INVESTIGACION DE TRANSMISION DE POTENCIA
Las
poleas
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia
CLASES DE POLEAS.
Polea simple fija
La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Polea móvil
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
Una polea, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en máquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
Según definición de Hatón de la Goupillière, «la polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa actuando en uno de sus extremos la resistencia y en otro la potencia
CLASES DE POLEAS.
Polea simple fija
La manera más sencilla de utilizar una polea es colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso.
Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica: la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.
Polea móvil
Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga.
La polea simple móvil produce una ventaja mecánica: la fuerza necesaria para levantar la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda de la que debe tirarse es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga.
Polea compuesta
Existen sistemas con múltiples de poleas que pretenden obtener una gran ventaja mecánica, es decir, elevar grandes pesos con un bajo esfuerzo. Estos sistemas de poleas son diversos, aunque tienen algo en común, en cualquier caso se agrupan en grupos de poleas fijas y móviles: destacan los polipastos:
Polipastos o aparejos
El polipasto (del latín polyspaston, y éste del griego πολύσπαστον), es la configuración más común de polea compuesta. En un polipasto, las poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil.
POLEAS
CON CORREA
El sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que giran a la vez por el efecto de rozamiento de una correa con ambas poleas. Estas correas pueden ser de cintas de cuero, flexibles y resistentes .Este es un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular. En base a esto distinguimos claramente los siguientes elementos:
El sistema de poleas con correa más simple consiste en dos poleas situadas a cierta distancia, que giran a la vez por el efecto de rozamiento de una correa con ambas poleas. Estas correas pueden ser de cintas de cuero, flexibles y resistentes .Este es un sistema de transmisión circular puesto que ambas poleas poseen movimiento circular. En base a esto distinguimos claramente los siguientes elementos:
- la polea matriz.
- polea conducida
- la correa de transmisión
RODAMIENTOS
Es
un cojinete de rodadura mecánica que funciona entre dos elementos de los cuales
uno posee un movimiento relativo respecto al otro que esta fijo, por lo que su
tarea principal es disminuir la fricción (que es la resistencia al movimiento
entre dos superficies en contacto) y garantiza sus posiciones exactas bajo
carga.
CLASIFICACIÓN
Desde
el punto de vista cinemático, pueden clasificarse en tres categorías
Rodamientos
para cargas radiales:
Pueden
soportar preferente cargas dirigidas en la dirección perpendicular al eje de
rotación
Rodamientos
para cargas axiales:
Pueden
soportar cargas que actúen únicamente en la dirección del eje de rotación. A su
vez pueden ser: rodamientos de simple efecto, que pueden recibir cargas axiales
en un sentido, y rodamientos de doble efecto, que pueden recibir cargas axiales
en ambos sentidos
Rodamientos
para cargas mixtas:
Pueden
soportar esfuerzos radiales, axiales o ambos combinados
Lubricación
de rodamientos
·
formar
una película con suficiente capacidad de carga entre las prematuras
·
depende
de la viscosidad de los lubricantes
·
depende
de la cantidad de agua que contengan los lubricantes
Tipos
de rodamientos
Rodamiento
rígido de bola
Estos
rodamientos son de uso general, ya que pueden absorber cargas radiales y
axiales en ambos sentidos, así como las fuerzas resultantes de estas cargas combinadas;
a su vez, pueden operar a elevadas velocidades
Rodamiento
de bolas a rotula
Este
tipo de rodamientos dispone de dos hileras de bolas. La pista de rodadura del
anillo exterior forma una superficie esférica común para las dos hileras de
bolas, y su centro es coincidente con el del rodamiento; por su parte, el
anillo interior tiene dos pistas de rodadura, una para cada hilera de bolas
Rodamientos
de bolas de contacto angular
Los
rodamientos de bolas de contacto angular tienen los caminos de rodadura de sus
aros interior y exterior desplazados entre sí en la dirección del eje del
rodamiento. Esto quiere decir que han sido diseñados para soportar cargas
combinadas, es decir, cargas radiales y axiales simultáneas. La capacidad de
carga axial de los rodamientos de bolas de contacto angular se incrementa al
incrementar el ángulo de contacto.
Roldanas
Las
roldanas están diseñadas para funcionar en todo tipo de pistas y para
utilizarse en accionamientos por leva, sistemas transportadores, etc. Estos
rodamientos tienen un aro exterior particularmente espeso, el cual les permite
soportar cargas de choque, reduciendo a su vez la distorsión y las tensiones de
flexión
.
Rodamientos
de sección estrecha
Rodamiento
de sección estrecha Dentro de las ruedas, los rodamientos de los cubos
sostienen el peso del vehículo. Al mismo tiempo, permiten el giro de las ruedas
y, si es necesario, la transmisión de par a la rueda. Los rodamientos de
rodillos cónicos de sección estrecha para unidades para ruedas de tracción
(como las de los cargadores de ruedas) y los rodamientos de bolas con contacto
angular de sección estrecha para unidades de accionamiento de orugas (como las
de las excavadoras) ofrecen una gran densidad de potencia. Su gran rigidez y
capacidad de carga de choque reducen las paradas de la máquina, lo que se
traduce en una mayor productividad
Rodamiento
de agujas:
Estos
rodamientos se llaman así por tener como elemento rodantes unos cilindros muy
largos con respecto a su diámetro, denominado agujas
Rodamientos
de rodillos cilíndricos:
Estos
rodamiento son desmontables, lo cual, facilita el montaje y desmontaje en su
alojamiento. Dado que los rodillos hacen contacto lineal con las pistas de
rodadura, pueden soportar grandes cargas radiales, siendo baja su capacidad de
de carga axial. Los rodillos pueden ser guiados por los rebordes del anillo
exterior o del anillo interior
Rodamientos
de rodillos a rotula:
Están
constituidos por dos hileras de rodillos en forma de tonel al igual que los
rodamientos de bolas a rotulas, la pista de rodadura del anillo exterior forma
unas superficie esférica común para las dos pistas de rodadura, una para cada
hilera de rodillos, separadas por un borde central para guiar los rodillos.
Rodamientos
de rodillos cónicos:
En
este tipo de rodamientos, los rodillos y las pistas de rodadura tienen forma
cónica. La configuración de su diseño hace que los vértices de los conos de
rodillos y pistas de rodadura se encuentren en un punto común sobre el eje del
rodamiento.
Rodamientos
de rodillos esféricos
Estos
rodamientos son excelentes para cargas radiales fuertes y empuje moderado. Su
característica e auto alineamiento interno es útil en muchas aplicaciones, pero
no se debe abusar de ello. Los elementos esféricos tiene la ventaja de ampliar
su área de contacto a medida que la carga aumenta
Rodamientos
axiales de bolas
Los
rodamientos axiales de bolas pueden ser de simple o de doble efecto. Están
diseñados para soportar únicamente cargas axiales y no deben someterse a cargas
radiales.
Los
rodamientos axiales de bolas son desmontables, es decir, la arandela de eje,
la(s) arandela(s) del soporte y el conjunto de bolas y jaula pueden montarse
por separado. Las arandelas de eje tienen un agujero rectificado para permitir
un ajuste de interferencia. El agujero de la arandela del soporte está torneado
y es siempre mayor que el de la arandela de eje.
Rodamientos
axiales de rodillos cilíndricos
Los rodamientos axiales de rodillos cilíndricos (THCRB) son adecuados
para disposiciones que deban absorber grandes cargas axiales y ninguna carga
radial. Son relativamente insensibles a las cargas de choque, de gran rigidez y
requieren un espacio axial reducido.
Rodamientos
axiales de agujas
Los
rodamientos axiales de agujas llevan una jaula rígida para guiar y retener un
gran número de agujas de forma fiable. Las desviaciones del diámetro de las
agujas de una corona están dentro de un margen de 2 µm, permitiendo que estos
rodamientos soporten cargas axiales elevadas y cargas de choque.
Rodamientos
axiales de rodillos a rótula
Los
rodamientos axiales de rodillos a rótula tienen caminos de rodadura
especialmente diseñados e incorporan un gran número de rodillos asimétricos.
Los rodillos tienen una conformidad óptima con los caminos de rodadura de las
arandelas para optimizar la distribución de la carga a lo largo de los
rodillos.
Rotulas
axiales
Las rotulas axiales se parecen a las rotulas
con contacto angular en que tienen superficies de contacto en las arandelas del
eje y del alojamiento que forman un Angulo con el eje de la rótula. Han sido
diseñadas sobre todo para cargas axiales aunque pueden absorber ciertas cargas
combinadas
Rótulas
radiales
Las
rótulas radiales tienen un aro interior con un diámetro exterior convexo
redondeado y un aro exterior con una superficie interior redondeada pero
cóncava. Su diseño las hace particularmente apropiadas para disposiciones que
han de soportar movimientos de alineación entre el eje y el alojamiento, o que
han de permitir movimientos oscilantes o inclinaciones recurrentes a
velocidades de deslizamiento relativamente bajas.
Cabezas
de articulación
Las
cabezas de articulación constan de una cabeza en forma de ojo con un vástago
integral que forma un alojamiento para una rótula. Por norma, las cabezas de
articulación están disponibles con roscas a izquierdas o a derechas, hembra
(interna) o macho (externa)
Corona
de orientación:
Trasmiten
fuertes cargas combinadas y movimientos de orientación en disposiciones con
gran diámetro. Uno o ambos aros pueden tener engranaje integral y los dos aros
tienen agujeros para los pernos de montaje. Forman una parte integral del
sistema de accionamiento. Permiten unas soluciones compactas y económicas, que
pueden reemplazar a las disposiciones de rodamientos múltiples tradicionales.
CHUMACERAS
.
.
.
.
|
CHUMACERAS DE PISO, PARED Y TENSORA EN TODAS LAS
MEDIDAS
Nota: CHUMACERAS son puntos de apoyo de ejes y
árboles para sostener su peso, guiarlos en su rotación y evitar
deslizamientos.
Las Chumaceras van algunas veces colocados
directamente en el bastidor de la pieza o máquina, pero con frecuencia van
montados en soportes convenientemente dispuestos para facilitar su montaje.
Dependiendo del montaje del árbol/eje con las
chumaceras, el material del que estén hechas las chumaceras influye o no a la
hora de su colocación, y posterior funcionamiento de toda la transmisión. Si
se consigue mantener continuamente separados el árbol y la chumacera por
medio de una capa de lubricante evitando todo contacto solido entre
superficies de deslizamiento, entonces el material del que están formados no
influye en nada sobre dicha calidad. Sin embargo, el rozamiento fluido
depende de unas condiciones de velocidad, carga y temperatura. De esta
manera, para las velocidades bajas (arranque y parada), las chumaceras giran
en sentido de rozamiento mixto cuando no seca, haciendo inevitable el
contacto directo entre las superficies de fricción.
|
http://www.banybal.com.mx/chumaceras.html
Dodge de
México
Chumaceras E-Z Kleen con alojamiento de polímero e inserto D-Lok
Chumaceras Tipo E-Extra con sellos E-Tect
Chumaceras de bolas SC/SCM/VSC
http://arisacv.com.mx/catalogo/chumaceras.php
ENGRANAJES
Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir
potencia desde una parte de unamáquina a otra. Los engranajes están formados
por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para
transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas
dentadas.
Los engranajes son, en general, cilindros
con resaltados denominados dientes, conformando ruedas dentadas, las quepermiten, cuando giran transmitir el
movimiento de rotación entre sus árboles o ejes de colocados a una distancia
relativamente reducida entre sí. Esta transmisión se realiza mediante la
presión que ejercen los dientes de
la otra rueda, estando durante el movimiento en contacto varios dientes sin
choques ni interferencias que lo impidan o entorpezcan. Los engranajes
cilíndricos pueden ser de dientes rectos, cuando éstos son paralelos al
eje de giro del cilindro, o dientes helicoidales, cuando son parte de una
hélice que envuelve a dicho eje.
Distintos materiales se utilizan
para la construcción de los engranajes pudiendo ser éstos fundición de hierro, acero, bronce, aluminio, materiales
sintéticos, como el teflón, por ejemplo, entre otros.
Debido al constante rozamiento entre
las superficies de contacto, éstas están expuestas al desgaste, motivo por el
cual son endurecidas mediante tratamiento térmico de endurecimiento superficial como es
el caso de cementado de los aceros. A los efectos de evitar el degaste, el
engrane está continuamente lubricado, lo que además lo refrigera, favoreciendo
la transmisión del movimiento a elevada velocidad. Los engranajes son
construidos mediante el fresado o tallado, de acuerdo normas específicas. Para
el cálculo de las dimensiones, resistencia y características se debe conocer
todas, número de vueltas por minuto de la rueda motora,relación de transmisión y fuerza tangencial que se debe transmitir.
El objeto de los engranajes
transmitir rotación entre ejes con una relación de velocidades anulares
constantes. Este objetivo se puede lograr también mediante otros dispositivos
como correas, ruedas de fricción, o mecanismo de barras articuladas, pero todos
ellos tienen limitaciones. Por ejemplo, las correas y ruedas de fricción no
pueden transmitir grandes potencias y los mecanismos de barras articuladas son
aplicables sólo en unos pocos casos concretos.
Los engranajes gozan de varias
ventajas: son sencillos de construir , pueden transmitir grandes potencia y
están normalizados. Por ello, son elementos muy utilizados en gran variedad de
máquinas, como reductores, cajas de cambio, diferenciales, trenes de
engranajes, entre otros.
