Expo engranajes y cadenas

Exposición de engranajes y cadenas

Carlor Ricardo SeguraWilliam Moreno Ibáñez

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Engranajes

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Helicoidales

Cónicos

Sin fin corona

Hipoide

Cadenas

Definición

Piñones y Coronas

Cálculos

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¿Que es un engranaje?

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. 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 dentada

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Engranaje recto

Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo de engranaje más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.

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Partes de un engranaje


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Características que definen un engranaje de dientes rectos


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Diente de un engranaje:

son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de sus flancos, está constituido por dos curvas evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo.


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Módulo:

• El módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado en milímetros y el número de dientes.

• En los países anglosajones se emplea otra característica llamada Diametral Pitch, que es inversamente proporcional al módulo.

• El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en función de la relación de transmisión que se establezca. El tamaño de los dientes está normalizado. El módulo está indicado por números. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo módulo.


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Módulo:


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Circunferencia primitiva:

Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relación a la circunferencia primitiva se determinan todas las características que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes.


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Paso circular:

es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano Consecutivos.


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Espesor del diente:


Es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo.

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es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relación de transmisión.

El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo de 12 dientes cuando el ángulo de presión es de 25º.

Número de dientes:

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Es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje

Diámetro exterior:

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Es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.

Diámetro interior:

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también se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y lacircunferencia primitiva.

Pie del diente:

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también se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro primitivo.

Cabeza del diente:

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es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.

Flanco:

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es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del pie (dedendum

Altura del diente:

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El que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso, φ (20º ó 25º son los ángulos normalizados

Ángulo de presión:

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φ


es la longitud que tiene el diente del engranaje

Largo del diente:

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es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranaje

Distancia entre centro de dos engranajes:

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es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la rueda conducida. La Rt puede ser reductora de velocidad o multiplicadora de velocidad. La relación de transmisión recomendada7 tanto en caso de reducción como de multiplicación depende de la velocidad que tenga la transmisión con los datos orientativos que se indican:

Relación de transmisión:

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Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación.

En estos engranajes el movimiento se transmitede modo igual que en los cilíndricos de dentado recto, pero con mayores ventajas.

Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser paralelos o cruzarse, generalmente a 90º. Para eliminar el empuje axialel dentado puede hacerse doble helicoidal.

Engranajes cilíndricos de dientes helicoidales

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Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten más potencia que los rectos, y también pueden transmitirmás velocidad, son más silenciosos y más duraderos; además, pueden transmitir el movimiento de ejes que se corte


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De sus inconvenientes se puede decir que se desgastan más que los rectos, son más caros de fabricar y necesitan generalmente más engrase que los rectos.


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Lo más característico de un engranaje cilíndrico helicoidal es la hélice que forma, siendo considerada la hélice como el avance de una vuelta completa del diámetro primitivo del engranaje. De esta hélice deriva el ángulo β que forma el dentado con el eje axial. Este ángulo tiene que ser igual para las dos ruedas que engranan pero de orientación contraria.

Flanco:

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Acuerdo con la velocidad que tenga la transmisión, los datos orientativos de este ángulo son los siguientes:

•Velocidad lenta: β = (5º - 10º)•Velocidad normal: β = (15º - 25º)•Velocidad elevada: β = 30º

Angulo

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Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de automóviles francés André Citroën, y el objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los dos engranajes forman una especie de V.

Engranajes helicoidales dobles

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Los engranajes dobles son una combinación de hélice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engrane helicoidal doble.

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Engranajes helicoidales dobles


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Con el método inicial de fabricación, los engranajes dobles, conocidos como engranajes de espina, tenían un canal central para separar los dientes opuestos, lo que facilitaba su mecanizado. El desarrollo de las máquinas talladoras mortajadoras por generación, tipo Sykes, hace posible tener dientes continuos, sin el hueco central. Como curiosidad, la empresa Citroën ha adaptado en su logotipo la huella que produce la rodadura de los engranajes helicoidales doble

Flanco:

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Los engranajes cónicos tienen forma de tronco de cono y permiten transmitir movimiento entre ejes que se cortan. Sus datos de cálculo se encuentran en prontuarios específicos de mecanizado.

Engranajes cónicos

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Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto aunque no es el único ángulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplo 45, 60, 70, etc., 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°.

Engranajes cónicos

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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. Además pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. Los datos constructivos de estos engranajes se encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado.

Se mecanizan en fresadoras especiales, en la actualidad Se utilizan en las transmisiones posteriores de camiones y automóviles.

Engranaje cónico helicoidal

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Un engranaje Hipoide es un grupo de engranajes cónicos helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el vehículo. Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona,obteniéndose mayor robustez en la transmisión. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello máquinas

Engranaje cónico Hipoide

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Es un mecanismo diseñado para transmitir grandes esfuerzos, que también se utiliza como reductor de velocidad aumentando la potencia de transmisión. Generalmente trabaja en ejes que se cruzan a 90º.

