eje de transmisión
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Eje de transmisión
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Árbol de transmisión.
En ingeniería mecánica se conoce como eje de transmisión o árbol de trasmisión a todoobjeto axisimétrico especialmente diseñado para transmitir potencia. Estos elementos demáquinas constituyen una parte fundamental de las transmisiones mecánicas y sonampliamente utilizados en una gran diversidad de máquinas debido a su relativasimplicidad.
Un árbol de transmisión es un eje que transmite un esfuerzo motriz y está sometido asolicitaciones de torsión debido a la transmisión de un par de fuerzas y puede estarsometido a otros tipos de solicitaciones mecánicas al mismo tiempo.
Contenido
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1 Generalidades sobre el diseño o 1.1 Resistencia o 1.2 Rigidez o 1.3 Inercia
2 Métodos de diseño 3 Ejes o árboles de transmisión en automoción
o 3.1 Ejes de transmisión en vehículos o 3.2 Ejes de transmisión en motocicletas
o 3.3 Ejes de transmisión en el mundo naval o 3.4 Ejes de transmisión en bicicletas
3.4.1 Ventajas 3.4.2 Desventajas
4 Véase también
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5 Referencias
Generalidades sobre el diseño [editar]
En general, existen tres parámetros fundamentales para el diseño de los árboles detransmisión: su resistencia, su rigidez y su inercia de rotación.
Resistencia [editar]
Esfuerzos y resistencia: Son funciones de la geometría local, como losconcentradores de esfuerzos y de la distribución de las fuerzas, además de las fallaspor fatiga.
Debe ser suficientemente resistente como para soportar las tensiones mecánicas.
Rigidez [editar]
Deflexiones y rigidez: Son funciones de la geometría del árbol y de lasdeformaciones sufridas debido al estado de esfuerzos .
Inercia [editar]
En el diseño de un árbol de transmisión se ha de tener en cuenta que este no tengademasiada inercia, pues, de manera similar a la masa en un movimiento rectilíneo, lainercia supone una oposición a las variaciones de su velocidad angular, acumulando energía
cinética y variando su momento angular.
T e − T s = I * α
donde T e es el par de entrada que se comunica al árbol, T s es el par de salida que el árbolcomunica al mecanismo conducido por él, I es la inercia y α es el la aceleración angular.
Métodos de diseño [editar]
Así el diseñador puede seguir dos rutas fundamentales para la proyectación de un árbol:
Diseñar para la resistencia y luego verificar las deformaciones. Diseñar para las deformaciones y luego verificar las resistencias.
Ejes o árboles de transmisión en automoción [editar]
Ejes de transmisión en vehículos [editar]
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En la actualidad, la mayoría de los automóviles usan ejes de transmisión rígidos paratransmitir la fuerza del tubo de transmisión a las ruedas. Normalmente se usan dos paliereso semiárboles de transmisión para transferir la fuerza desde un diferencial central, un tubode transmisión o un transeje a las ruedas.
Un árbol de transmisión doble de un camión.
En los vehículos con motor delantero y propulsión trasera, hace falta un eje de transmisiónmás largo para trasladar la fuerza a lo largo del vehículo. Hay dos sistemas principales: Eltubo de par, con una junta universal, y el accionamiento Hotchkiss, con dos o más juntas.Este sistema fue conocido como el sistema Panhard después de que la compañía deautomóviles, Panhard et Levassor lo patentara.
Los primeros automóviles usaban a menudo mecanismos de transmisión de cadena o decorrea antes que un árbol de transmisión. Algunos usaban generadores eléctricos y motorespara transmitir la fuerza a las ruedas.
El término “driveshaft” en inglés americano se refiere a cualquier eje que transmite el parmotor a las ruedas. En inglés británico, sin embargo, “driveshaft” se referiría al eje
transversal, especialmente el delantero, que transmite la potencia a las ruedas. Al queconecta la caja de cambios con el puente trasero, se le llamaría “propeller shaft”.Finalmente, el término “halfshaft” se refiere a un palier o semiárbol de transmisión.