Una de las aplicaciones más
importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento
desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un
motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje
situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una
de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocido como
engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento
del eje motor y que se denomina engranaje conducido.
CLASIFICACIÓN DE LOS ENGRANAJES
Según como los engranajes
interactúan entre sí, se les puede clasificar como:
1. Engranajes
de acción indirecta: Cuando
acciona uno sobre el otro a través de un vinculo intermedio o auxiliar, como es
el caso de los engranajes a cadena que se muestra en la figura siguiente:
Donde Z1es la rueda
conductora o motora, la cual se encuentra montada sobre un eje motor y
transmite el movimiento a la rueda conducida Z2 a través de la cadena, caso de las
bicicletas, donde la rueda de menor diámetro se denomina piñón.
2. Engranajes
de acción directa: formaos
por dos o más ruedas que engranan entre sí, directamente una con otra, como es
el caso de la figura:
A su vez estos engranajes se
clasifican según sean las prioridades de sus ejes, pueden presentar los
siguientes casos: engranajes con sus ejes paralelos, engranajes que se cortan o
se interceptan y engranajes de ejes que se cruzan.
1.) Ruedas de ejes paralelos
(cilíndricos) : se presenta para ruedas
cilíndricas que están montadas sobre ejes paralelos, pudiendo presentarse
distintos casos, según como se muestran a continuación:
a. Engranaje
cilíndricos de dientes rectos: Es
el engranaje donde la sección de corte se mantiene constante con respecto al
eje axial. Es el engranaje mas practico de fabricar y el mas antiguo. Se
utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias, a grandes
velocidades. Son utilizados 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 de trituración de caña de azúcar. Ejemplo: Máquinas sencillas
cilíndricas y funcionan sobre ejes paralelos. Los dientes son rectos y
paralelos a los ejes. El engranaje más sencillo es el engranaje recto, una
rueda con dientes paralelos al eje, tallados en su perímetro. Los engranajes
rectos transmiten movimiento giratorio entre dos ejes paralelos. Este tipo de
engranaje se dividen en:
i. Engranajes
cilíndricos de dientes rectos exteriores: ocurre cuando las dos ruedas tienen
dentado exterior e invierten el signo de la velocidad angular.
ii. Engranajes cilíndricos de dientes
rectos interiores: cuando la rueda mayor tiene dentado interior, este tipo de
engranaje mantiene el sino de la velocidad angular.
b. Piñón y cremallera: también conocidos como engranajes
interiores o anulares. Son variaciones del engranaje recto en los que los
dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda de
recordé, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser
impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con poco dientes. La cremallera (barra dentada plana
que avanza en línea recta) funciona como una rueda dentada de radio finito y
puede emplearse para transformar el giro de un piñón en movimiento alternativo
o viceversa.
El sistema de piñón y cremallera se
usa para transformar elmovimiento lineal en giratorio y viceversa, es decir,
transformar el movimiento de rotación en movimiento de traslación.
c. Engranaje
cilíndrico de dentado helicoidal: son
aquellos en donde se ha creado el antiguo entre el recorrido de los dientes con
respecto al eje axial con el fin de asegurar una
entrada mas progresiva del contacto entre diente y diente, reduciendo e ruido
de funcionamiento y aumentando la resistencia de los dientes del engranaje.
Están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación, en estos engranajes el eje se
transmite de modo igual que en los cilíndricos dentados rectos, pero con mayor
ventaja. Constituyen los engranajes mayormente utilizados en la actualidad.
Ejemplo. Cajas conductoras de automóviles.
Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque
los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un
engranaje recto. Los engranajes helicoidales sencillos tiene la desventaja de
producir una fuerza que tiende a moverse las ruedas dentadas a lo largo de sus
ejes.
Esta desventaja de producir fuerza
puede evitarse empleando engranajes helicoidales dobles, bihelicoidales con
dientes en forma de V compuestos de medio diente helicoidal dextrógiro y medio
diente helicoidal levógiro.
Los engranajes cilíndricos
bihelicoidales con hélice en sentido contrario, unidos en el sentido axial.
Pueden ser con descargas o sin descargas, dependiendo de modo de fabrica con.
Poseen las ventajas de los cilindros helicoidales se compensan entre sí. Se
utilizan mayormente en cajas reductoras en donde se desea la ventaja de bajo
unido de los engranajes cilíndricos helicoidales junto con la ausencia de
fuerzas axiales para evitarel desgaste de centrales azucaradas y
plantas de procesamiento de cemento.
2.) Engranajes de ejes que se cortan o
se interceptan (cónicos): para
este tipo de engranajes se presentan los engranajes cónicos, los que están
construidos de tal modo que si sus ejes se prologaran, ellos se encontraran en
un punto o vértice común. Sus dientes pueden ser rectos, en arco o espiral,
respondiendo en cada caso a determinadas condiciones de trabajo y trazado.
a. Engranajes
cónicos de dientes rectos: son
utilizados para efectuar una reducción de velocidad con ejes de 90º
(perpendiculares). Son utilizados en menos 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 transmisores de ejes perpendiculares en donde
existían engranajes cónicos rectos.
b. Engranajes
cónicos de dientes en espiral: son
utilizados para efectuar una reducción de velocidad con ejes de 90º
(perpendiculares). Se difieren 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 pequeño) y corona (engranaje con
mayor número de dientes) ya que más de un diente hace contacto a la vez.
Ejemplo utilización: virtualmente todas las transmisiones posteriores de
camiones y automóviles.
3.) Engranajes de ejes que se cruzan
(hiperbólicos)
a. Engranajes
hipoides: son engranajes cónicos
helicoidales utilizados cuando los ejes son perpendiculares per no están en
mismo plano, una de las aplicaciones mas corrientes del engranaje hipoide es
para conectar el árbol de la transmisión con las ruedas en los automóviles de
acción trasera. A veces se denominan de forma incorrecta engranaje en espiral
los engranajes helicoidales empleados para transmitir rotación entre ejes no
paralelos.
Parecidos a los engranajes cónicos
helicoidales, pero se diferencian en que las continuaciones los ejes del piñón
y de la corona no se cruzan en ninguno de los ejes cartesianos (x, y, z), es
decir, realmente son hiperbólicos. Se utilizan en transmisiones de maquinas
industriales y embarcaciones en donde es necesario que los ejes no estés al
mismo nivel por cuestiones de disponibilidad de espacio.
b. Engranaje
tornillo sinfín: se pueden
presentar tres casos, según sea el perfil de los dientes y filete que presenta
la rueda y el tornillo sinfín respectivamente, los cuales se indican
esquemáticamente en la figura: en la (Fig.4.14a) se tiene ambos de perfiles
cilíndricos, la (Fig.4.14b) muestra la rueda de perfil globoide y el tornillo
sinfín cilíndrico, y en la (Fig.4.14c) tanto la rueda como el tornillo sinfín
presentan perfiles globoides. La (Fig.4.14d) muestra como engranan una rueda de
perfil globoide y un tornillo sinfín cilíndrico.
c. Engranaje
helicoidal de ejes cruzados: se
emplean para conectar flechas que no son paralelos ni se interceptan. Sus
superficies primitivas son cilindros. Se tocan en un punto y tienen contacto
con desplazamiento; por esto los dientes también hacen contacto en un lugar y
tienen una componente un deslizamiento a lo largo de la hélice del diente.
TERMINOLOGIA DE LOS ENGRANAJES
RECTOS
En la siguiente figura puede
observarse claramente el desarrollo de los dientes de un engranaje cilíndrico
recto, a la vez que la nomenclatura empleada en el estudio de los engranajes.
Paso Circunferencial pc: es la distancia entre dos puntos
homólogos de dos dientes consecutivos, medido sobre la circunferencia
primitiva, siendo igual para la rueda y para el piñón, denominándose en este
caso, ruedas homólogas,
siendo por lo tanto:
Donde: D=diámetro primitivo en
pulgadas
N= numero de diente de engranaje
- Paso
Diametral en pulgadas (Diametral
Pitch) pd : es el número de dientes que
tiene un engranaje por cada pulgada del diámetro primitivo:
- Circunferencia
de fondo (interior) o de raíz, es la
circunferencia cuyo diámetro es Di,
y su radio es Ri y corresponde al cilindro en
el cual se encuentra arraigado el
diente.
- Circunferencia
de cabeza o exterior, es la circunferencia descripta por la cabeza de
los dientes, de diámetro De y radio Re.
- Ancho
de cara: es la longitud
del cliente medida axialmente. También se denomina ancho de fosa.
- Addendum
o altura de cabeza del cliente: la distancia desde el circulo primitivo
hasta el extremo exterior del cliente, medido radialmente.
a = Re – R
- Dedendum
o altura del pie del cliente (L): Es
la distancia radial desde el círculo primitivo hasta la circunferencia del
fondo del pie del cliente.
L = R– Ri
- Paso
circular (Pc): es la distancia
entre dos puntos homólogos de dos clientes consecutivos, medidos sobre la
circunferencia primitiva o de paso.
- Paso
angular (Pa): es el
espacio entre dos puntos homólogos de dos dientes consecutivos.
- Ancho
de espacio (h): es el
espacio entre el diente consecutivo, medido en circunferencia de paso.
h = P
- e
- Juego
de fondo: es el espacio
muerto que libran los puntos de los dientes de un engranaje entre los hechos
correspondientes de otro engranaje, es decir la holgura entre la punta de un
diente y la circunferencia de fondo. Y esta se mide sobre la línea de centros.
- Juego
lateral: La distancia
mínima entre el lado no motriz de un diente y el lado opuesto del diente en el
engranaje adjunto se denomina juego lateral o sea la diferencia entre el hueco
y el espesor del diente. Esto se mide sobre el círculo primitivo.
- Holgura: es la diferencia entre el
dedendum de un diente y el addendum que engrane con aquel.
- Módulo o Paso Diametral M: siendo pc un número irracional por contener
su determinación el número irracional π, lo serán también todas las dimensiones
del engranaje que son función del paso circunferencial, por lo que para
resolver este inconveniente se divide ambos miembros de la por π, obteniéndose
el módulo M, el cual se
toma como base de cálculo de los engranajes.
- Altura
del diente: es la suma h de la altura de cabeza y la
del pié del diente.
Es decir que para que dos engranajes
puedan engranar entre sí, sus módulos deben ser iguales. Para un engranaje
cualquiera, con número de dientes z = 10 y Dp = 60 mm, es el módulo M =6 mm.
- Altura
de cabeza del diente o adendo: es la altura radial a del diente, medida entre la
circunferencia primitiva y la circunferencia de cabeza o exterior.
- Altura
del pié del diente o dedendo: es la altura radiald del diente, medida entre la
circunferencia primitiva y la circunferencia de raíz.
- Espesor
del diente: es el grueso e de un diente, medido sobre la
circunferencia primitiva. Se lo toma generalmente como la mitad del paso
circunferencial.
PROPIEDADES Y FUNCIONAMIENTO DE LOS
PERFILES ENVOLVENTES
PROPIEDADES DE LA EVOLVENTE
Una
placa circular parcial B se fija en el cilindro A, alrededor del cual se
enrolla una cuerda de f que se mantiene tirante. Al punto b de la cuerda se le
considera como la punta de un tasador, y si la cuerda se enrolla y desenrolla
desde el cilindro, el punto b trazara el arco de evolvente ac sobre la placa.
El radio de la curvatura de la evolvente varia continuamente, siendo cero en el
punto a y máximo en el punto c. En el b
el radio es igual a la distancia be puesto que b gira instantáneamente
alrededor de e. Así pues, la generatriz de es normal a la evolvente en todo los
puntos de intersección y , al mismo tiempo, siempre es tangente al cilindro A.
La circunferencia sobre la que se genera la evolvente se llama circunferencia
base, en la se indica dos cuerpos de engrane (o sea, piezas bases en la que se
forman los dientes fijos en O y
O. En estos cuerpos se han trazado las circunferencia de base
cuyo radio respectivamente son Oa y OB
. Ahora imaginase que se enrolla una cuerda en sentido del reloj alrededor de
la circunferencia de base del engrane 1, y se estira bien entre los puntos a y
b y luego se enrolla en sentido contrario de reloj, alrededor de la
circunferencia de base del engrane dos. Ahora bien, si las circunferencias de
base giran en sentido contrario manteniendo tensa la cuerda, el punto g trazara
las evolventes cd en el engrane uno y ef en el engrane dos. Así, el punto de
trazo genera simultáneamente las evolventes. En consecuencia, este ultimo será
el punto de contacto y la parte de la cuerda ab será la generatriz. El punto de
contacto se mueve a lo largo de esta línea; la generatriz no cambia de posición
porque siempre es tangente a la circunferencia porque siempre es tangente a la
circunferencia de base; y como la generatriz siempre es normal a las evolventes
en el punto de contacto, se cumple el requisito para el movimiento uniforme.
Figura 05. (a) Generación de un evolvente; (b) Acción de
la evolvente.
Entre otras cosas es necesario saber como se trazan
materialmente los dientes de un par de engranes conectados. Por lo tanto lo que
interesa es dibujar los dientes de los engranes para adquirir conocimientos
acerca de los problemas que
entrañan la conexión o embonado de los dientes de dos ruedas dentadas.
