Funcionamiento y Tipos de Engranajes

^[1] 1. INTRODUCCIÓN

Funcionamiento y Tipos de Engranajes  

Paucar Jonathan; Romero Adrián

1Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Facultad de Ingeniería Mecánica Quito, Ecuador
2Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Facultad de Ingeniería Mecánica Quito, Ecuador

Resumen: En la presente se realizó una investigación sobre el funcionamiento de los siguientes tipos de engranajes: cilíndricos, sin fin, cónicos helicoidales y planetarios. Para demostrar el desarrollo del cuerpo de este trabajo se presenta una aplicación de algunos conceptos de ingeniería inversa a un reductor de tornillo- sinfín corona de baja capacidad algunos engranajes como el cilíndricos, cónicos helicoidales y planetarios. La información recolectada referente a las características técnicas del reductor proviene de la disección del sistema para aplicar la metrología dimensional, la medición de acabados y la comprobación de tolerancias de fabricación; luego de esto, se generan los modelos CAD y se realiza el levantamiento de los planos tecnológicos de cada pieza. Se realiza la comprobación de diseño y por último se propone una metodología para la realización de los proyectos de diseño, la cual podría ser adoptada a nivel industrial para mejorar la etapa de producción

Palabras clave: Reductor sin fin, tren planetario, geometría de engranaje cilíndrico

Operation and Types of Gears

Abstract: An investigation was conducted on the operation of the following types of gears: cylindrical, endless, helical and planetary bevels. To demonstrate the development of the body of this work, an application of some concepts of reverse engineering is presented to a low-capacity crown screw-auger reducer, some gears such as cylindrical, helical and planetary bevels. The information collected regarding the technical characteristics of the reducer comes from the dissection of the system to apply dimensional metrology, the measurement of finishes and the verification of manufacturing tolerances; After this, the CAD models are generated and the technological drawings of each piece are carried out. The design check is carried out and finally a methodology is proposed for the realization of the design projects, which could be adopted at the industrial level to improve the production stage.

Keywords: Worm gearbox, planetary train, cylindrical gear geometry

Para el análisis del funcionamiento y tipos de engranajes temenos sin lugar a dudas, uno de los temas mejor dominados por los especialistas de engranajes que trabajan la ingeniería de engranajes en el sistema métrico (ISO) es el empleo racional del coeficiente de corrección relativo al módulo como parámetro adimensional que permite determinar una propuesta racional de diseño de las ruedas dentadas con mayor adaptabilidad de los flancos de los dientes a la aplicación que se requiere. Lamentablemente, para los especialistas de engranajes que han basado sus diseños en el sistema AGMA tradicional, continúa siendo un misterio el uso de este coeficiente y no son apreciadas las ventajas de este coeficiente como factor de ajuste entre los sistemas de engranajes dictados por las normas europeas y americanas. Es alentador, en este sentido, los esfuerzos de algunos especialistas, como McVittie y Rockwell, por dar a conocer a los usuarios del sistema AGMA las generalidades del cálculo geométrico de engranaje con aplicación del coeficiente de corrección relativo al módulo. Producto de la labor del Grupo de Trabajo WG5, bajo la dirección de Henry Deby, fue aprobado en 1981 un Reporte Técnico ISO con orientaciones generales en relación a los valores límites del coeficiente de corrección en las ruedas dentadas y su distribución en el engranaje cilíndrico con contacto exterior. Aunque las recomendaciones no fueron en modo alguno de naturaleza restrictiva, finalmente pudo disponerse de una guía general sobre los valores limites de aplicación del coeficiente de corrección. Estas recomendaciones fueron importantes para evitar los inconvenientes de un mal empleo de este factor y prevenir diseños con un aguzado excesivo de los dientes, una disminución apreciable del coeficiente de recubrimiento en los engranajes o el socavado de las bases de los dientes. Indiscutiblemente, ISO/TR 4467 permitió mostrar a los especialistas de engranaje las ventajas de emplear el coeficiente de corrección en el diseño de engranajes y aplicar con confianza valores razonables de este factor en el cálculo de engranajes con mayor capacidad de carga, en cuanto a la parte de coeficiente de corrección en engranajes cilíndricos como factor de conversión entre sistemas AGMA e ISO. Mientras que si seguimos con el tema de nuestra investigación temenos el sistema de engranajes planetarios del laboratorio de mecanismos de la escuela politécnica del ejército como guia de nuestro tema a investigar, en la actualidad se encuentra fuera de funcionamiento. El principal problema del equipo radica en que no es lo suficientemente didáctico para el uso de los estudiantes, debido a la falta de elementos que con el paso del tiempo sufrieron averías que comprometieron su funcionamiento. En el aspecto mecánico el problema radica en la falta de un mecanismo extra que permita la sincronización entre el disco motriz y los otros discos para el cambio de relaciones de velocidad. Además se presenta la inminente necesidad de remplazar los actuadores eléctricos por un sistema de frenado alternativo para los discos/embragues. Por último la falta de instrumentos de potencia y medición hacen que el sistema sea inservible hasta su adecuación. Es necesaria la implementación de un sistema automático, moderno y eficiente, que sera capaz de reproducir y mejorar la manera de plasmar el conocimiento y así hacer de este una herramienta de estudio que permita conocer y entender el funcionamiento de la transmisión automática.