Ejes de transmisión en motocicletas [editar]
Los ejes de transmisión han sido usados en las motocicletas, prácticamente desde que éstashan existido. Los árboles de transmisión se presentan, frente a las transmisiones de cadena
o de correa, como una alternativa relativamente libre de mantenimiento y de mayorduración de vida. Una de las desventajas del eje de transmisión en una motocicleta es quehace falta un sistema de engranajes para girar 90º la potencia desde el árbol a la ruedatrasera, perdiéndose algo de potencia en el proceso. Por otro lado, es más fácil proteger lasuniones del árbol y los cambios de la arena, el polvo y el barro
El fabricante de motocicletas con árbol de transmisión más conocido es BMW, desde 1923.Entre los fabricantes actuales, Moto Guzzi es también muy conocido por sus motocicletas
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con árboles de transmisión. También han producido motocicletas con árboles detransmisión la compañía inglesa Triumph Rocket III y las japonesas Honda, Suzuki,Kawasaki y Yamaha.
El primer uso de un árbol de transmisión en una motocicleta todoterreno fue en las series
Tote Gote. Usaba un eje recto que accionaba un tornillo sin fin, que hacía girar unengranaje. La cubierta exterior era de aluminio, sujetada por dos casquillos de caucho. Elmotor mira hacia delante en el bastidor.
Los motores dispuestos longitudinalmente y paralelos al bastidor, como el Flat-twin, seusan a menudo para motocicletas con árbol de transmisión. Esto requiere sólo un giro de90º y no dos, para transmitir la potencia. Moto Guzzi, BMW, Triumph, y Honda usan estaconfiguración de motor.
Estas motocicletas están sujetas al efecto de eje, que hace que el chasis se levante cuando seaplica la fuerza. Esto está contrarrestado en sistemas como el Paralever de BMW, el CARC
de Moto Guzzi y el Tetralever de Kawasaki.
Ejes de transmisión en el mundo naval [editar]
En un barco a motor, el eje de transmisión generalmente conecta la transmisión dentro delnavío directamente a la hélice, pasando a través del prensaestopas del eje u otro sello hastael punto en el que sale del casco (embarcación).
El eje de transmisión de un barco también está sujeto a fenómenos físicos de compresióncuando la hélice hace avanzar la nave y tensión cuando retrocede.
En la industria naval también se usan juntas Cardan entre la transmisión y la caja decambios de la hélice o las máquinas de chorro de agua.
Ejes de transmisión en bicicletas [editar]
El árbol de transmisión ha sido siempre una alternativa a la transmisión de cadena duranteel pasado siglo, aunque nunca ha llegado a ser muy popular. Las bicicletas con eje detransmisión se conocen como "sin cadena". Un eje de transmisión posee varias ventajas ydesventajas cuando se aplica a una bicicleta.
Ventajas [editar]
Menos probabilidad de romperse o atascarse, un problema común con las bicicletascon transmisión de cadena.
El uso de un sistema de engranajes ofrece un movimiento de pedalada másconstante y suave.
El conductor no se ensucia con la grasa de la cadena o se lesiona porque seengancha la cadena, lo que ocurre cuando la ropa o incluso una parte del cuerpo esatrapada entre la cadena y el plato o los piñones.
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Menor mantenimiento que un sistema de cadena cuando el árbol de transmisión estáencerrado en un tubo, lo más común.
Un rendimiento más constante. La compañía Dynamic Bicycles proclama que unabicicleta con árbol de transmisión proporciona un 94% de eficiencia donde unabicicleta con transmisión por cadena ofrece entre un 75% y un 97% dependiendo de
su estado. Mayor visión: sin un desviador u otros mecanismos colgantes, la bicicleta ofrece eldoble de visión del suelo.
Para las compañías de alquiler de bicicletas, estás bicicletas son menos proclives aser robadas ya que la transmisión no es estándar y no pasan desapercibidas. Estetipo de bicicleta se usa en la mayoría de las grandes ciudades de Europa donde hahabido grandes proyectos municipales de alquiler de bicis, financiados con dineropúblico.
Desventajas [editar]
Un eje de transmisión pesa más que un sistema de cadena, normalmente entre medioy un kilogramo más.
Con un mantenimiento óptimo, la cadena ofrece una eficiencia mayor. Muchas de las ventajas propuestas por los defensores del árbol de transmisión se
pueden conseguir en las bicicletas de transmisión con una cubierta de plástico ometal sobre la cadena y las marchas.*El uso de un desviador ligero y con un grannúmero de marchas es imposible, aunque se puede usar un sistema de cubos.
Quitar la rueda es muy complicado en algunos diseños (como lo es en las bicicletasde cadena con sistema de cubos).