En primer lugar se necesita saber como se
traza una envolvente. Se divide la circunferencia de base en partes iguales y
se trazan líneas radiales OA00 OA1,
OA2, etc. Principiando en A1 , se trazan las perpendiculares A1B1,
,A2B2, ,A3B3 ,etc. A los radios. Luego, sobre AB1 se marca la distancia A1A0: sobre A2B2 la distancia A2A0, igual al doble de
la distancia A1AO, etc. Así se obtienen los puntos por donde pasa la
envolvente.
Para analizar la acción de los dientes se procederá, paso
a paso, a trazar los dientes de un par de engranajes.
Cuando embolan dos dentadas, su circunferencias de paso
ruedan una sobre la otra sin resbalar. Se designan los radios de paso r1 y r2 y
las velocidades angulares como ω1 yω2 , respectivamente. Entonces, la
velocidad tangencial comunes la línea de paso será.
Por lo tanto, la
relación existente entre
los radios y las velocidades angulares es
En la figura 07 se describe el primer paso en el trazado
de los dientes de un par de engranes. La distancia existente entre
los centros es igual a la suma de los radios de paso. D e esta manera quedan
localizados los centros de piñón y de la rueda,o1 y o2 .
Luego se trazan las circunferencias de paso con los radios r1 y r2, que serán tangentes al punto p;
el punto de paso. Enseguida se marca la recta ab, la tangente común, por dicho
punto. Se designara el engrane 1
como impulsor (o conductor) y, como su rotación sigue el sentido contrario al
del reloj, se traza una recta cd por el punto p, a un ángulo ϕ con
respecto a la tangente comuna b. La recta cd recibe tres nombres: línea de
presión, generatriz y línea de acción, e indica la dirección en que actúa la
fuerza resultante entre los engranes. El ángulo ϕ se
llama ángulo de presión y suele tener un valor de 20 o 25°.
A continuación, sobre cada engrane se traza una
circunferencia tangente a la línea de presión. Estas serán las circunferencias
de base. Como son tangentes a la línea, el ángulo de presión determina su
tamaño. Según se indica en la figura 08, el radio de la circunferencia base
será
A continuaciones traza un
envolvente sobre cada circunferencia de base en la forma ya descrita, según se
indico en la figura 07. Esta envolvente se usara para un lado de un diente de
engrane. El adendo y el dedendo para dientes estándar del tipo intercambiable
valen 1/p y 1.25 /p, respectivamente.
Utilizando estos valores se trazan las circunferencias de
adendo y dedendo en el piñón y la rueda, como se indica en la figura 07. En seguida, en cartulina de dibujo dura o de
preferencia en una hoja de plástico transparente de 0.015 a0.020pulgadas de grueso, se
corta una planilla para cada envolvente, teniendo cuidado de situar
apropiadamente los centros de los engranes con respecto a la curva. La figura
09 es una de este tipo de plantilla.
Para dibujar un diente debe conocerse el grosor por medio
de la ecuación
Figura 10. Acción entre dientes.
Por consiguiente, el grueso del diente es
medido sobre la circunferencia de paso. Utilizando también este valor para la separación entre dos dientes consecutivos, medida a lo largo de la circunferencia de paso, se trazan tantos dientes como se deseen utilizando la plantilla después de marcar los puntos sobre la circunferencia de paso. En la figura 10 solo se trazo un diente para cada engrane. Pueden presentarse inconvenientes al dibujarlos si una de las circunferencias de base es mayor que la de dedendo. La razón es que la envolvente comienza en la circunferencia de base y no esta definida debajo de esta. Por consiguiente, al dibujar los dientes de los engranes se acostumbra a trazar como recta radial el perfil situado debajo de la circunferencia de base. Sin embargo la forma real dependerá de la clase de maquina herramienta empleada para fabricar los dientes, es decir, de cómo se genere el perfil.
La parte del diente que queda en la circunferencia de
holgura y la dedendos el entalle. La construcción termina cuando se trazan los
entalles del diente. Con referencia a la figura 10, el piñón con centro en o1 es el impulsor y gira en sentido
contrario a la del reloj. El contacto inicial tendrá lugar cuando el plano del
diente impulsor quede en contacto con la punta del impulsado. Esto ocurre en el
punto a de la figura 10, donde la circunferencia de adendo del engrane
conducido cruza la línea de presión.
A medida que los dientes embolan, el punto de contacto se
deslizara hacia arriba del diente impulsor, de manera que la punta del engrane
conductor llegara al contacto justamente antes de que termine el mismo. Por lo
tanto, el punto de contacto final estará donde la circunferencia de adendo del
engrane impulsor corta la línea de presión (pto b en la figura 10). Si se traza
otro grupo de perfiles por b , se obtendrán los ángulos de retroceso para cada
engrane, en forma semejante a como se obtuvieron los ángulos de aproximación.
La suma del ángulo de aproximación y el ángulo de retroceso de uno y otro
engrane se denomina ángulo de acción. La recta ab recibe el nombre de línea de
acción.
Puede considerarse que una cremallera es un engranaje
recto, cuyo diámetro de paso es infinito. En consecuencia tiene un número
infinito de dientes y una circunferencia de base que esta a una distancia
infinita del punto de paso. Los lados de los dientes de envolvente de unas
cremalleras rectas que, con respecto con la línea de centros, forman un ángulo
igual al de presión la figura 11 muestran una cremallera de envolvente
conectada a un piñón
Los lados correspondientes de diente de
envolvente son curvas paralelas; el paso base es la distancia fundamental y
constante que hay entre ellos a lo largo de una normal común como se indica en
la figura 11. El paso base esta relacionado por la ecuación:
Donde Pb es
el paso base
En la figura 12 muestra un piñón conectado a un engranaje
de dientes internos o de corona interior. Nótese que ambos engranajes tienen
sus centros de rotación en el mismo lado del punto de paso. Así las posiciones
de las circunferencias de adendo y dedendo, con respecto al paso están
invertidas: la circunferencia de adendo de la corona interna queda adentro de
la circunferencia de paso. Otra observación interesante se refiere al hecho de
que no se necesita que los diámetros de operación de la circunferencia de paso
de un engranaje sean iguales a los diámetro de paso de diseño respectivo de los
engranes, aunque esta es la forma en que se construyeron anteriormente. Si se
aumenta la distancia entre centros, se originan dos nuevas circunferencia de
paso de operación, con diámetros mayores porque tienen que ser tangentes entre si en el punto de paso.
Así,
en realidad, las circunferencia de paso de los engranes no intervienen si hasta
que se conectan los dos elementos.
El cambio de distancia entre centro
no influye en la circunferencia base, puesta se usaron para generar los
perfiles de los dientes. Al aumentar la distancia entre centros se incrementa
el ángulo de presión y se reduce la longitud de la línea de acción; pero los
dientes siguen siendo conjugados, el requisito la transmisión de movimiento
uniforme todavía se cumple y no se altera la relación de velocidades angulares.
TRENES
DE ENGRANES
Un
tren de engranes es cualquier colección o conjunto de dos o más engranes
acoplados. Un par de engranes, o sea, un engranaje, es por lo tanto la forma
más simple de un tren de engranes, y por lo general está limitado a una razón
de aproximadamente 10 : 1. Los trenes de engranes pueden ser simples, compuestos o epicíclicos.
Trenes
de engranes simples
Un
tren de engranes simple es aquel en el que cada flecha sólo lleva un engrane.
El ejemplo más básico de engranes aparece en la figura 06. La razón de
velocidad de un engranaje está dada por la ecuación
mv = ± r entrada / r salida (15)
Figura
22. Un tren de engranajes simples.
Potencialmente cada engranaje contribuye a la razón
general del tren, pero en el caso de un tren simple (en serie) los efectos
numéricos de todos los engranes, excepto el primero y el último, se cancelan. La razón de un tren simple es siempre
la razón entre el primer engrane y el último.
Trenes
de engranes compuestos
Un
tren compuesto es aquel en el cual por lo menos una flecha lleva más de un
engrane. Esto puede corresponder a una Disposición en paralelo o en
serie-paralelo, en vez de las puras conexiones en serie del tren de engranes
simple.
Trenes
de engranajes epicíclicos o planetarios
Los
trenes de engranajes convencionales, descritos anteriormente, son todos
dispositivos con un grado de libertad. Otra clase de tren de engranes, el tren
epicíclico o planetario es de amplia aplicación. Se trata de un dispositivo con
dos grados de libertad. Se requieren dos entradas para obtener una salida
previsible.
Los
trenes planetarios tienen varias ventajas sobre los trenes convencionales,
entre ellas están relaciones más elevadas de tren obtenibles en paquetes más
pequeños, la reversión de manera predeterminada y salidas simultáneas
concéntricas y bidireccionales, disponibles a partir de una entrada única
unidireccional.
Figura 24. Engranaje convencional Figura 25. Engranaje planetario
ANÀLISIS DE FUERZAS
Análisis de fuerzas para engranes
rectos
Antes
de iniciar el análisis de las fuerzas que actúan en los trenes de engranes se
explicara la notación que se usará. Si se asigna el número 1 al bastidor o
armazón de la maquina, el engrane de entrada se designa con 2 y los engranes
sucesivos se designaran con los números 3,4,etc., hasta llegar al ultimo tren.
Además, pueden intervenir varios ejes y, por lo general, habrá uno dos engranes
montados en cada árbol, así como otros elementos. Se designaran los ejes con
las letras minúsculas a, b, c, etc.
Con esta notación, la
fuerza ejercida por el engrane dos contra el engrane tres se representa por F23. La fuerza del engrane 2 contra
el eje a será Fa2 representará la fuerza
ejercida por el árbol a contra el engrane 2. Desafortunadamente, también será
necesario emplear subíndices pera indicar las direcciones. Las direcciones de
los ejes coordenados se indicaran de ordinario por las letras x, y yz, las direcciones radial y
tangencial por los subíndices r y t . Adoptando esta notación Ft43 es la componente tangencial de la
fuerza que ejerce el engrane 4 contra el 3.
La figura 26(a) muestra un piñón montado sobre un eje a que
gira en el sentido del reloj, a n2 rpm. Y que mueve otro engrane
montado en el eje b, a n3 rpm. Las reacciones entre dientes
conectados ocurren a lo largo de la línea de presión.
En la figura 26(b) el
piñón aparece separado de la rueda y del eje y sus efectos se han sustituidos
por fuerzas. Así Fa2 yTa2 son la fuerza y el momento de
rotación (torsión) respectivamente, ejercidos por el árbol a contra
el piñón 2.
F32 es la fuerza ejercida por el engrane
3 contra el piñón. Usando un enfoque similar se obtiene el diagrama de cuerpo
libre de la rueda (Fig. 26(c)).
Figura 26. Diagramas de un cuerpo libre para ilustrar las fuerzas que actúan entre dos engranes de un tren simple.
En la figura 2 se ha
trazado de nuevo dicho diagrama para el piñón y se han descompuesto las fuerzas
en sus componentes tangencial y radial. Ahora se definirá wt = Ft32como la carga transmitida. Esta carga tangencial es realmente
la componente útil porque la componente radial Fr32 no es efectiva, ya que no
trasmite potencia. Se ve que el momento de torsión aplicado y la carga
transmitida están relacionadas por la ecuación T= ( d/2 )*Wt en la cual se han empleado T = Ta2 yd =d2 a fin de obtener una relación
general.
Si ahora se designa la velocidad en
la línea de paso por V,
siendo V=πdn/12 y estando expresada en ft/min,
la carga tangencial puede obtenerse por la ecuación H = WtV / 33000.
La formula correspondiente en el SI es Wt = 60(10)³ H/ πdn donde: Wt = carga transmitida, KN
H = potencia, KW
d = diámetro del engrane, mm
Análisis de fuerzas para engranes
cónicos
Al determinar las cargas en el eje o árbol y
en los cojinetes de apoyo para aplicaciones de engranes cónicos, la practica
usual consiste en utilizar la carga tangencial o transmitida que ocurriría si
todas estas fuerzas se concentran en el centro o punto medio del diente. Pese a
que la resultante real ocurre en alguna parte entre el punto medio y el extremo
grande del diente, sólo se induce un error mínimo al adoptar esta hipótesis. En
el caso de la carga transmitida, esto da Wt = T/rmeddonde T es el momento de torsión y r es el radio de paso en el
centro del diente del engrane en consideración.
Las fuerzas que actúan en el centro
del diente se indican en la figura 3.
La fuerza resultante W tiene tres componentes: unafuerza tangencial Wt, una fuerza radial Wr y una fuerza axialWa.
A partir de la trigonometría de la figura se tiene.
Wr = Wt tan f cosg (16)
Wa = Wt tan f seng (17)
Las tres fuerzas Wt, Wr y Wa son perpendiculares entre sí y
se pueden utilizar para determinar las cargas en los cojinetes de apoyo
aplicando los métodos de la estática.