Tornillo sin fin y corona

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Tiene la desventaja de que su sentido de giro no es reversible, sobre todo en grandes relaciones de transmisión, y de consumir en rozamiento una parte importante de la potencia. En las construcciones de mayor calidad la corona está fabricada de bronce y el tornillo sin fin, de acero templado con el fin de reducir el rozamiento. Si este mecanismo transmite grandes esfuerzos es necesario que esté muy bien lubricado para matizar los desgastes por fricción.


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El número de entradas de un tornillo sin fin suele ser de una a ocho. Los datos de cálculo de estos engranajes están en prontuarios de mecanizado.

El tornillo sin fin puede mecanizarse mediante :•Tornos.• fresas bicónicas .• fresas centrales.• La corona, por su parte, requiere fresas normales o fresas madre.


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Normalmente el contacto entre los dientes del tornillo sin fin y los de la corona ocurre en un solo punto, es decir, en una superficie muy reducida de metal. Por tanto, cuando la fuerza a transmitir es elevada se genera una fuerte presión en el punto de contacto.

Tornillo sin fin y corona glóbicos

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Para reducir la presión se puede aumentar la superficie de contacto entre el tornillo sin fin y la corona, aplicando una de las tres formas siguientes de acoplamiento:

1. corona glóbica y tornillo sin fin convencional.2. tornillo sin fin glóbico y corona convencional.3. tornillo sin fin glóbico y corona también glóbica.

Tornillo sin fin y corona glóbicos

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·¿Qué es una cadena?

• 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.

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TRANSMISIONES POR CADENAS:

En el caso más simple, la transmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la otra conducida.


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• Nota:

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas protectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas y a elevadas velocidades se emplean carcasas donde la cadena es lubricada por inmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de inicio del engrane entre la cadena y las ruedas dentadas.


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• 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:

• Podemos clasificar cadenas en cinco tipos:

1. Cadena de hierro fundido.2. Cadena de acero de molde.3. Cadena forjada.4. Cadena de acero.5. Cadena plástica.

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Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas para su

estudio en tres grupos:

• Cadenas de carga..• Cadenas de tracción.• Cadenas de transmisión de potencia.


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Cadenas de carga: Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellas son

empleadas predominantemente en las máquinas elevadoras de carga. Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas.


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Cadenas de tracción:

Son empleadas para mover cargas en las maquinas transportadoras, trabajan con velocidades medias (hasta 2-4 m/s). En su fabricación se emplean eslabones de pasos largos, usualmente entre los 50 y 1000 mm.


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• Cadenas de transmisión de potencia: En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas

como engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje de rotación a otro. Generalmente son empleados eslabones pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63.5 mm, con el objetivo de reducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para asegurar una conveniente duración.


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TIPOS DE CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA.

• Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más conocidos tipos de cadenas son las de casquillos, las de eslabones perfilados (desmontables), las dentadas, las de rodillos y las correas dentadas.


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• Cadenas de Casquillos:

las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos, pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente más ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extra ligeras de casquillos con pasadores huecos para disminuir el peso de lascadenas.


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• Cadenas de Eslabones Perfilados:

Este tipo de cadena tiene la ventaja de un fácil arme y desarme de sus eslabones, pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro.


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Las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas

silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas están enlazadas en determinado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea el tipo constructivo de la cadena.

Cadenas Dentadas:


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• Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones envuelvan completamente el dentado de las ruedas, por lo que el tallado de los sprocketsson realizados con fresas de perfil cortante de flancos rectos. Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada fresa puede ser empleada para ruedas de igual paso y número de dientes cercanos al del patrón de la fresa.


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las cadenas de rodillos son un medio altamente eficiente y versátil de transmisión mecánica. Hasta la fecha, en el campo de las aplicaciones industriales la cadena de rodillos ha sido la de mayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de transmisión.

Cadenas de Rodillos:


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Cadenas de Rodillos:


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UNIONES


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UNION A PRESION


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UNION ACODADA


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Longitud de la cadena

• La fórmula para el largo de la cadena "L" es:

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PIÑONES Y CORONAS

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TIPO C


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Formulas para el calculo geométrico de las ruedas dentadas de cadena de rodillo


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Ejercicio

• Un molino de bola esta siendo movido por un motor eléctrico de 30 HP con una transmisión de correas en V pero como estas no duran (pues se patinan) se requiere cambiar a transmisión por cadena.

• La velocidad del motor es de 870 RPM y la del molino debe ser de 300 RPM, siendo de 30” la distancia entre centros de los ejes.

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• Piñón de 20 dientes: capacidad de transmisión de potencia esta en 46.3 HP a 900 RPM y de 41.7 a 800 RPM.

• 4.63-41.7= 4.6 HP esto para una diferencia de 100 RPM (900-800), sin embargo la diferencia entre 800 RPM y 870 RPM es solamente 70 RPM o sea el 70% de 4.6 da 3.222 HP y este se le suma a 41.7 ; entonces la capacidad de transmisión es de 44.92 HP.


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• R= 870/300= 2.9• Nconducido= Nconductor * R• Nconducido= 58


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Calculo para el piñón conductor


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Calculo para el piñón conducido


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Longitud de la cadena

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Expo engranajes y cadenas

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