engranes
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ENGRANES
DISEÑO DE ELEMENTOS DE
MÁQUINAS TORRES HERNANDEZ FRANCISCO JAVIER
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Algunos ejemplos de usos son Prensas, máquinas herramientas,manejo de material, sistemas de alimentación, aplicaciones
marinas, entre otros.
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Engranes RECTOS
En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en
sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea queambos ejes giren en el mismo sentido seintroduce una rueda dentada denominada 'ruedaloca' entre el engranaje impulsor o motor y elimpulsado. En cualquier sistema de engranajes,
la velocidad del eje impulsado depende delnúmero de dientes de cada engranaje.
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Engranes RECTOS
Rectos exteriores o simplemente
rectos
Es el tipo de engranaje más simple ycorriente, generalmente, para velocidades
medias.
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Engranes RECTOS
Interiores
Pueden ser con dentado recto, helicoidal odoble-helicoidal. Engranajes de granaplicación en los llamados “trenes
epicicloides o planetarios”.
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Engranes RECTOS
Helicoidales
Más silenciosos que los rectos. Se empleansiempre que se trata de velocidades
elevadas. Necesitan cojinetes de empuje
para contrarrestar la presión axial queoriginan.
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Engranes RECTOS
Doble-helicoidales Para las mismas aplicaciones que los
helicoidales, con la ventaja sobreéstos de no producir empuje axial,
debido a la inclinación doble ensentido contrario de sus dientes.
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Engranes RECTOS
Helicoidales para ejes cruzados Pueden transmitir rotaciones de ejes a
cualquier ángulo, generalmente a 90°, paralos cuales se emplean con ventaja los de
tornillo-sin-fin, ya que los helicoidales
tienen una capacidad de resistencia muylimitada y su aplicación se ciñe casiexclusivamente a transmisiones muy
ligeras (reguladores, etc.).
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Los engranajes cónicos, así llamados por su forma,tienen dientes rectos y se emplean para transmitirmovimiento giratorio entre ejes no paralelos
Se utilizan para transmitir movimiento entre ejesperpendiculares, aunque también se fabrican formando
ángulos diferentes a 90 grados.Se trata de ruedas dentadas en forma de troncos decono, con dientes tallados en una de sus superficieslaterales. Dichos dientes pueden ser rectos o curvos
(hipoides), siendo estos últimos muy utilizados ensistemas de transmisión para automóviles.Se fabrican a partir de un trozo de cono, formando los
dientes por fresado de su superficie exterior. Los dientespueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de
engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se
Engranes cónicos
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Engranes cónicos
Cónico-rectos.
Efectúan la transmisión de movimiento deejes que se cortan en un mismo plano,
generalmente en ángulo recto, por medio desuperficies cónicas dentadas. Los dientes
convergen en el punto de intersección de losejes.
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Cónico-helicoidales
Engranajes cónicos con dientes norectos
Engranes cónicos
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Engranes cónicos
Cónico-espirales En los cónico-espirales, la curva del diente
en la rueda-plana, depende delprocedimiento o máquina de dentar, apli
cándose en los casos de velocidadeselevadas para evitar el ruido que producirían los cónico-rectos.
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Engranes cónicos
Cónico-hipoides Para ejes que se cruzan, generalmente en
ángulo recto, empleados principalmente enel puente trasero del automóvil y cuya
situación de ejes permite la colocación decojinetes en ambos lados del piñón..
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Materiales
Los materiales usados paraengranajes helicoidales son
los mismos que se usan paralos demás tipos, es de
consideración las cargasaxiales y flexionantes
generadas en los engranajespara la selección de losmateriales.