Análisis de fuerzas para engranes
helicoidales
La figura 4 es una vista
tridimensional de las fuerzas que actúan contra el diente de un engrane
helicoidal. El punto de aplicación de las fuerzas es el plano de paso y el
centro de la cara del engrane. A partir de la geometría de la figura, las tres
componentes de la fuerza total (normal) W del diente son
Wr = W sen f n (18)
Wt = W cos f n cos y (19)
Wa = W cos f n sen y (20)
Donde
W = Fuerza total
Wr = Componente radial
Wt = Componente tangencial (llamada
también carga transmitida)
Wa = Componente axial (conocida también
como carga axial o de empuje)
Por lo general Wt está dada y las otras fuerzas
deben calcularse. En este caso, no es difícil descubrir que:
Wt = Wt tan f t (21)
Wa = Wt tan y (22)
W = Wt / cos f n cos y (23)
Análisis de fuerzas para engranajes
de tornillo sinfín
Si se omite la fricción,
entonces la única fuerza que ejerza el engrane será la fuerza W (figura 5), que tiene tres
componentes ortogonales Wx,
Wy y Wz . De la geometría de la figura
se tiene
Wx = W cos f n sen l
Wy = W sen f n
Wz = W cos f n cos l
Ahora emplearemos los subíndices W y G para indicar fuerzas que
actúan contra el gusano o sinfín y el engrane respectivamente. Observamos que Wy es la fuerza de separación o
radial, para el gusano y el engrane. La fuerza tangencial en el tornillo es Wx, y es Wz en el engrane, suponiendo un ángulo
del eje o árbol de 90°. La fuerza axial en el gusano es Wz, y en el engrane Wx. Como las fuerzas que actúan en el
engrane son contrarias a las que actúan en el tornillo o sinfín, podemos
resumir estas relaciones escribiendo
WWt = -WGa = Wx
WWr = -WGr = Wy
WWa = -WGt = Wz
Es de utilidad emplear la ecuación
(1) y también la ecuación (2) para observar que el eje geométrico del engrane es paralelo
a la dirección x y que el eje geométrico del
tornillo es paralelo a la dirección z, y
que estamos usando un sistema de coordenadas orientado a la derecha.
En el estudio de los dientes de
engranes rectos hemos aprendido que el movimiento de un diente relativo al
diente que embona es principalmente un movimiento de rodadura; de hecho, cuando
ocurre contacto en el punto de paso, el movimiento es puro. En contraste, el
movimiento relativo entre un tornillo sinfín y los dientes de su engrane es
deslizante puro; así que debe esperarse que la fricción desempeñe un papel
importante en el funcionamiento de los engranes de tornillo sinfín.
Introduciendo un coeficiente de fricción m,
podemos elaborar otro conjunto de relaciones similares a las de la ecuación
(1). En la figura 5 vemos que la fuerza W que actúa normalmente al perfil
de los dientes del tornillo produce una fuerza de fricción Wf = m W, que tiene una componente mWcosl en la dirección x negativa y
otra componente m Wsenlen la dirección z
positiva.
Por lo tanto la ecuación (1) se
vuelve
Wx = W(cosf n senl + mcosl)
Wy = W sen f n (26)
Wz = W(cosf n cosl - m senl)
Desde luego, la ecuación (2) se
sigue aplicando. Si sustituimosWz en la tercera parte de la ecuación (2)
y multiplicamos ambos miembros por m,
resulta que la fuerza de fricción vale
Wf = mW
= mWGt / m senl -
cosf n cosl (27)
Se puede obtener otra relación útil
resolviendo la primera y tercera partes de la ecuación (2) en forma simultánea
para obtener una relación entre las dos fuerzas tangenciales. El resultado es
WWt = WGt (cosf n senl + mcosl / m senl - cosf n cosl) (28)
La eficiencia h se
puede definir utilizando la ecuación
h =
WWt (sin fricción) / WWt (con fricción) (29)
Introdúzcase la ecuación (5) con m =
0, en el numerador de la ecuación (6), y la misma ecuación en el denominador.
Después de reordenar algunos términos, se hallara que la eficiencia es
h = cosf n - m tan l /
cosf n + cot l (30)
Muchos experimentos han
demostrado que el coeficiente de fricción depende de la velocidad relativa o de
deslizamiento (Vs). En
la figura (5), VG es la velocidad en la línea de
paso del engrane y VW es la velocidad de línea de
paso del sinfín. En forma vectorial, VW= VG +
Vs ; en consecuencia, Vs = VW/cosl.
Los valores publicados
del coeficiente de fricción varían hasta un 20 %, debido indudablemente a las
diferencias en el acabado de la superficie, materiales y lubricación. Los
valores que aparecen en el diagrama de la figura (6) son representativos e
indican la tendencia general.
Figura 31. Valores representativos
del coeficiente de fricción para un engrane de tornillo sinfín.
INTERFERENCIA
El
contacto de porciones de perfiles de dientes no conjugados se denomina
interferencia. Se considerará la figura 14, que muestra dos engranes de 16
dientes cortados con el valor anticuado de 14½° para el ángulo de presión. El
engrane impulsor 2 gira en el sentido del reloj. Los puntos de contacto A y B,
respectivamente, y están situados en la línea de presión. Ahora nótese que los
puntos de tangencia de dicha línea con las circunferencias de base C y D, se
localizan por dentro de los puntos A y B. Por lo tanto existe interferencia.
Esta última se explica
como sigue. El contacto comienza cuando la punta del diente conducido toca el
flanco del diente conductor. En este caso el flanco del diente impulsor primero
hace contacto con el diente impulsado en A; Ello ocurre antes de que la parte
de evolvente del diente conductor entre en acción. En otras palabras, el
contacto ocurre por debajo de la circunferencia de base del engrane 2 en la parte
distinta de la evolvente del flanco. El efecto real es que la punta o cara de
evolvente del engrane impulsado tiende a penetrar en el flanco del diente
impulsado o a interferir con éste.
En este ejemplo, se
presenta una vez más el mismo efecto a medida que los dientes dejan de estar en
contacto. El mismo debe finalizar en D o antes. Como no finaliza sino hasta el
punto B el efecto es que la punta del diente impulsor tiende a penetrar en el
flanco del diente impulsado, o a interferir con él.
Cuando los dientes de
los engranes se producen mediante un proceso de generación, la interferencia se
elimina en forma automática porque la herramienta de corte desprende la parte
interferente del flanco. Este efecto se denomina rebaje; si es importante, el
diente rebajado quedará notablemente debilitado. Por consiguiente, el efecto de
eliminación de la interferencia por un proceso de generación de dientes
equivale a sustituir el problema original por otro.
La interferencia puede
reducirse mediante un mayor ángulo de presión. Con esto se obtiene una menor
circunferencia de base, de manera que la mayor parte del perfil de los dientes
es de evolvente.
Figura 14. Interferencia de la
acción entre dientes.
RELACIÓN DE ENGRANAJES Y NÚMERO DE
DIENTES
Las
proporciones de los dientes se establecen por el addendum, el dedendum, la
profundidad de trabajo, el claro, el espesor circular del diente y el ángulo de
presión. Además el ancho F de la cara del engranaje establece el espesor del engranaje,
medido paralelo al eje del engrane.
Para los dientes de involuta, el ANSI y la AGMA han estandarizado dentro de un número
limitado de sistemas que usan cremallera básica para la especificación. Para
los tipos no rectos y que no sean de involuta.
La razón de engranes o relación de
endentamiento es la razón entre él numero de dientes en un par endentado,
expresado como un numero mayor que 1,en donde el piñón es el elemento que tiene
el menor numero de dientes. Para los engranes rectos y helicoidales con ejes
paralelos, la razón deentre los círculos de base debe ser idéntica a los de
engrane. La razón de velocidades de los engranes es inversamente proporcional a
sus números de dientes. Solo para los engranes rectos estándar y los helicoidales
con ejes paralelos, la razón entre los diámetro de paso es igual a la razón de
engrane e inversamente proporcional a la razón de velocidades.
Las proporciones de diente para los engranes
métricos se especifican por él modulo métrico de la ISO (International Standars Organization)
en términos de la cremallera base. Las dimensiones específicas se obtienen al
multiplicar por m. La norma para engranes métricos ISO permite amplia
intercambiabilidad de los engranes métricos que concuerdan con normas particulares,
como las DIN y las JIS.
FORMADO DE LOS DIENTES DE ENGRANAJE
Existen
varios procedimientos para formar los dientes de engranes, a saber: colado en
arena, moldeo en casco o cascarón, fundición de revestimiento, colado en molde
permanente, colado en matriz y fundición centrifugada. También pueden
fabricarse mediante un proceso de metalurgia de polvos o bien formar primero,
por extrusión, una barra de aluminio con el contorno del engrane y luego
rebanarla. Las ruedas dentadas que pueden soportar mayores cargas, en relación
con su tamaño, son generalmente las de acero, y se obtienen mediante cortadores
conformadores o cortadores generadores. En el corte de conformado, el espacio
entre dientes toma la forma exacta del cortador. En el corte de generación, una
herramienta de forma distinta a la del perfil del diente se mueve con respecto
al cuerpo del engrane a modo de obtener la forma apropiada de los dientes. Uno
de los métodos más recientes y prometedores para la formación de los dientes es
el llamado formado en frío, en el que unas
matrices o dados ruedan sobre cuerpos de engranes para formar los dientes.
Los dientes de los engranes se
maquinan por fresado, cepillado o formado con sinfín y pueden ser acabados por
cepillado, bruñido, esmerilado o pulido con rueda.
La mayor parte de los procesos para corte de engranes se
pueden clasificar como de formación y o de generación. En uno de formación, la
forma de la herramienta se produce en la pieza de trabajo; en uno de
generación, la forma que se produce en la pieza depende de la herramienta y del
movimiento relativo entre la herramienta y la propia pieza mientras se efectúa
el corte. Por ejemplo, una punta giratoria blanda en un torno se puede formar
con una pieza ancha y plana que se avance en ángulo recto con el husillo del
torno, o bien, generar con una herramienta de una sola punta que se avance con
el ángulo de la punta en el soporte compuesto. En general, un proceso de la
generación es más exacto que uno de formación.
En el corte por formación para engranes, la
herramienta tiene la forma del espacio entre los dientes. Por ello, el corte el
corte de formación producirá perfiles precisos solo cuando el cortador este
hecho con precisión y el espacio entre dientes es de anchura constante, como en
los engranes de dientes rectos y helicoidales. El método de generación utilizado para engranes
cónicos rectos es análogo a l de generación con cremallera utilizado para los
engranes rectos. No obstante, en lugar de utilizar una cremallera con varios
dientes completos, el cortador tiene un solo filo recto que se mueve, durante
la generación, en el plano del diente de una corona básica conjugada al engrane
que se genera. Una corona es la cremallera entre los engranes cónicos; su
superficie de paso es un plano y sus dientes tiene lados rectos.
Las maquinas para cortar engranes cónicos
espirales funcionan en esencia como el mismo principio que las empleadas para
cortar engranes cónicos rectos; solo difieren en el cortador. El cortador
espiral es básicamente un disco que tiene varias cuchillas con lados rectos que
sobresalen de su superficie hacia un lado para formar el borde de una taza. Las
maquinas tienen medios para espaciar, retraer y producir una rodadura
generadora; si se desconectan los engranes de rodadura, se pueden cortar
engranes cónicos espirales
Limado De Engranajes
Para mejorar el acabado superficial y la exactitud del
perfil del corte de engranes rectos y helicoidales (internos y externos), se
aplica el limado de engranes, una operación de acabado de engranes de corte
libre que arranca pequeñas cantidades de metal de la superficie de trabajo de
los dientes .El limado requiere menos tiempo que el rectificado, pero por lo
general no se puede emplear en engranes con dureza mayor de 400 Brinell (42
Rockwell).
Rectificación De Engranes
En las maquinas para la rectificación de engranes rectos
y helicoidales se aplican los procesos de formación o de generación. Para la
rectificación por formación, una rueda rectificadora del tipo de disco se
acondiciona para darle la forma adecuada con un diamante sujeto en un
aditamento acondicionador especial; para cada numero
de dientes se requiere una placa divisoria especial, con ranuras en V en su
circunferencia. Al rectificar engranes helicoidales, se debe instalar un medio
para producir un movimiento helicoidal del blanco. Para la generación de
rectificación la rueda rectificadora puede ser una del tipo de disco, de doble
cono con una sección axial equivalente a la cremallera básica del sistema de
engranes .Se monta un engrane maestro, similar al que se va a rectificar, en el
husillo de la pieza de trabajo y se acopla con una cremallera maestra; para
producir la rodadura de generación se hace rodar el engrane maestro en la
cremallera estacionaria. En la decana de 1940 ,un fabricante suizo de maquinas
de herramientas introdujo en los Estados Unidos una interesante ampliación del
principio de fresado la rectificación de acabado de engranes .En la maquina se
emplea una rueda rectificadora de
gran diámetro, que se acondiciona en
su circunferencia para darle la forma de una fresa madre de involuta sin
incisiones.
Los engranajes cónicos espirales e hipoidales se pueden rectificar en las
maquinas en que se generan. La rueda rectificadora tiene la forma de taza
abocinada con Árbol Dee doble cono, de sección transversal equivalente a la superficie que constituye la
envolvente de las cuchillas del cortador giratorio.
Laminación De Engranes
El proceso de laminación en frío para la fabricación de
engranes, se introdujo en 1960,en la actualidad se
ha consagrado sin lugar a dudas como un proceso de producción para el acabado
de engranes rectos y helicoidales para transmisiones automáticas y herramientas
mecánicas; en algunos casos ,ha sustituido el laminado. Difiere del corte en
que no se arranca el metal en forma de viruta,sino que se desplaza al aplicar
una fuerte presión.
Fresado
En
este tipo de maquinado se emplea una fresa conformadora para adaptarse al
espacio entre dientes. Teóricamente es necesario utilizar un cortador distinto
para cada clase de engrane porque uno de sus 25 dientes, por ejemplo, tendrá
espacios de forma distinta a los de uno de 24. en realidad, el cambio en el
espacio no es muy grande y se ha encontrado que es posible usar ocho cortadores
para formar con exactitud razonable todo engrane comprendido entre el de 12
dientes y una cremallera. Desde luego, en cada paso se requiere un juego
especial de cortadoras o fresas.
