sistemas de engranajes y su caracterización de los reyes padilla

8/18/2019 Sistemas de Engranajes y Su Caracterización de Los Reyes Padilla

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SISTEMAS DE ENGRANAJES Y SU CARACTERIZACIÓN

ANTONY DE LOS REYES REYES

ANDRES PADILLA JIMENEZ

MECANISMOS DE CONVERSIÓN DE ENERGÍA

Profesor

Erving Jose Re!es

Ingeniero

UNIVERSIDAD DE LA COSTA" CUC

#ARRAN$UILLA

%&'(


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SISTEMA DE ENGRANAJES

Permite transmitir un movimiento giratorio de un eje a otro, pudiendo modificar

las características de velocidad y sentido de giro. Estos ejes pueden ser

paralelos, coincidentes o cruzados.

El sistema de engranajes es similar al de ruedas de fricción. La diferenciaestriba en que la transmisión simple de engranajes consta de una rueda motriz

con dientes en su periferia exterior, que engrana sobre otra similar, lo que evita

el deslizamiento entre las ruedas. l engranaje de mayor tama!o se le

denomina rueda y al de menor pi!ón. Eje conductor Eje conducido Pi!ón

"ueda diferencia de los sistemas de correa#polea y cadena#pi!ón, este no

necesita ning$n operador %cadena o correa& que sirva de enlace entre las dos

ruedas. Los dientes de los engranajes son dise!ados para permitir la rotación

uniforme %sin saltos& del eje conducido.

Sen)i*o *e giro' Este sistema de transmisión invierte el sentido de giro de dosejes contiguos, cosa que podemos solucionar f(cilmente introduciendo unarueda loca o engranaje loco que gira en un eje intermedio.

Re!+i,n *e )rns-isi,n' Para el c(lculo de la relación de transmisión entreengranajes se tiene en cuenta el n$mero de dientes de cada rueda en vez de

su di(metro cumpli)ndose'


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Tren *e engrn.es/ *on engranajes tambi)n se pueden conseguir disminuciones o aumentos significativos de la velocidad de giro de los ejes sin

m(s que montar un tren de engranajes. En el dibujo siguiente puede verse que

las velocidades de giro de los ejes %+, +-, + y +/& se van reduciendo a

medida que se engrana una rueda de menor n$mero de dientes a una de

mayor n$mero. "ecordar que, al igual que en los trenes de poleas, las ruedas0 y * tienen que girar solidarias entre sí %conectadas al mismo eje&, y lo mismo

sucede con 1 y E. En este caso la relación de transmisión se calcula

multiplicando entre sí las diferentes relaciones que la forman'

CARACTERÍSTICAS

Este tipo de transmisiones se usa muc2o como reductor de velocidad en la

industria %m(quinas 2erramientas, robótica, gr$as...&, en la mayoría de los

electrodom)sticos %vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora,

m(quinas de coser, batidoras, exprimidores...&, en automoción %para las cajas

de cambio de marc2as& ... "especto a los otros sistemas estudiados presenta

una serie de ventajas e inconvenientes'

Ven).s/

• 3antener la relación de transmisión constante incluso transmitiendo

grandes potencias entre los ejes %caso de automóviles, camiones, gr$as

• 3ayor eficiencia mec(nica %mejor rendimiento&

• *onectar ejes que se cruzan %mediante tornillo sinfín&, o que se cortan

%mediante engranajes cónicos&


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Engrn.es *e e.es 1r!e!os/ 4e fabrican a partir de un disco cilíndricocortado de una planc2a o de un trozo de barra maciza redonda. Este disco selleva al proceso de fresado, en donde se retira material para formar los dientes.La fabricación de estos engranajes es m(s simple, por lo tanto, reduce su costo

Ci!3n*ri+os *e *ien)es re+)os' Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo deengranaje m(s simple y corriente que existe. 4e utilizan generalmente paravelocidades peque!as y medias5 a grandes velocidades, si no son rectificados,o 2a sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de lavelocidad de giro que tengan.

Ci!3n*ri+os *e *ien)es 5e!i+oi*!es' Los engranajes cilíndricos de dentado2elicoidal est(n caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje derotación. En estos engranajes el movimiento se transmite de modo igual que en

los cilíndricos de dentado recto, pero con mayores ventajas. Los ejes de losengranajes 2elicoidales pueden ser paralelos o cruzarse, generalmente a 678Para eliminar el empuje axial el dentado puede 2acerse doble 2elicoidal.