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MaterialesGRUPO DE MATERIAL DENOMINACIÓN SEGÚN DIN
Fundición Laminar
DIN 1691
GG 20
GG 26
GG 35
Fundicón Lobular DIN 1693
GGG 42
GGG 60GGG 80
GGG 100
FundicIón Gris
DIN 1692
GTS 35
GTS 65
Acero Fundido
DIN 1681
GS 52
GS 60
Acero de Construcción
SIN 17100
St 42
St 50
St 60
St 70
Acero Bonificado
DIN 17200
Ck 22
Ck 45
Ck 60
34 Cr 4
37 Cr 4
42 Cr Mo 4
34 Cr Ni Mo 6
Acero Bonificado
DIN 17100
(endurecido por inducción)
Ck 45
37 Cr 4
42 Cr Mo 4
Acero BonificadoDIN 17200
(nitrurado)
Ck 4542 Cr Mo 4
42 Cr Mo 4
Acero de Nitruración 31 Cr Mo V 9
Acero de Cementación
C 15
16 Mn Cr 5
20 Mn Cr 5
20 Mo Cr 4
15 Cr Ni 6
18 Cr Ni 8
17 Cr Ni Mo 6
Sintético
DuroplastTejido Duro grueso
te ido duro fino
ó
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FabricaciónEl proceso de fabricación esta basado enla generación del diente del engranaje apartir del diámetro exterior del mismo.El formado de los dientes del engranajese realiza por varios procedimientos,entre los cuales se encuentran: coladoen arena, moldeo en cáscara, fundiciónpor revestimiento, colada en molde
permanente, colada en matriz, fundicióncentrífuga.También puede fabricarse porPulvimetalurgia (metalurgia de polvos) obien formarse primero por extrusión yluego rebanar son cortadoresformadores y generadores.Unos de los métodos más usados es el“formado en frío” en el que unasmatrices o dados ruedan sobre cuerposde engranajes para formar los dientes,
en este caso las propiedades del metalme oran randemente además eneran
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Tratamientos
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Tratamientos
L b i ió
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Lubricación Todo los engranes sin importar tipos ni materiales tendrán mayoresprobabilidades de una larga vida útil si se les lubrica en formaadecuada. La lubricación de los engranajes es un requisito básicodel diseño tan importante como la resistencia o la durabilidadsuperficial de los dientes de los engranajes.Sistemas y métodos para lubricación de engranajes, los métodosutilizados para la lubricación de los dientes de los engranajes varíancon el tipo d engranaje, la velocidad (en la línea primitiva), el
acabado superficial, la dureza y la combinación de materiales.Uno de los métodos de lubricación es el de paletas o brochas, elcual se utiliza exclusivamente en engranajes de muy baja velocidady de paso muy grande, otro método utilizado mayormente en cajasreductoras es por chapoteo; los juegos de engranes de altavelocidad son los mas difíciles de lubricar eficientemente ya que noes fácil sumergir los engranes en el aceite.
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Lubricación
C id i d Di ñ
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Consideraciones de Diseño
NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
Paso circular
Es la distancia medida sobre la circunferencia de paso entredeterminado punto de un diente y el correspondiente de unoinmediato, es decir la suma del grueso del diente y el ancho delespacio ente dos consecutivos.
En los engranes helicoidales, por su naturaleza (dientes en hélice ) , va a
tener dos pasos,Pn = paso circular normalPt = paso circular transversalRelacionados por la siguiente ecuación
NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
Nótese que cuando = 0ψ
entonces Pn =PtDonde es el ángulo de héliceψ
NOMENCLATURA
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NOMENCLATURACircunferencia de paso
Es un circulo teórico en el que generalmente
se basan todos los cálculos; su diámetro es eldiámetro de paso.Supongamos que un plano oblic uo a b corta
al engrane según en un arco, este arcoψ
tiene radio de curvatura R, si = 0 entoncesψ
R = D/2 ; si crece hasta llegar a 90˚ψ
entonces R = ∞ ; por lo tanto se entiende quecuando crece R también lo hace .ψ
En los engranajes helicoidales el radio de pasoes RModulo (m).- es la relación del diámetro de
paso al numero de dientes
m=d/Z d = diámetro de pasoZ = numero de dientes
En engranes helicoidales se diferencia entre:
Modulonormal
Modulotransversal
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NOMENCLATURA
NOMENCLATURA
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NOMENCLATURA
INTERFERENCIA
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INTERFERENCIA
El contacto comienza cuando la punta del diente conducido toca el flanco deldiente conductor, ello ocurre antes de que la parte de evolvente del diente
conductor entre en acción,. En otras palabras ello ocurre por debajo de lacircunferencia de base del engrane 2 en la parte distinta de la evolvente delflanco; el efecto real es que la punta o cara de evolvente del engraneimpulsado tiende a penetrar en el flanco del diente impulsado o a interferir coneste.Se presenta una vez mas el mismo efecto a medida que los dientes dejan deestar en contacto. El efecto es que la punta del diente impulsor tiende apenetrar en el flanco del diente impulsado, o a interferir con el.La interferencia también puede reducirse mediante un mayor ángulo depresión. Con esto s obtiene una menos circunferencia de base, de manera quela mayor parte del perfil de los dientes es evolvente. La demanda de piñonesmenores con menos dientes favorece así el uso de un ángulo de presión de25˚,aun cuando las fuerzas de fricción y las cargas de aplastamiento aumentende magnitud y disminuya la relación de contacto.
FUERZAS
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FUERZASLa fuerza resultante que actúa sobre el engranaje es consideradacomo aplicada sobre la cara del diente de la siguiente manera
Las fuerzas actuantes se descomponensobre las direcciones radial, tangencial yaxial para su mejor entendimiento. La cargatransmitida a los engranajes es en ladirección tangencial o de rotación, por lo
tanto es de mayor facilidad considerar lasdemás fuerzas en función de la com onente
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BibliografíaMANUAL DE ENGRANAJES, DARLE W.
DUDLEYELEMENTOS DE MAQUINAS, SHIGLEY
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