Cepillado
En
este procedimiento los dientes se forman mediante un cortador de piñón o uno de
cremallera. El primero (Fig. 15) se mueve alternativamente en dirección
vertical y avanzalentamente, penetrando en el cuerpo de
engrane a la profundidad requerida. Cuando las circunferencias de paso son
tangentes, el cortador y el cuerpo de engrane giran lentamente después de cada
carrera o golpe de corte. Como cada diente del cortador es una herramienta de
cepillado, todos estarán cortados cuando el cuerpo del engrane haya dado una
vuelta completa.
Los lados de un diente
de cremallera del tipo evolvente son rectos. Por tal motivo, un cortador de
cremallera es un medio ara cortar exactamente dientes de engranes. Con esta
herramienta también se tiene una operación de cepillado, la cual se ilustra en
la figura 16. El cortador se mueve alternativamente y avanza penetrando en el
cuerpo del engrane hasta que las circunferencias de paso son tangentes. Luego,
después de cada golpe de corte, el cuerpo de engrane y la herramienta se corren
ligeramente sobre sus circunferencias de paso. Cuando el cuerpo de engrane y el
cortador han recorrido una distancia igual al paso circular, la herramienta
vuelve al punto de partida y el proceso continúa hasta que todos los dientes
hayan sido formados.
Figura 16. Generación de
dientes por cepillado con cortador de cremallera.
Formado Con Sinfín
En la
figura 17 se muestra la operación de referencia (hobbing). El cortador es
simplemente una herramienta (hob) con forma semejante a la de un tornillo
sinfín. Los dientes son de lados rectos, como los de una cremallera, pero el
eje cortador tiene que girar una magnitud igual al ángulo de avance para cortar
dientes de engranes rectos. Por
esta razón, los dientes generados por un cortador de este tipo tienen forma
ligeramente distinta a la de los generados por un cortador de cremallera. Tanto
el cortador como el cuerpo de engrane que se está trabajando deben girar a la
relación correcta de velocidades angulares. Luego se hace avanzar el cortador
lentamente, en dirección transversal a la cara de la pieza, hasta cortar todos
los dientes.
Acabado
Los
engranes que trabajan a altas
velocidades y que transmiten grandes fuerzas pueden estar sujetos a fuerzas
dinámicas adicionales por errores de los perfiles de los dientes. Estos errores
pueden aminorarse algo dando un acabado a dichos perfiles. Los dientes pueden
terminarse, después de cortados, por medio de rasurado o por bruñido. En el
mercado pueden encontrarse diversas máquinas para el rasurado, las cuales
cortan una película muy delgada de metal permiten lograr el perfil del diente
con una exactitud que queda entre los límites de 250 µin.
El bruñido, como el rasurado, se
aplica a engranes que se han cortado pero que no han pasado por tratamiento
térmico. En este proceso de bruñido los engranes templados con dientes
ligeramente cortados a sobremedida, se ponen a trabajar conectados con sus
correspondientes hasta que se alisan las superficies.
El rectificado y el lapeado o pulido
con ruedas se aplican a los dientes de engranes templados después del
tratamiento térmico. En la operación de rectificado o esmerilado se emplea el
principio de la generación y produce dientes muy exactos. En el lapeado, los
dientes del engrane y la rueda de pulir se deslizan axialmente y, de esta
manera, se logra una abrasión uniforme en toda la superficie del diente.
Las ruedas
dentadas, engranando entre sí, sustituyen a las ruedas de
fricción, con la ventaja de mantener la relación
de transmisión constante
para cualquier potencia, siempre que los dientes sean suficientemente
resistentes y estén construidas de forma debida (normas UNE).
Un
engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas que giran alrededor
de unos ejes cuya posición relativa es fija. En todo engranaje son necesarias,
al menos, dos ruedas dentadas; por tanto, no es correcto llamar engranaje a una
sola rueda dentada. En un engranaje de dos ruedas, se llama rueda a la de mayor
número de dientes y piñón a la de menor dientes.
Los
engranajes son mecanismos que se utilizan para la transformación de velocidades
tanto en magnitud como en dirección.
En el modo de funcionamiento habitual de un
engranaje, el piñón es el elemento que transmite el giro, desempeñando la función
de rueda conductora mientras
que la rueda
realiza el movimiento inducida por el piñón haciendo ésta el papel de rueda
conducida.
Un
parámetro fundamental de diseño de estos mecanismos es el índice de reducción.
Se denomina índice de reducción a la relación entre la velocidad de la rueda
conductora (n1) y la velocidad de la rueda conducida (n2), por lo que:
N1
I =
N2
CLASIFICACIÓN
DE LOS ENGRANAJES
·
Ejes paralelos en un mismo plano.
·
Engranajes cónico-rectos, cónico-helicoidales
o espirales.
·
Ejes que se cortan en un mismo plano.
·
Engranajes cónico-rectos, y helicoidales y
cónico-espirales.
·
Ejes que se cruzan perpendicularmente.
·
Engranajes de tornillo-sin-fin, helicoidales,
cónico-hipoides
·
Ejes que se cruzan a cualquier ángulo.
·
Helicoidales.
Todos
los tipos de engranajes citados, se resumen en las tres clases o tipos
siguientes:
·
Engranajes cilíndricos
·
Engranajes cónicos
·
Tornillo sin fin
ENGRANAJES
CILINDRICOS:
Se fabrican a partir de un disco cilíndrico
cortado de una plancha o de un trozo de barra maciza redonda Este disco se
lleva al proceso defresado,
en donde se retira material para formar los
dientes. La fabricación de estos engranajes es más simple,
por lo tanto reduce sus costos. Los engranajes cilíndricos se aplican en la
transmisión entre ejes paralelos y que se cruzan.
Rectos
exteriores o rectos. Es el
engranaje más sencillo de fabricar y el más antiguo, generalmente, para
velocidades medias.
A grandes velocidades si no son rectificados,
producen ruido más o menos importante según la velocidad y la corrección de su
tallado. Es el engranaje donde la sección de corte se mantiene constante con
respecto al eje axial. En estos tiempos se utilizan poco, ya que generan mucho ruido.
Se encuentran en las prensas de caña de
azúcar, y prensas mecánicas.
Interiores. Pueden
ser con dentado recto, helicoidal o doble-helicoidal. Engranajes de gran
aplicación en los llamados “trenes epicicloidales o planetarios”.
Helicoidales: Más silenciosos que los rectos. Se
emplean siempre que se trata de velocidades elevadas. Necesitan cojinetes de empuje
para contrarrestar la presión axial que originan. Son aquellos en donde se forma un ángulo entre el recorrido del
diente y el eje axial, con el fin de asegurar una entrada progresiva del
contacto entre diente y diente. Estos engranajes se utilizan generalmente en
las cajas reductoras, caja de velocidades de automóviles.
Doble-helicoidales: Para las mismas aplicaciones que los
helicoidales, con la ventaja sobre éstos de no producir empuje axial, debido a
la inclinación doble en sentido contrario de sus dientes. Se les denomina
también por el galicismo “á chevron”, que debe evitarse. Cumplen la función de dos engranajes
helicoidales. Poseen las ventajas de los cilíndricos helicoidales, o sea bajo
ruido y alta resistencia.
Al igual que los engranajes helicoidales se utilizan en las cajas de reducción
donde se requiere bajo ruido. Ejemplo: reductores de plantas de procesamientode
cemento.
Helicoidales
para ejes cruzados: Pueden
transmitir rotaciones de ejes a cualquier ángulo, generalmente a 90°, para los
cuales se emplean con ventaja los de tornillo-sin-fin, ya que los helicoidales
tienen una capacidad de resistencia muy limitada y su aplicación se ciñe casi
exclusivamente a transmisiones muy ligeras (reguladores, etc.).
Cremallera: Rueda cilíndrica de diámetro infinito
con dentado recto o helicoidal. Generalmente de sección rectangular.
ENGRANAJES
CONICOS:
Se fabrican a partir de un trozo de cono, formando los dientes por fresado de su
superficie exterior. Los dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes
que se cortan y que se cruzan. Los engranajes cónicos tienen sus dientes
cortados sobre la superficie de un tronco de cono
Cónico-rectos: Efectúan
la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano,
generalmente en ángulo
recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes
convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción
de velocidad con ejes en 90°. Estos engranajes generan más ruido que los
engranajes cónicos helicoidales.
Se utilizan en transmisiones antiguas en forma de reparación. En la actualidad
se usan escasamente.
Cónico-helicoidales:
Engranajes cónicos con dientes no rectos. Al
igual que el anterior se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°.
La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficie de contacto.
Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Se utilizan en las
transmisiones posteriores de camiones y automóviles de la actualidad.
Cónico-espirales:
En los cónico-espirales, la curva del diente en
la rueda-plana, depende del procedimiento o máquina de dentar, aplicándose en
los casos de velocidades elevadas para evitar el ruido que producirían los
cónico-rectos.
Cónico-hipoides:
Para ejes que se cruzan, generalmente en ángulo recto, empleados principalmente
en el puente trasero del automóvil y cuya situación de ejes
permite la colocación de cojinetes en ambos lados del piñón. Parecidos a los cónicos
helicoidales, se diferencian en que el piñón de ataque esta descentrado con
respecto al eje de la corona. Esto permite que los engranajes sean más
resistentes. Este efecto ayuda a reducir el ruido del funcionamiento. Se
utilizan en máquinas industriales y embarcaciones, donde es necesario que los
ejes no estén al mismo nivel por cuestiones de espacio.
TORNILLO
SIN FIN
Tornillo
sin fin: Generalmente cilíndricos. Pueden considerarse derivados de los
helicoidales para ejes cruzados, siendo el tornillo una rueda helicoidal de un
solo diente (tornillo de un filete) o de varios (dos o más). La rueda puede ser
helicoidal simple o especial para tornillo sin fin, en la que la superficie
exterior y la de fondo del diente son concéntricas con las cilíndricas del
tornillo. Generalmente, el ángulo de ejes es de 90º. Permiten la transmisión de potencia
sobre ejes perpendiculares. Es un caso extremo de engranajes hipoidales, ya que
esta descentrado al máximo. Se aplica para abrir puertas automáticas de casas y
edificios Poseen además un bajo costo y son autobloqueantes. Es decir que es
imposible mover el eje de entrada a través del eje de salida
El
piñón se convierte en tornillo sin fin y la rueda se denominca corona. El
número de dientes del piñón es igual al número de dientes de entradas o hilos
del tornillo.
El
tornillo sin fin generalemente desempeña el papel de la rueda conducida.Se
distinguen tres tipos:
Tornillo
sin fin y corona cilindricos: la rueda conducida es igual a la de los
engranajes cilíndricos usuales, el contacto es puntual y por lo tanto el
desgaste de ambos es rápido. Se utiliza en la transmisión de pequeños esfuerzos
y a velocidades reducidas.
Tornillo
sin fin y corona de dientes cóncavos: El
tornillo mantiene su forma cilíndrica, con sus filetes helicoidales. La rueda
está tallada de forma que sus dientes están curvados, con el centro de
curvatura situado sobre el eje del tornillo sin fin. El contacto entre lso
dientes es lineal, lo que hace que se transmita mejor el esfuerzo y por tanto
se produce menos desgaste. Se utiliza en mecanismos de reducción.
Tornillo
sin fin y corona globoidal: El
tornillos se adapta a la forma de la rueda, es poco frecuente, debido a su alto
coste de fabricación. Se utiliza en las cajas de dirección de los automóviles.
MÁQUINAS
PARA LA FABRICACIÓN DE ENGRANAJES
Se
distinguen los siguientes tipos básicos:
·
Dentadoras Pfauter:
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales y coronas.
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales y coronas.
·
Dentadoras - Mortajadoras Fellows:
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales, con dentado exterior o interior.
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales, con dentado exterior o interior.
·
Dentadoras - Mortajadoras Maag:
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales, con dentado exterior.
Para tallar engranajes cilíndricos, rectos o helicoidales, con dentado exterior.
·
Dentadoras Bilgram:
Para tallar engranajes cónicos rectos.
Para tallar engranajes cónicos rectos.
·
Dentadoras Gleason:
Para tallar engranajes cónicos helicoidales o espiroidales.
Para tallar engranajes cónicos helicoidales o espiroidales.
·
Afeitadoras Fellows y rectificadoras Maag:
Para el acabado de los flancos de los dientes o helicoidales de engranajes exteriores.
Para el acabado de los flancos de los dientes o helicoidales de engranajes exteriores.
A
continuación se puede observar las diferentes fresas que existen para fabricar
engranajes según la forma del diente
CALCULO
DE LOS DIENTES DE ENGRANAJES RECTOS, CÓNICOS, HELICOIDALES Y TORNILLOS SIN FIN.
ENGRANAJE
RECTO:
1.
Módulo
2.
Paso circular
3.
Diámetro primitivo
4.
Distancia entre centros
5.
Addendum
6.
Dedendum
7.
Espacio libre de fondo
8.
Profundidad de diente
9.
Profundidad de trabajo
10.
Espesor circular del diente
11.
Diámetro exterior
12.
Diámetro base
13.
