Diseño de rodamiento

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C H A P T E R[pic 5][pic 6]

Engranajes rectos[pic 7]

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1. Introducción[pic 9][pic 10]

Hemos discutido anteriormente que el deslizamiento de un cinturón o cuerda es un fenómeno común, en la transmisión de movimiento o potencia entre dos ejes. El efecto del deslizamiento es reducir la relación de velocidad del sistema. En las máquinas de precisión, en las que es importante una relación de velocidad definida (como en el mecanismo de relojería), el único accionamiento positivo se realiza mediante engranajes o ruedas dentadas. También se proporciona una transmisión por engranajes cuando la distancia entre el conductor y el seguidor es muy pequeña.

1. Ruedas de fricción

El movimiento y la potencia transmitidos por los engranajes son cinemáticamente equivalentes a los transmitidos por las ruedas o discos de fricción. Para entender cómo el movimiento puede ser transmitido por dos ruedas dentadas, considere dos ruedas circulares lisas A y B montadas sobre ejes. Las ruedas tienen suficientes superficies rugosas y se presionan entre sí como se muestra en la Fig. 28.1.

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1022 Un libro de texto de diseño de máquinas

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Deje que la rueda A esté enclavada en el eje giratorio y la rueda B en el eje que se va a girar. Un poco de consideración mostrará que cuando la rueda A es girada por un eje giratorio, girará la rueda B en la dirección opuesta como se muestra en la Fig. 28.1. La rueda B será girada por la rueda A siempre que la fuerza tangencial ejercida por la rueda A no supere la máxima resistencia a la fricción entre las dos ruedas. Pero cuando la fuerza tangencial (P) excede la resistencia a la fricción (F), el deslizamiento se produce entre las dos ruedas.

Para evitar el deslizamiento, en la periferia de la rueda A se proporcionan una serie de salientes (denominados dientes), como se muestra en la Fig. 28.2, que encajan en los huecos correspondientes en la periferia de la rueda B. Una rueda de fricción con los dientes cortados en ella se conoce como rueda dentada o rueda dentada. La conexión habitual para mostrar las ruedas dentadas es por sus círculos de paso.

Nota: Cinemáticamente, las ruedas de fricción que funcionan sin deslizamiento y las ruedas dentadas son idénticas. Pero debido a la posibilidad de deslizamiento de las ruedas, las ruedas de fricción sólo pueden ser[pic 14][pic 15]

usado para la transmisión de pequeñas potencias.

1. Ventajas y desventajas de los reductores

Las siguientes son las ventajas y desventajas de la transmisión por engranajes en comparación con otras transmisiones por correa, cable y cadena:

Ventajas

1. Transmite la relación de velocidad exacta.
2. Se puede utilizar para transmitir grandes potencias.
3. Se puede utilizar para distancias entre ejes pequeñas de los ejes.
4. Tiene una alta eficiencia.
5. Tiene un servicio confiable.
6. Tiene un diseño compacto.

Desventajas

1. Dado que la fabricación de engranajes requiere herramientas y equipos especiales, resulta más costosa que otras transmisiones.[pic 16]

• Sabemos que la resistencia a la fricción, F = . RN

En las marchas de bicicleta se utilizan para transmitir el movimiento. La ventaja mecánica se puede cambiar cambiando de marcha.

donde = Coeficiente de fricción entre las superficies de rozamiento de las dos ruedas, y

RN = Reacción normal entre las dos superficies de roce.

Engranajes rectos 1023

1. El error en los dientes de corte puede causar vibraciones y ruido durante el funcionamiento.
2. Requiere un lubricante adecuado y un método fiable de aplicación para el correcto funcionamiento de los accionamientos de los engranajes.

1. Clasificación de los engranajes

Las marchas o ruedas dentadas pueden clasificarse como sigue

1. Según la posición de los ejes de los ejes. Los ejes de los dos ejes entre los que debe transmitirse el movimiento podrán ser

(a) Paralelo, (b) Interseccionando, y (c) No interseccionando y no paralelo.

Los dos ejes paralelos y coplanares conectados por los engranajes se muestran en la Fig. 28.2. Estas ruedas dentadas se denominan ruedas dentadas rectas y la disposición se conoce como rueda dentada rectas. Estos engranajes tienen dientes paralelos al eje de la rueda, como se muestra en la Fig. 28.2. Otro nombre dado al engranaje recto es engranaje helicoidal, en el que los dientes están inclinados hacia el eje. Los engranajes helicoidales simples y dobles que conectan ejes paralelos se muestran en la Fig. 28.3 (a) y (b) respectivamente. El objetivo del doble engranaje helicoidal es equilibrar los empujes finales que se inducen en los engranajes helicoidales simples cuando se transmite la carga. Los engranajes helicoidales dobles se conocen como engranajes en espiga. Un par de engranajes rectos son cinemáticamente equivalentes a un par de discos cilíndricos, con chaveta a un eje paralelo con contacto lineal.

En la Fig. 28.3 (c) se muestran los dos ejes no paralelos o que se cruzan, pero coplaner, conectados por engranajes. Estas ruedas dentadas se denominan ruedas dentadas cónicas y su disposición se conoce como ruedas dentadas cónicas. Las ruedas dentadas cónicas, al igual que las ruedas dentadas rectas, también pueden tener sus dientes inclinados hacia la cara del bisel, en cuyo caso se conocen como ruedas dentadas cónicas helicoidales.

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         Fig. 28.3

En la Fig. 28.3 (d) se muestran los dos ejes no intersectantes y no paralelos, es decir, los ejes no coplanares conectados por engranajes. Estas ruedas dentadas se denominan ruedas cónicas inclinadas o ruedas dentadas espirales y la disposición se conoce como ruedas dentadas cónicas inclinadas o ruedas dentadas espirales. Este tipo de engranajes también tienen un contacto de línea, cuya rotación alrededor de los ejes genera las dos superficies de paso conocidas como hiperboloides.

Notas : (i) Cuando engranajes cónicos iguales (con dientes iguales) conectan dos ejes cuyos ejes son mutuamente perpendiculares, entonces los engranajes cónicos se conocen como ingletes.

1. Un hiperboloide es el sólido formado por el giro de una recta sobre un eje (no en el mismo plano), de forma que cada punto de la recta permanece a una distancia constante del eje.
2. El engranaje helicoidal es esencialmente una forma de engranaje espiral en el que los ejes suelen estar en ángulo recto.

1. Según la velocidad periférica de los engranajes. Las marchas, en función de la velocidad periférica de las marchas, pueden clasificarse como..:

(a) Baja velocidad, (b) Media velocidad y (c) Alta velocidad.

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Las marchas con una velocidad inferior a 3 m/s se denominan marchas de baja velocidad y las marchas con una velocidad entre 3 y 15 m/s se denominan marchas de velocidad media. Si la velocidad de las marchas es superior a 15 m/s, se denominan marchas de alta velocidad.

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