Los engrn.es 5e!i+oi*!es' 9ienen la ventaja que transmiten m(s potenciaque los rectos, y tambi)n pueden transmitir m(s velocidad, son m(s silenciososy m(s duraderos5 adem(s, pueden transmitir el movimiento de ejes que secorten. 1e sus inconvenientes se puede decir que se desgastan m(s que losrectos, son m(s caros de fabricar y necesitan generalmente m(s engrase quelos rectos. Lo m(s característico de un engranaje cilíndrico 2elicoidal es la )liceque forma, siendo considerada la 2)lice como el avance de una vuelta

completa del di(metro primitivo del engranaje. 1e esta 2)lice deriva el (ngulo pque forma el dentado con el eje axial. Este ngulo tiene que ser igual para lasdos ruedas que engranan, pero de orientación contraria, o sea' uno a derec2asy el otro a izquierda. 4u valor se establece a priori de acuerdo con la velocidadque tenga la transmisión, los datos orientativos de este (ngulo son lossiguientes'

:elocidad lenta' ;< =8 # 78:elocidad normal' ;< =8 > -=8:elocidad elevada' ;< 78 # /=8

Las relaciones de transmisión que se aconsejan son m(s o menos parecidas alas de los engranajes rectos.


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Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de automóvilesfranc)s ndr) *itroen, y el objetivo que consiguen es eliminar el empuje axialque tienen los engranajes 2elicoidales simples. Los dientes de los dos

engranajes forman una especie de :.Los engranajes dobles son una combinación de 2)lice derec2a e izquierda. Elempuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes2elicoidales es una desventaja de ellos y )sta se elimina por la reacción delempuje igual y opuesto de una rama sim)trica de un engrane 2elicoidal doble.?n engrane de doble 2)lice sufre $nicamente la mitad del error dedeslizamiento que el de una sola 2)lice o del engranaje recto. 9oda discusiónrelacionada a los engranes 2elicoidales sencillos %de ejes paralelos& esaplicable a los engranajes 2elicoidales dobles, exceptuando que el (ngulo de la2)lice es generalmente mayor para los 2elicoidales dobles, puesto que no 2ayempuje axial.

*on el m)todo inicial de fabricación, los engranajes dobles, conocidos comoengranajes de espina, tenían un canal central para separar los dientesopuestos, lo que facilitaba su mecanizado. El desarrollo de las m(quinastalladoras mortajadoras por generación, tipo 4y@es, 2ace posible tener dientescontinuos, sin el 2ueco central. *omo curiosidad, la empresa *itro)n 2aadaptado en su logotipo la 2uella que produce la rodadura de los engranajes2elicoidales dobles.

Engrn.es *e e.es 1er1en*i+6!res' 4e fabrican a partir de un tronco decono, form(ndose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estosdientes pueden ser rectos, 2elicoidales o curvos. Esta familia de engranajessoluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los datos dec(lculos de estos engranajes est(n en prontuarios específicos de mecanizado.

C,ni+os *e *ien)es re+)os/ Efect$an la transmisión de movimiento de ejesque se cortan en un mismo plano, generalmente en (ngulo recto, por medio desuperficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto deintersección de los ejes. 4on utilizados para efectuar reducción de velocidadcon ejes en 678. Estos engranajes generan m(s ruido que los engranajes

cónicos 2elicoidales. 4e utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En laactualidad se usan muy poco.


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C,ni+os *e *ien)es 5e!i+oi*!es' 4e utilizan para reducir la velocidad en uneje de 677. La diferencia con el cónico recto es que posee una mayor superficiede contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. dem(s,pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos

de estos engranajes se encuentran en prontuarios t)cnicos de mecanizado. 4emecanizan en fresadoras especiales.

C,ni+os 5i1oi*es/ Parecidos a los cónicos 2elicoidales, se diferencian en queel pi!ón de ataque esta descentrado con respecto al eje de la corona. Estopermite que los engranajes sean m(s resistentes. Este efecto ayuda a reducir el ruido del funcionamiento. 4e utilizan en m(quinas industriales yembarcaciones, donde es necesario que los ejes no est)n al mismo nivel por cuestiones de espacio. Este tipo de engranajes necesita un tipo de aceite deextrema presión para su lubricación.