Longitud del diente
ENGRANAJE
CÓNICOS:
Engranaje
cónico recto ð = 90°:
Z =
número de dientes
m =
módulo (se entiende siempre que es el correspondiente a la cabeza mayor del
diente)
d =
diámetro primitivo
da =
diámetro exterior
dm =
diámetro medio (en el centro de la longitud del diente)
ha =
addendum = m
hf =
dedendum = 1 25 . m
h = profundidad
del diente = 2,25 . m
s =
espesor del diente =
ð ð
ángulo de presión
b =
longitud del diente. No será nunca superior a 1/3 de la generatriz
R =
generatriz =
δ ð
ángulo primitivo
ðf =
ángulo de dedendum
ða =
ángulo de addendum
con espacio libre de fondo convergente:
para dentado normal:
con espacio libre de fondo constante:
.
.
δa =
ángulo de cara: δa = δ + ða
da =
diámetro exterior: da = d + 2 . ha cos δzv = numero de dientes virtual
Engranaje
cónico recto con ángulos de ejes ð <
90°:
Todas
las dimensiones como para los de ð = 90° menos:
Engranaje
cónico recto, con ángulo de ejes ð > 90°:
Todas
las dimensiones como para los de ð = 90° menos:
ENGRANAJE
HELICOIDAL:
Módulo
normal =
Módulo
circunferencial =
Número
de dientes = z
Addendum
= ha = mn
Dedendum
= hf = mn . 1,25.
Diámetro
primitivo = d = mz . z
Diámetro
exterior = da = d + 2 . ha
Distancia
entre centros =
Paso
normal =
Paso
circunferencial =
Paso
de hélice =
Ángulo
de hélice = ð
TORNILLO
SIN FIN:
Corona:
Tornillo
sin fin:
Lubricación de Motores Eléctricos
Jeremy Wright, Noria Corporation
Los rodamientos empleados en los motores eléctricos están en riesgo por
varios modos de falla si se implementa una estrategia incorrecta de
mantenimiento o lubricación. Esto incluye selección incorrecta de lubricante,
contaminación, falta de lubricante o sobre-engrasado. Este artículo analiza
varias estrategias efectivas para minimizar la probabilidad de que ocurran esos
modos de falla.
La mayoría de los motores eléctricos son diseñados con rodamientos
antifricción, lubricados con grasa. La grasa es la sangre de esos rodamientos,
ya que les proporciona una película de aceite que previene el dañino contacto
metal-metal entre los elementos rodantes y las pistas. Los problemas de
rodamientos representan entre el 50 y el 65 por ciento de todas las fallas de
motores eléctricos, y las prácticas deficientes de lubricación provocan la
mayoría de esos problemas. Procedimientos apropiados de mantenimiento, buena
planeación y el uso del lubricante correcto, pueden incrementar la
productividad reduciendo esos problemas de rodamientos y fallas de motor.
Fallas
Conozcamos las fallas. Conociendo los modos de falla, podemos enfocarnos
en reducirlas y hasta en eliminarlas.
Lubricante Incorrecto – Es importante utilizar la grasa correcta para
aplicaciones específicas. Reengrasar con la grasa equivocada puede llevar a
falla prematura del rodamiento. La mayoría de los proveedores de aceite tienen
grasas diseñadas específicamente para motores eléctricos, la cual es diferente
de sus grasas muti-propósitos de extrema presión (EP).
Incompatibilidad de Grasa – Las grasas se hacen con diferentes
espesantes, como el litio, calcio o poliurea. Desafortunadamente, no todas las
grasas son compatibles con las otras, incluso aquellas con el mismo tipo de
espesante. Por lo tanto, es importante que utilice la misma grasa o un
sustituto compatible durante toda la vida del rodamiento.
Carcasa del Motor Llena de Grasa – Si la cavidad de grasa está llena en
exceso y se aplica alta presión con la pistola de engrasado, el exceso de grasa
puede encontrar un camino entre el eje y la tapa interior del rodamiento y
pasar al interior del motor. Esto hace que la grasa cubra los devanados
extremos del sistema de aislamiento y puede causar fallas tanto del aislamiento
del embobinado como del motor.
Carencia de Lubricante – Hay varias posibles causas de falta de
lubricación. La primera es que no se haya agregado suficiente grasa durante la
instalación. La segunda es que se tengan intervalos de lubricación prolongados,
inapropiados. La tercera involucra la posibilidad de que el aceite se haya
separado del espesante base debido a excesivo calentamiento.
Sobre-presurizción del Alojamiento del Rodamiento – En cualquier momento
en que hay sobre-presurización en el alojamiento del rodamiento, se aplican
esfuerzos en partes que no han sido diseñadas para manejar tal presión. Tenga
en mente que una pistola estándar de engrasado manual puede producir presiones
de hasta 15,000 psi.
Sobre-calentamiento Por Exceso de Grasa – Demasiado volumen de grasa
provocará que los elementos del rodamiento batan la grasa, tratando de sacarla
de su camino. Esto da como resultado pérdidas de energía, altas temperaturas de
operación, incremento del riesgo de separación de aceite y falla del
rodamiento.
Comenzando
Para empezar, debemos tener un plan. Las siguientes sugerencias son lo
mínimo que necesita discutirse e implementarse para poner en marcha el
programa:
Haga un listado de equipo que incluya todos los activos necesarios en el
programa
Verifique el tipo de rodamientos y sellos que están instalados en ambos
lados del motor, lado libre e impulsado. Esto determinará si los rodamientos
son re-engrasables. Debe determinarse una política para el re-engrasado de
rodamientos con escudos, hallados comúnmente en los motores (algunos expertos
recomiendan no re-engrasar rodamientos con doble escudo)
Seleccione el tipo de grasa adecuado para el programa. Recuerde que una
vez que se elija un tipo y fabricante de grasa, lo mejor es no desviarse de
esta opción. Si la grasa escogida es diferente de la grasa utilizada
previamente en los rodamientos, deberá retirarse completamente la grasa vieja
del rodamiento y su alojamiento
Haga las modificaciones necesarias en los motores. Esto incluye colocar
graseras y purgas y hacerlas accesibles
Cree un conjunto de procedimientos para el mantenimiento de los motores
Desarrolle un Sistema de Mantenimiento Preventivo
Hay muchas opciones cuando se decide implementar un sistema de
mantenimiento preventivo (MP). En algunas plantas puede ser suficiente utilizar
una hoja de cálculo, mientras que en otras se necesitan sistemas dedicados
completos. La meta final es la misma. Cada motor necesita ser registrado como
un activo, dándosele la misma atención que a cualquier otro motor. Algunos
factores a incluir en el MP son: fecha de instalación, caballos de fuerza (HP),
tamaño de la montura (frame size), rpm, tipo de rodamiento y condiciones
ambientales de operación. Establecer un sistema como ese puede tomar algún
tiempo, pero una vez completado será una gran herramienta.
Determinación del Tipo de Lubricante
Al buscar un tipo de lubricante y fabricante o proveedor, hay varias
cosas a considerar. La siguiente es una lista de cualidades de una buena grasa
para motor eléctrico:
Buenas propiedades de canalización
Grados NLGI 2 a 3
Viscosidad del aceite base ISO VG 100 a 150 o más específicamente, 90 a
120 cSt a 40°C
Alto punto de goteo, mínimo 204°C (400° F)
Características de bajo sangrado, por D1742 o D6184
Excelente resistencia a la oxidación en alta temperatura
Buenas características de torque en baja temperatura
Buen desempeño antidesgaste (pero no EP)
La grasa de poliurea es popular para muchos fabricantes de rodamientos y
motores. Una significativa proporción de fabricantes de equipo también
especifican algún tipo de grasa de poliurea en su maquinaria impulsada
eléctricamente. Una grasa base poliurea es excelente para lubricar motores
eléctricos; sin embargo, su espesante no es compatible con la mayoría de los
demás espesantes. Algunos fabricantes no recomiendan hacer mezclas entre
diferentes marcas de grasas de poliurea. Instruya al taller de reparación de
motores acerca de la grasa a emplear, y asegúrese de que el tipo de grasa esté
especificado en las órdenes de compra de motores nuevos.
Determine la Frecuencia de Re-engrase
Hay varios métodos para determinar el ciclo (frecuencia) de re-engrase.
Es importante estar conciente que ningún método proporcionará una solución
mágica a los problemas de la planta. Hay múltiples tablas, cálculos y cartas
disponibles que pueden proveer un buen punto de inicio. Pueden utilizarse para
determinar cómo establecer los ciclos. El afinado final, sin embargo, debe
hacerse por el método de prueba y error. Los factores que la mayoría de las
calculadoras tienen en común son la carga, tiempo de operación, tipo de
rodamiento, temperatura, ambiente de operación y velocidad. Esta es la razón
por la que es benéfica la base de datos que se construyó.
Control del Volumen de Grasa
El control del volumen de grasa ha sido un problema permanente para la
industria, y puede ser insuficiente el solo seguir las recomendaciones del
fabricante original del equipo (OEM) para resolver este problema. Hay una
ecuación simple que toma un enfoque lógico para determinar el volumen de grasa
a aplicar. La fórmula es:
G = 0.005 x D x B
En donde G = la cantidad de grasa en gramos, D = el diámetro exterior en
milímetros y B = el ancho del rodamiento en milímetros.
Una vez que se encuentre el volumen de grasa, debe ser convertido en
bombazos de la pistola de engrase. Hay un método para obtener este número; para
esto el usuario necesitará la pistola a emplear y una báscula postal. Una vez
que encuentre la cantidad total de grasa que la pistola de engrasado aplica por
cada bombazo, etiquétela para identificar que ha sido “calibrada”. El valor
promedio es aproximadamente de 18 bombazos por cada 28 gramos (una onza) para
la mayoría de las pistolas manuales de engrasado, pero este número puede variar
en un factor de 10, así que asegúrese de calibrar cada pistola.
Uso de Instrumentos de Retro-alimentación
La retro-alimentación de los puntos de lubricación es necesaria para
verificar que el volumen y frecuencia han sido establecidos apropiadamente. Los
instrumentos de ultrasonido podrían ser la mejor herramienta disponible para
establecer la frecuencia óptima de relubricación. Un enfoque conservador es el
uso de un método de generación de frecuencia como punto de partida, y afinar
continuamente el valor obtenido con base en la retroalimentación dada por el
instrumento de ultrasonido. Del mismo modo con el volumen, el ultrasonido puede
emplearse para pulir la cantidad correcta de grasa utilizando un método
híbrido.
Procedimiento
La intención de un buen programa de mantenimiento es extender la vida en
servicio de un motor. En la mayoría de los casos, tener procedimientos de
lubricación inapropiados puede ser un impacto negativo para el programa. Un
conjunto de procedimientos básico debe incluir alguna variación de lo
siguiente:
Asegurar que la pistola de engrasado contiene el lubricante apropiado
Limpiar las áreas alrededor de los puertos de purga y engrasado
Remover el tapón de alivio o drenado
Engrasar el rodamiento con la cantidad de grasa calculada. Agregar la
grasa lentamente para minimizar la generación de presión excesiva en la cavidad
Buscar grasa saliendo por el puerto de alivio o purga. Si se bombea
excesiva cantidad de grasa al motor y no se ve grasa vieja salir por el puerto
de purga, deténgase y revise si hay grasa endurecida bloqueando el conducto
Si se efectúa el re-engrasado con el motor fuera de operación, opere el
motor hasta que la temperatura del rodamiento alcance la temperatura de
operación para así permitir la expansión térmica de la grasa. Asegúrese de que
la válvula de alivio o el tapón de purga se haya retirado durante este proceso
Permita que el motor opere a esta temperatura por un corto periodo de
tiempo para que expulse cualquier exceso de grasa antes de reinstalar el tapón
de purga o válvula de alivio
Después de que el exceso de grasa se ha purgado, reinstale el tapón de
drenado y limpie el exceso de grasa del área alrededor del puerto de alivio.
Lubricación Industrial
Clasificación de Lubricantes SAE API y ACEA
Para muchas personas resulta complicado entender las distintas
clasificaciones existentes para identificar los aceites lubricantes,
especialmente para los motores de vehículos. Dada la diversidad de marcas y
modelos de automóviles, la selección del adecuado lubricante debe considerar
aspectos técnicos que resulten en beneficios para la operación del motor. En la
actualidad, los fabricantes identifican y recomiendan los tipos específicos de
productos que deben utilizar sus vehículos manufacturados para facilidad de los
usuarios. Esta información,
generalmente, viene impresa en los manuales o en etiquetas colocadas en sitios
visibles dentro del compartimiento del motor.
También, hoy en día resulta muy fácil encontrar, en los centros de
lubricación, personas altamente capacitadas que puedan brindar asesoramiento en
esta materia. Los fabricantes de
lubricantes, generalmente, adiestran y suministran adecuada información técnica
que permiten un conocimiento pertinente para una comercialización y venta responsable
según los requerimientos para cada tipo de automóvil, en los distintos canales
de servicio y venta.
En términos generales, las clasificaciones enunciadas en el título se
refieren a formulaciones específicas que respondan con adecuado perfomance a
las condiciones técnicas y requerimientos de cada vehículo. Me ha parecido que el siguiente link explica,
razonablemente, y en lenguaje muy sencillo, el contenido sustantivo de dichas
clasificaciones. No es de nuestra
autoría ni promocionamos el sitio, apenas invitamos a su lectura por
encontrarla interesante.
ngrasando motores electricos
por Howard Penrose, SUCCESS by DESIGN
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La lubricación de motores eléctricos puede ser una práctica de
mantenimiento crucial para mejorar la confiabilidad del sistema del motor.
