es la magnitud considerada de flanco a flanco de un par de dientes consecutivos, tomado sobre el diámetro primitivo.
Altura De Dientes: Es la diferencia que existe en el diámetro exterior y el diámetro interior de un engranaje.
Altura De La Caeza Del Diente: Es la magnitud considerada entre el diámetro primitivo y el diámetro interior.
Altura Del Pie De Un Diente: Es la magnitud considerada entre el diámetro primitivo y el diámetro interior.
Largo Del Diente: Es la longitud que tiene un diente por la parte de su flanco.
Juego: Es la distancia o medida que se deja entre el diámetro exterior de un engranaje y el diámetro interior de otro que engrana.
Distancia Entre Centros: Es la medida o distancia comprendida de eje a eje de un par de engranajes que se encuentran engranados.
Numero De Dientes: Se entiende por numero de dientes a la cantidad de dientes que tiene un engranaje.
Sistema para él calculo de engranajes:
Tenemos dos sistemas para calcular engranajes, cuya diferencia estriba en sus en sus formulas, dimencionamiento y nomenclatura, los cuales son:
A) Modular: Cuya unidad de medida es el modulo, el cual es la razón del paso circular y el numero de PI ( o el cuociente del diámetro primitivo de referencia medido en milímetros y su numero de dientes.
Paso Dp m = = PI m
B) PITCH: La unidad de medida de este sistema el pitch (paso), el cual es la razón que existe entre el numero de dientes de un engranaje y su diámetro primitivo medido en pulgadas.
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