De r6e* 0 )orni!!o sinf3n/ Es un mecanismo dise!ado para transmitir grandesesfuerzos, y como reductores de velocidad aumentando la potencia detransmisión. Aeneralmente trabajan en ejes que se cortan a 678. 9iene ladesventaja de no ser reversible el sentido de giro, sobre todo en grandesrelaciones de transmisión y de consumir en rozamiento una parte importante dela potencia. En las construcciones de mayor calidad la corona est( fabricada debronce y el tornillo sin fin, de acero templado con el fin de reducir el rozamiento.Este mecanismo si transmite grandes esfuerzos es necesario que est) muybien lubricado para matizar los desgastes por fricción. El n$mero de entradasde un tornillo sin fin suele ser de una a oc2o. Los datos de c(lculo de estosengranajes est(n en prontuarios de mecanizado

Torni!!o sin fin 0 +oron g!,7i+os' *on el fin de convertir el punto de contactoen una línea de contacto y así distribuir mejor la fuerza a transmitir, se suelen

fabricar tornillos sin fin que engranan con una corona glóbica. Btra forma de

distribuir la fuerza a transmitir es utilizar como corona una rueda 2elicoidal y

2acer el tornillo sin fin glóbico, de esta manera se consigue aumentar el

n$mero de dientes que est(n en contacto. Cinalmente, tambi)n se produce otra

forma de acoplamiento donde tanto el tornillo sin fin como la corona tienen

forma glóbica consiguiendo mejor contacto entre las superficies.

A1!i++iones es1e+i!es

In)eriores Los engrn.es in)eriores o n6!res/ son variaciones delengranaje recto en los que los dientes est(n tallados en la parte interior de un

anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes

interiores suelen ser impulsados por un pi!ón, un engranaje peque!o con

pocos dientes. Este tipo de engrane mantiene el sentido de la velocidad

angular. El tallado de estos engranajes se realiza mediante talladorasmortajadoras de generación.


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P!ne)rios Un engrn.e 1!ne)rio o engrn.e e1i+i+!oi*!/ Es unsistema de engranajes %o tren de engranajes& consistente en uno o m(s

engranajes externos o sat)lites que rotan sobre un engranaje central o planeta.

9ípicamente, los sat)lites se montan sobre un brazo móvil o portasat)lites quea su vez puede rotar en relación al planeta. Los sistemas de engranajes

planetarios pueden incorporar tambi)n el uso de un engranaje anular externo o

corona, que engrana con los sat)lites. El engranaje planetario m(s utilizado se

encuentra dentro de la transmisión de un ve2ículo.

De +re-!!er' El mecanismo de cremallera aplicado a los engranajes loconstituyen una barra con dientes la cual es considerada como un engranaje

de di(metro infinito y un engranaje de diente recto de menor di(metro, y sirve

para transformar un movimiento de rotación del pi!ón en un movimiento lineal

de la cremallera. Duiz(s la cremallera m(s conocida sea la que equipan los

tornos para el desplazamiento del carro longitudinal.

C6ss 1r8+)i+s *e !s f!!s *e !os *ien)es *e engrn.es

• Partiendo del principio de que la falla es el resultado de

un estado tensional m(s severo que el que el material puede soportar,entonces las condiciones de operación son diferentes de aquellas quese asumen en el dise!o y las causas pueden ser'

• La carga actuante sobre el diente excede el valor previsto, debido a'

# l dise!ar no se conocen las condiciones reales de operación.# 4obrecargas imprevistas que pueden ser inducidas por

vibraciones o c2oques del equipo acoplado# umento de la carga din(mica sobre el diente debido a errores en

el perfil que pueden aumentar la carga principal asumida.# La carga asumida, aunque fuera correcta, no se distribuye

uniformemente sobre el diente, debido a'# Errores del perfil o la 2)lice %engranajes 2elicoidales&.# Errores en la alineación de los (rboles o de los dientes, debido a

deformaciones o errores de montaje.# Localización axial incorrecta de los engranajes cónicos o ruedas

sinfín, o espacio incorrecto en el caso do los engranesbi2elicoidales.

# ntroducción de tensiones residuales peligrosas durante lafabricación, debido a'

# nterferencia excesiva en las uniones prensadas, dondeintervenga la rueda dentada.

# 9ensiones de tracción residuales por tratamiento t)rmicoincorrecto.

# Las tensiones normales en el material del diente puedenincrementarse por elevadores o concentradores de tensiones

tales como'• 1eficiente acabado superficial.

http://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/discurso/discurso.shtml


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• nadecuados radios de transición.

• 3al acabado de los extremos de los dientes.

• Arietas del rectificado o del fresado.

• 3arcas estampadas para la identificación en el final de las caras.