Desafortunadamente, una cantidad significativa de información falsa se
proporciona dentro de la industria. Por ejemplo, aquellos con una carencia del
conocimiento de cómo el trabajo de los motores y de los cojinetes promoverá a
menudo la “purga” frecuente de la grasa del motor. Esta práctica pone la
tensión indebida en el motor, reduciendo su vida y aumentando la ocasión para
la falla del cojinete y la contaminación de la bobina.
El purgar la grasa es la práctica de forzar la grasa totalmente a través
del alojamiento del cojinete hasta remover la grasa vieja y la grasa nueva
aparece en el medidor Mientras que esta práctica se realiza en ambientes
altamente contaminados, proporciona muchos peligros a la confiabilidad del
motor. Había muchas veces, como oficial de reparación de motores, que
desmontaba o localizaba las averías en una bobina o una falla del cojinete en
las cuales el motor estaba lleno de grasa. Algunos aditivos de grasa
reaccionarán con el aislamiento de la bobina o apenas proporcionarán una manta
termal, reduciendo la vida de la bobina, cuando la grasa purgada gotea a través
del cojinete o del casquillo del cojinete y sobre la bobina, aun cuando el
escape de la grasa está abierto.
La lubricación del cojinete, por otra parte, es la práctica de agregar
bastante grasa para tener en cuenta la lubricación de las superficies de la
fricción del cojinete y el retiro eventual de contaminantes de la cubierta de
la grasa. El propósito de este artículo es proporcionar una descripción y una
dirección para la lubricación apropiada de cojinetes.
Como trabajan los cojinetes?
El tipo más común de cojinete es el cojinete clasificado AFBMA-7 C-3.
C-3 se relaciona con las separaciones internas de las superficies del cojinete.
En la mayoría de los cojinetes clasificados para motor, hay una separación de
3-5 mils (milésimos de una pulgada) por donde fluye la lubricación para reducir
la fricción y el desgaste de las superficies trabajadas en la máquina. El cojinete
en sí, consiste en una carrera interna, una carrera externa, esferas, y una
jaula que distribuya uniformemente las esferas. Los cojinetes comunes se
diseñan para permitir una carga radial con un cierto cargamento axial limitado.
Todos los cojinetes se lubrican con aceite.
La grasa, por sí misma, es una esponja de aceite. La parte de la base
(esponjosa) de la grasa varía dependiendo del fabricante, de la temperatura,
del ambiente, y de la preferencia del usuario. La grasa sostiene al aceite en
suspensión y permite que éste fluya durante la operación. Las compresas de
aceite entre las esferas del cojinete, carreras internas y externas, y la
jaula, reducen la fricción. Los rodamientos de balines tienen pequeñas,
microscópicas superficies ásperas en las bolas; estas superficies mueven el
aceite, sosteniéndose a las esferas durante la operación.
Cuando se agrega demasiada grasa, la grasa se comprime en la superficie
del rodamiento, aumentando la presión y dando como resultado; calor. Poca grasa
hace que la fricción superficial aumente, dando por resultado calor. En
cualquier caso, una vez que el ruido es perceptible, el rodamiento ha fallado.
La reducción de ruido por la lubricación requiere de grasa excesiva, poniendo
en peligro el motor, y dando al técnico la seguridad falsa de ampliar la vida
del motor que, en realidad, daño adicional le está ocurriendo a la máquina.
Los cojinetes también pueden tener protectores o sellos. Los protectores
del cojinete son las guarniciones de metal que tienen separaciones pequeñas
entre la carrera interna del cojinete y entran en contacto con la carrera
externa de cualquier lado de las esferas y de la jaula. Las separaciones
pequeñas cerca de la carrera interna permiten que un poco de aceite y grasa se
muevan en las piezas móviles del cojinete, pero evitan que las partículas de
gran tamaño pasen hacia el cojinete que potencialmente puede ser perjudicial en
las superficies trabajadas de la máquina. Los cojinetes sellados tienen
superficies selladas que rozan la carrera interna, mientras que los cojinetes
sellados “sin contacto” tienen tolerancias extremadamente cercanas entre la
superficie del sello y la carrera interna que previenen partículas debajo de
varios milésimos de una pulgada. Sellados, y algunos blindados, a estos
cojinetes se les refiere como cojinetes no engrasables.
Cuales son algunas precauciones al engrasar un motor?
Al engrasar motores eléctricos, hay un número de precauciones que se
deben de considerar:
• Cuando los motores
eléctricos son manufacturados, o reparados, la grasa se puede acomodar en
lugares de los motores que no son susceptibles a la grasa. El surtidor debe
poder proporcionar la confirmación que el motor puede ser engrasado.
• Los motores eléctricos se
deben desenergizar y cerrar (LOTO) antes de engrasar.
• No debe de haber pintura en
los compartimientos de la grasa.
• La pistola promedio de
grasa deberá introducir 1 onza por cada 23 golpes.
• Tenga cuidado con la
compatibilidad de la grasa (Vea la Tabla 1—Compatibilidad de la Grasa). Los aditivos
en algunas grasas no se mezclan bien y pueden causar que la grasa se
solidifique o se vuelva liquida.
¿Cuál es el procedimiento apropiado para engrasar?
Lo que sigue es el procedimiento estándar para engrasar los rodamientos:
Limpie la grasa de la guarnición de la presión; limpie la suciedad,
desechos, y la pintura alrededor de la entrada del depósito de la grasa. Esto
evita que objetos ajenos entren en la cavidad de la grasa.
Quite la tapa del deposito de la grasa e inserte un cepillo lo más hondo
posible. Esto quitará cualquier grasa endurecida. Quite el cepillo y limpie
cualquier grasa.
Agregue la grasa como se muestra en la Tabla 2.
Permita que el motor funcione por aproximadamente 30-40 minutos antes de
colocar la tapa del depósito de grasa. Esto reduce las oportunidades de que se
desarrolle presión en el alojamiento del rodamiento.
¿Qué tan frecuente se deben de engrasar los rodamientos?
Los rodamientos se deben de lubricar en un promedio como se muestra en
la Tabla 3. El medio ambiente operacional y por el tipo de grasa utilizado
pueden ser factores para que se necesiten servicios de lubricación más
frecuentes.
Se recomienda que el tipo de grasa usado en cada motor esté registrado
para evitar alguna falla prematura del rodamiento. En muchos casos, es posible
estandardizar el tipo de grasa usado en la mayoría de motores. Es también buena
práctica informar a su taller de reparación, el tipo de grasa que utiliza, en
caso de que la grasa estándar usada por el taller de reparación difiera con su
grasa estándar.
Como podemos medir la cantidad de grasa recomendada en la Tabla 2?
La mayoría de pistolas lubricantes, o de grasa, informarán de la
cantidad de grasa que proporcionan “por bombeo.” Por lo tanto, muchas de las
tablas que he utilizado en el pasado han presentado la información en
mililitros u onzas líquidas. La llave a recordar es que las tablas representan
una pauta para la lubricación mientras que cada fabricante de motor puede tener
dimensiones levemente diversas para el alojamiento de la grasa.
¿Porqué un motor debe de ser desenergizado antes de lubricarlo?
Puede ser que usted espere que mi respuesta sea terminante “para la
seguridad.” Sin embargo, hay varias razones. Uno, por supuesto, es seguridad
del personal. La mayoría de instalaciones de motores eléctricos requieren que
los trabajadores se acerquen a los componentes que rotan de la maquinaria o del
motor, proporcionando una condición peligrosa.
En los EE.UU., la Oficina de Administración de la Seguridad y Salud
Ocupacional tiene políticas específicas sobre la maquinaria rotatoria, algunas
de las cuales se tienen que pasar por alto para engrasar el motor. ¿Es una
preocupación verdadera? Sí; más adelante en mi carrera de servicio de campo, un
compañero de trabajo perdió un brazo en un ventilador grande mientras que él
trabajaba en un motor eléctrico varios pies lejos de ahí. He observado los
objetos que eran arrebatados fuera de las manos del personal del mantenimiento
mientras que trabajaban en los motores (para proteger al inocente, no
proporcionaré su nombre).
Una forma de evitar esto, es utilizar una línea de grasa de una
localización segura al motor. Si usted hace esto, cerciórese de llenar la línea
en la instalación inicial de modo que usted no fuerce el aire en la cavidad de
la grasa y no lo fuerce fuera de la grasa a través de ningún tapón de desagüe o
en las bobinas del motor. Usted deseará examinar la línea para asegurarse de
que la grasa no se ha endurecido dentro de ella, haciéndole poner la grasa
usada en el alojamiento. También hay otro tema a considerar ¿La maquinaria esta
diseñada para ser lubricada mientras que está funcionando? Algunos componentes
y sellos pueden actuar como bombas de grasa, enviado la grasa hacia el motor y
las bobinas durante el engrasado mientras el motor está funcionando Así pues,
hay seguridad en el equipo que se debe considerar. Si usted ha tratado el tema
de la “grasa bombeada” con el fabricante, las líneas de engrasado son una
opción.
La mayoría de las instrucciones de mantenimiento de los fabricantes de
equipo que he revisado, mantienen la recomendación que los motores sean
engrasados cuando el equipo este desenergizado. La razón primaria: Evitar una
demanda. Y, con ésa, mantengo mis recomendaciones originales.
¿No usando un cepillo para quitar el exceso de grasa causa la
contaminación del depósito del cojinete?
Sí, puede, si no es hecho correctamente o con un cepillo limpio. El
propósito para usar el cepillo es más importante, y trataremos eso pronto. Sin
embargo, una de las razones de usar un cepillo limpio es que cualquier pieza
que venga del cepillo será probablemente los filamentos del cepillo que puede
ser visto y ser quitado. También, un cepillo tiene una tendencia a sacar la
grasa con las cerdas, mientras que el palillo u otro dispositivo llevarán grasa
seca o contaminada al cojinete.
La razón más importante de usar el cepillo es simple. Usted debe quitar
la grasa endurecida del tapón de desagüe, si no, usted también puede dejar la
grasa en ese lugar. La grasa llegará al motor y causará una acumulación de la
presión dentro del depósito que puede dañar al cojinete.
¿Son estas nuevas pistolas (y accesorios) de grasas ultrasónicas y
basadas en vibración, dañinas a los motores?
Esta pregunta, y sus variaciones, se presentan como la preocupación
número uno así como el tópico de mucha literatura de los fabricantes que me han
enviado. Nuestra compañía es fabricante de bombas sumergibles; nuestros
cojinetes se engrasan en la fábrica para que se mantengan así durante la vida
del equipo, así que no tengo ninguna necesidad de esta literatura. Esta
pregunta es probablemente la que he de considerar más, teniendo amigos y
aliados en las compañías que fabrican estas tecnologías.
Cada uno de estas tecnologías depende en la energía perdida—energía
sonora para el ultrasonido y de contacto para la vibración. Cuando la pérdida
de energía en el ruido o vibración (contacto) de un cojinete en funcionamiento
aumenta, significa que las primeras etapas en la falla del cojinete se acercan.
La práctica común ha sido siempre agregar la grasa a un cojinete audiblemente
ruidoso para callarlo, y estas tecnologías son una extensión de esa forma de
pensamiento.
Mientras que un cojinete es audiblemente ruidoso, seguramente ha
fallado; uno que no hace todavía ruido también está en camino con la energía
que viene de imperfecciones en las superficies de las esferas, de la jaula, y
de los anillos internos y externos. Añadiendo grasa hasta que este ruido es
reducido significa que se están amortiguando las superficies, que requiere una
cantidad substancial del medio de la grasa (la parte esponjosa que sostiene el
lubricante actual—aceite) para estar dentro de las piezas móviles del cojinete.
Esto causa un efecto que humedece la energía del contacto, reduciendo la
vibración de contacto o ruido. Consecuentemente, usted está ampliando la vida
del cojinete levemente pero también está haciendo que el cojinete tenga que
trabajar más difícilmente, arando a través de la grasa (estoy asumiendo que
estos dispositivos le detienen antes de excederse o derramar la grasa).
Mientras que no he visto ningún reporte de los fabricantes de motor o
cojinetes que demuestren resultados positivos o negativos de estos
dispositivos, mi preocupación solamente es que el engrasar, por la definición,
debe ser hecho mientras que el motor está funcionando y usted debe poder
conseguir estar cerca de los componentes que rotan para poder engrasar. En este
caso, debo confiar en mi información anterior, engrasar mientras el equipo está
funcionando.
Tipos de bandas
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Banda
HI POWER II
Las bandas
Hi-Power II han sido diseñadas para compensar los efectos que se presentan
siempre que una banda en V se "vence" sobre una polea. Las paredes
laterales cóncavas llenan la ranura de la polea logrando un contacto uniforme
con ella. Usualmente las bandas en V de lados rectos se comban concentrando
el desgaste en las partes combadas, acortando su duración. La parte superior
arqueada da más fuerza a las cuerdas tensoras para prevenir
"aflojamiento" y distorsión, de tal forma que operen en el mismo
plano para soportar la carga uniformemente alargando la duración de la banda.
Se recomiendan por su óptimo y confiable rendimiento en aplicaciones de
servicio pesado, ya sea en bandas individuales o múltiples en secciones A, B,
C, D y E.