La Ingeniería Inversa tiene como objetivo determinar las características y funciones de un proceso, sistema o componente para reproducirlo y, en lo posible, mejorarlo. Es una estrategia de ingeniería aplicada a la reproducción, copiado, sustitución de partes, diseño de nuevos productos, modificación de diseños, inspección industrial, documentación de diseños, desarrollo de información para la manufactura, entre otras. La ingeniería inversa es una metodología de rediseño que puede aplicase a un producto existente, a un prototipo o un concepto detallado. Es un proceso que utiliza una variedad de técnicas en forma de modelos, esquemas, pautas y teorías normativas para diseccionar y entender completamente un producto. Formulada concisamente, la ingeniería inversa inicia el proceso de rediseño de un producto, donde éste es observado, desensamblado, analizado y documentado, en términos de su funcionalidad, forma, principios físicos, manufacturabilidad y ensamblabilidad. La intención de este proceso es entender y representar completamente el estado actual del producto. Una de las ventajas que el computador le ha proporcionado a la ingeniería es la capacidad de poder integrar muchas disciplinas en la solución de problemas. La integración entre el Diseño y la Manufactura mediante las técnicas CAD/CAM ha permitido el desarrollo de productos en forma rápida, óptima y eficiente. Otra integración importante es la que se da entre los equipos de digitalización y los sistemas CAD. Hoy es posible pasar, en forma automática (a través de intercambio de información computacional) de la información obtenida de una máquina de medición por coordenadas MMC a un sistema CAD. La ingeniería inversa de partes y componentes es una de las áreas de la ingeniería que más se ha beneficiado con la integración MMC/CAD, pudiéndose decir también que ha hecho surgir la metrología surge como programa de investigación (o una serie de programas) que tiene dos objetivos principales: por un lado genera la información dimensional de los componentes (producto de referencia) y, por otro lado, valida la configuración del duplicado. La Metrología es esencial dentro de la ingeniería inversa orientada a la copia de partes y componentes, pues genera la información dimensional primaria de los mismos, la cual, posteriormente es tratada, refinada y validada. En la práctica real, la ingeniería inversa es más usada que el diseño de equipos y partes originales. Para que la metrología automatizada y la ingeniería inversa puedan ser valiosas herramientas en el sector productivo, es necesario que dicho sector adquiera la tecnología necesaria para desarrollar proyectos de alto valor agregado en el diseño y la fabricación de partes y componentes. Sin embargo, la Ingeniería Inversa no sólo se limita a modelos CAD sino que puede referirse al análisis de objetos en todos los sentidos, por ejemplo el análisis de esfuerzos de una estructura o al análisis y modelación de sistemas productivos. La mayor parte de las metodologías propuestas en la literatura y la aplicada en este artículo, en general tienen como base cuatro pasos: 1) conocimiento preliminar del objeto de estudio, 2) un plan de desarrollo, 3) una valoración de datos y 4) una síntesis que permite determinar las equivalencias entre el objeto de referencia y el objeto reproducido. La disección de productos y el “benchmarking” son procedimientos comúnmente empleados en la industria para mejorar el diseño de un producto y para producir una calidad de desempeño superior. En los apartados siguientes de este trabajo se hará la descripción de un reductor de tornillo-sinfín corona, se comentará su disección, se expondrán las características geométricas y dimensionales, las durezas de los materiales de las partes, obtenidas por medición y, seguidamente, se realizarán los cálculos de comprobación a la resistencia, la durabilidad y la rigidez. Se finaliza la exposición detallando la metodología propuesta para proyectos de reingeniería.

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