• El material es incapaz de resistir las tensiones aplicadas debido a'

• ?so accidental de un material no apropiado.

• 3aterial que no cumple con las especificaciones o mal tratado

t)rmicamente.

• 1efectos internos tales como inclusiones, grietas, poros, etc.

• Estructura del grano defectuosa o inadecuada dirección del flujo del

grano.

• 1escarburizacion de la superficie.

• 1efectos del tratamiento t)rmico como son' profundidad inadecuada,

dureza insuficiente o excesiva, presencia de una red de cementita o

deficiente gradiente de carburo o de dureza.• "educción de propiedades físicas causadas por elevación excesiva de

las temperaturas, debido a una cantidad o tipo inadecuado de lubricante,o enfriamiento inadecuado.

• Callas del lubricante para realizar su función prevista.

• 1a!os que surgen de accidentes durante el ensamblaje u operación,

fundamentalmente por'#lineación incorrecta de los reductores y la maquinaria acoplada.#1esatención a la lubricación' uso de lubricante noapropiado, contaminación del mismo, no observar el nivel de aceite, nolimpiar los filtros.

#rena, virutas, limallas y 2erramientas dejadas en la carcasa.

C!sifi++i,n *e !s f!!s *e !os *ien)es *e !os engrn.es9

Existen m$ltiples tendencias para clasificar las fallas de las transmisiones por engranajes, aunque no todos los autores %Fenriot, 3errit, A3, "es2etov& laagrupan metodológicamente de la misma forma, si tienen en cuenta las mismasfallas. unque desde el punto de vista did(ctico, la de 3errit es la mejor, muc2osespecialistas sugieren la siguiente'

4!!s/

& :olum)tricas' # Por fatiga # Por sobrecarga0& 4uperficiales' # Por fatiga # Por sobrecarga # sociadas con la soldadura producto del rompimiento de la película delubricante

continuación, se describir(n las fallas que se pueden presentar en losengranajes, dividi)ndolas en las de mayor y menor frecuencia de ocurrencia,


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pero, independientemente de la cantidad de fallas que puedan presentarse, losc(lculos de dimensionamiento para ruedas cilíndricas, que es el caso de estetrabajo, se realizan teniendo en cuenta dos criterios, lo cual se describir( m(sadelante.

4!!s :6e +on -0or fre+6en+i o+6rren en engrn.es/4r+)6r )31i+ 1or f)ig ! f!e;i,n

La fractura por fatiga a la flexión de los engranajes tiene casi siempre la mismacaracterística, la grieta comienza en un punto de la zona del pie del diente bajotensiones de tracción %cuando la carga es unidireccional&, progresando 2aciaadentro e inicialmente 2acia abajo, elev(ndose luego 2asta el otro lado de lazona de transición del pie del diente. Estas fracturas en : pueden ir de unaforma m(s o menos curva a una forma plana. Por ejemplo, para cargasbidireccionales la depresión tiende a ser mayor, sin embargo, es muy pocousual una fractura en forma de ? invertida o que tenga la depresión arriba.

El punto de la zona de transición donde comienza la grieta es de sumaimportancia para el c(lculo a resistencia a flexión del diente como si este fueseuna viga empotrada.

la superficie de rotura muestra dos zonas'

a& 4uperficie de rotura por fatiga, lisa, de grano fino, a menudo con líneas de contacto

alrededor del final de la rotura.

b& 4uperficie de rotura por fuerza, rugosa. nicio de la rotura en el lado que recibe

mayor fuerza de tracción, a menudo en la curvatura del pie del diente %efecto detallado&. Es posible la oxidación por rozamiento.

http://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/tebas/tebas.shtml


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*onclusión

• La eficiencia en los engranajes cilíndricos depende de m$ltiples

factores, tales como' n$mero de dientes y coeficientes de corrección de

los engranes, (ngulo de la 2)lice en el cilindro de referencia, el

coeficiente de rozamiento o de fricción, (ngulo de presión y coeficiente

de altura del addendum de la 2erramienta con que se elaboran los

engranes.

• La energía disipada, asociada al pi!ón, durante el acercamiento es

menor que durante el alejamiento, ocurriendo lo mismo para la rueda.

Esto se debe a que la fuerza de fricción favorece el movimiento durante

el acercamiento

• La influencia del (ngulo de presión de la 2erramienta, en la eficiencia

BibliografíaE.Mirabet Lemos, L. D. (2004). Propuesta para el Cálculo de la Efciencia en

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