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Banda
TRI POWER
Este tipo de
bandas proporcionan un óptimo funcionamiento en transmisiones industriales de
servicio pesado y transmiten la misma potencia que las bandas en V
convencionales correspondientes a las secciones A, B y C. Son particularmente
adecuadas para transmisiones con poleas de diámetros pequeños donde las
bandas de construcción recubierta no son recomendables. Las ranuras
especiales de esta banda reducen el esfuerzo de flexión, en especial en
transmisiones donde las bandas operan en poleas de diámetro más pequeño. El
diseño de las ranuras es tal que distribuye uniformemente los esfuerzos y con
ello contribuye a disipar el calor debido a la rapidez de las flexiones.
Tienen partes de tensión robustas para dar resistencia adicional, es decir
superior a la fatiga y a las caras de choque. Los bordes de las bandas Tri
Power se cortan con toda precisión en dimensiones exactas para asegurar un
ajuste uniforme a los lados de las ranuras de la polea. Son resistentes al
calor y a la grasa.
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Banda HI power II Power
band
Las bandas Hi
Power II power band están desarrolladas y patentadas por Gates para aquellas
transmisiones que están sujetas a cargas pulsantes o cargas de choque
extremas. Una banda Hi Power II power band funciona como si se tratara de
varias bandas en V, ofreciendo sus mismas ventajas, así como la rigidez
lateral adicional para eliminar los problemas que se presentan cuando las
bandas se sueltan, se voltean o se salen de la transmisión proporcionándole
un servicio duradero sin problemas y adecuado para aplicaciones difíciles.
Esta se fabrica uniendo dos o más bandas en V con una banda transversal de
unión de gran resistencia. Estas bandas no pueden voltearse ni saltarse dada
la rigidez lateral que hace que la banda opere en línea recta entrando en las
ranuras de la polea uniformemente. Las bandas operan en poleas estándares de
banda en V y pueden usarse en juegos coincidentes siempre y cuando se
proporcione el número exacto de bandas unidas que se necesitan para la
transmisión respectiva.
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Banda súper HC
Las bandas super
HC combinan modernos materiales de alta capacidad con el revolucionario corte
transversal angosto promovido por Gates. Pueden triplicar la potencia
transmitida por las bandas convencionales en el mismo espacio de transmisión
o la banda potencia con la mitad o dos terceras partes del espacio
disponible. En muchos casos las bandas super HC se pueden reponer el alto
mantenimiento de las cadenas y engranajes de las transmisiones. Estas bandas
compensan los efectos que se producen cuando la banda se vence sobre la
polea. Las paredes laterales cóncavas llenan la ranura de la polea logrando
un contacto uniforme con ella. Usualmente las bandas en V de lados rectos se
comban concentrando el desgaste en las partes combadas acortando su duración.
La parte superior arqueada da más fuerza a las cuerdas tensoras para prevenir
aflojamiento y distorsión de tal forma que operen en el mismo plan para
soportar la carga uniformemente alargando la duración de la banda.
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Banda super HC Power Band
Las bandas super
HC Power Band recubiertas o con ranuras moldeadas fueron desarrolladas para
usarse cuando:
Las bandas super
HC power band se fabrican uniendo dos o más bandas en V con una banda
transversal de unión de gran resistencia. Se flexiona con la misma facilidad
que las bandas en V múltiples en las poleas, pero la banda de unión previene
que se doble lateralmente. Estas bandas operan en poleas estándares de banda
en V. Las bandas super HC power band utilizan los principios de acuña miento
o calce, tensión y fricción de la transmisión en banda en V, operando sin
deslizamientos a baja tensión y cargas bajas.
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- BANDAS REDONDAS
Las
bandas redondas se utilizan en transmisiones de poca potencia, como maquinas de
oficina y enseres domésticos. Debido a la simetría de una sección redonda, es
muy sencillo trabajar con ejes múltiples u oblicuos, por lo que pueden ser
útiles en aparatos con transmisiones complicadas.
BANDA
DENTADA DUAL
La
mayoría de los fabricantes ofrecen también bandas con dientes en la superficie
interior y en la exterior, que permiten transmitir movimientos por ambos lados
de la banda, tal y como se muestra en la figura No. 5
- BANDAS ESLABONADAS
La
banda eslabonada puede cubrir ampliamente y en forma satisfactoria la mayoría
de los requerimientos industriales de bandas en "V".
Absorben
hasta el 90% de la vibración, alargando así la vida útil de los demás
componentes de la transmisión, mejorando también la calidad del trabajo.
Las
bandas eslabonadas pueden ajustarse a cualquier longitud y adaptarse en
cualquier transmisión con poleas en "V".
También
pueden hacerse juegos de bandas perfectamente hermanadas con solo contar
exactamente el número de eslabones de cada banda, esto entre otras cosas ayuda
a reducir considerablemente el espacio y costo de inventarios.
- BANDAS
DENTADAS
Las
bandas dentadas moldeadas son la mejor y más rentable alternativa para la
transmisión de potencia con banda en V.
El
diseño de las ranuras moldeadas ofrece una disipación inmediata del calor
generado durante la operación de las transmisiones, pueden circular con
facilidad sobre poleas de diámetros pequeños, y ofrecen mayor vida útil que las
bandas tradicionales de la competencia.
- BANDAS NERVADAS O PILI V
Estas
bandas se utilizan para el transporte inclinado de material a granel de tamaño
medio y grande, permitiendo la evacuación de agua gracias a que los nervios no
se cierran. Los recubrimientos estándar son anti abrasivos, resistentes a los
agentes atmosféricos y con un rango de temperatura de trabajo desde -20º a
+70ºC, aunque este recubrimiento podría ser particularizado según necesidades.
El perfil del nervio permite un transporte con inclinación de hasta 30º, además
el paso de dicho nervio ha sido estudiado para que no dañe los tambores de
retorno.
CADENAS
Una
cadena es un componente confiable de una máquina, que transmite energía por
medio de fuerzas extensibles, y se utiliza sobre todo para la transmisión y
transporte de energía en los sistemas mecánicos. La función y las aplicaciones
de la cadena son similares a la de una correa.
La
cadena de rodillo de acero está formada por una serie de piezas de revolución
que actúan como cojinetes, estando situadas cada conjunto a una distancia
precisa del otro mediante otras piezas planas llamadas placas. El conjunto
cojinete está formado por un pasador y un casquillo sobre el que gira el
rodillo de la cadena. El pasador y el casquillo son cementados para permitir
una articulación bajo presiones elevadas, y para soportar las presiones
generadas por la carga y la acción de engrane impartida a través de los rodillos
de cadenas, generalmente las placas exteriores e interiores se someten a un
proceso de templado para obtener una mayor tenacidad.
Hay
muchas clases de cadena, por ello es conveniente clasificar cada tipo de cadena
por el material utilizado en su composición o por el método de construcción de
ellas.
Tipos de cadenas
Cadena de transmisión
De
acuerdo a la Guía de cadenas, una cadena de transmisión es un tipo de cadena
industrial y una cadena de rodillos pertenece a la familia de estas cadenas. La
cadena de rodillos se compone de enlaces de pines, enlaces de rodillos, que
conectan discos de enlace y escobillos. Un buen ejemplo de una cadena de
rodillos puede encontrarse en una bicicleta, motocicleta o en un motor, aunque
la estructura básica de todas las cadenas de rodillos deben modificarse para
adaptarse para lo que se están utilizando.
Cadenas transportadoras
Las cadenas transportadoras son cadenas de
rodillos con accesorios especiales añadidos, de acuerdo a la Guía de cadenas.
Las cadenas transportadoras pueden modificarse con el fin de operar sin
lubricante o en ambientes hostiles, a pesar de que se utilizan comúnmente en
cintas transportadoras y escaleras mecánicas. Estas cadenas transportadoras
también se utilizan en aplicaciones de cadena ATC. Según la Guía de cadenas,
estas cadenas se utilizan en los cambiadores automáticos de herramientas en
equipos industriales y funcionan haciendo girar un disco que puede almacenar
hasta 30 herramientas al mismo tiempo. Otros ejemplos de
cadenas transportadoras incluyen cadenas transportadoras de precisión, cadenas
de superficie y cadenas de flujo libre.
Las cadenas de listón de banda
Las
cadenas del listón de banda también están en la familia de la cadena
transportadora, de acuerdo con Manufacturing Talk. Autarky Automation introdujo
la cadena CSFL en el mercado, un tipo de cadena de listones de banda, en
octubre de 2008. La CSFL permite diferentes longitudes de cadena para que se
unan fácilmente sin herramientas y se mantengan seguros tanto en los estados de
tensión como de holgura. Según Manufacturing Talk, las cadenas de listón de
banda pueden utilizarse en rutas circulares o en casos en los que la cadena
tiene que subir o bajar.
Las cadenas troqueladas, son las más utilizadas ya que sus diversos tipos que existen pueden encontrarse de todas las formas o necesidades que se esté buscando, ya sea en fuerza, peso, precio, etcétera.
En general, las cadenas fundidas son ideales en transportadores que no requieren mucho esfuerzo debido a su precio y fácil ensamble.
Al tener una combinación de eslabón de fundición con placas laterales hace que las cadenas combinadas tengan un compromiso ideal entre fuerza, estabilidad y precio.
Cadenas ROSH,
fabrica cualquier
tipo de cadena de diseño especial en donde se puedan combinar cualquiera de los
tres principales tipos de cadenas de ingeniería de acuerdo a las necesidades de
sus clientes.
Cadenas Industriales
La palabra cadena se ha utilizado para referirse a un objeto constituido por una serie de eslabones, generalmente metálicos, enlazados entre sí.
Existen dos tipos de cadenas industriales:
• Las cadenas de transmisión sirven para trasmitir movimiento de un mecanismo a otro, generalmente a través de engranajes.
• Las cadenas transportadoras llevan prácticamente cualquier tipo de objeto de un lado a otro.
La palabra cadena se ha utilizado para referirse a un objeto constituido por una serie de eslabones, generalmente metálicos, enlazados entre sí.
Existen dos tipos de cadenas industriales:
• Las cadenas de transmisión sirven para trasmitir movimiento de un mecanismo a otro, generalmente a través de engranajes.
• Las cadenas transportadoras llevan prácticamente cualquier tipo de objeto de un lado a otro.
Funciones de las piezas de cadena
Placa exterior e interior
La
placa es un componente que soporta la tensión que se ejerce en la cadena. Estas
generalmente están sometidas a cargas de fatiga y acompañado a veces por
fuerzas de choque. Por lo tanto, la placa debe tener no solamente gran fuerza
extensible estática, sino que también debe soportar a las fuerzas dinámicas de
las cargas de choque. Además, la placa debe soportar condiciones ambientales,
las que podrían provocar por ejemplo, corrosión, abrasión, etc.
Pasador
El pasador está conforme a las fuerzas que se
ejercen sobre ella y de flexiones transmitidas por la placa. Este a su vez
actúa junto al casquillo como arco de contacto de
los dientes del piñón, cuando las flexiones de la cadena se ejercen durante el contacto con el piñón. Por lo tanto, las
necesidades el pasador deben soportar toda la fuerza de transmisión,
resistencia a la flexión, y también deben tener suficiente resistencia contra
fuerzas de choque.
Casquillo
El
casquillo es de estructura sólida y se rectifican si son curvados, con el
resultado que dan una base cilíndrica perfecta para el rodillo. Esta
característica maximiza la duración del rodillo en condiciones de alta
velocidad y da una seguridad más consistente de la placa interior sobre el
casquillo.
Rodillo
Además,
la superficie interna del rodillo constituye una pieza del cojinete junto con
la superficie externa del buje cuando el rodillo rota en el carril. Por lo
tanto, debe ser resistente al desgaste y todavía tener fuerza contra choque,
fatiga, y la compresión.
la cadena del hierro fundido es parte del
equipo que se utiliza en el tratamiento del
agua; la cadena forjada se utiliza en los transportadores superiores para las
fábricas de automóviles.
Dado
el extenso tipo de cadenas nos centraremos en los últimos dos nombradas
anteriormente: la "cadena de acero" especialmente el tipo llamado
"cadena del rodillo," que pertenece al grupo de mayor producción
mundial, y la "cadena plástica." La mayor parte, nos referiremos a la
"cadena del rodillo" simplemente como "cadena."
NOTA: La cadena del rodillo es una cadena que
tiene una placa interior, placa exterior, casquillo, pasador y rodillo como se
muestra en la figura Nº1.
Clasificaremos las cadenas según sus
aplicaciones, que se pueden dividir ampliamente en seis tipos:
1. Cadena de la transmisión de energía.
2. Cadena pequeña del transportador de paso largo.
3. Cadena del transportador de precisión.
4. Cadena superior.
5. Cadena de flujo.
6. Cadena grande del transportador de paso largo.
2. Cadena pequeña del transportador de paso largo.
3. Cadena del transportador de precisión.
4. Cadena superior.
5. Cadena de flujo.
6. Cadena grande del transportador de paso largo.
El primero se utiliza para la transmisión de
energía, los otros cinco se utiliza para el transporte. En la sección de los
usos, describiremos las aplicaciones y las características de cada tipo de
cadena siguiendo la clasificación antes dicha.
INTEGRANTES
JUANLUIS TORRES LOPEZ
JUAN VAZQUEZ MORALES
CRISTIAN TORREZ MACIAS
JESUS SANDOVAL ORTIZ
VICTOR RUBEN VELOZ MARTINEZ
