Piñón-cremallera - Nota: 9 PDF

Preview

Summary

Informe sobre el mecanismo piñon cremallera...

Description

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Nacional Bolivariana Núcleo Sucre – Extensión Carúpano Ingeniería Mecánica 6to Semestre Mecanismo

Piñón y Cremallera Profesor: Ing. Mec. José Brito

Integrantes: Br. Alquimedes Cermeño Br. Alejandro Fernández Br. Iyad El halabí Br. Rodrigo Rodríguez

Octubre, 2019

Piñón: En mecánica, se denomina piñón a la rueda de un mecanismo de cremallera o a la rueda más pequeña de un par de ruedas dentadas, ya sea en una transmisión directa por engranaje o indirecta a través de una cadena de transmisión o una correa de transmisión dentada. También se denomina piñón tensor a la rueda dentada destinada a tensar una cadena o una correa dentada de una transmisión. Principio de funcionamiento según la relación de transmisión: Cuando el piñón es pequeño, de manera que habría poca distancia desde la base del diente hasta un chavetero, los dientes se tallan mediante un mecanizado en el eje. Esto conlleva el inconveniente de usar el mismo material para el eje que para el dentado, lo cual puede llevar a hacer necesario realizar algún tratamiento térmico superficial para endurecer la superficie de los dientes del piñón mientras que el núcleo del eje y la base de los dientes deben ser resistentes a esfuerzos estáticos y de fatiga. En cambio, cuando hay espacio suficiente, se monta el piñón en un eje con un chavetero o en un eje nervado. En el caso de formar parte de un mecanismo reductor de velocidad, la relación de transmisión, que es la razón entre la velocidad de salida y la velocidad de entrada, será menor a la unidad y, por tanto el eje de salida gira más despacio que el eje de entrada, como en la transmisión de un automóvil, donde el piñón es una rueda motriz. En cambio, en un mecanismo multiplicador de velocidad, en el que el eje de salida gira más deprisa que el eje de entrada, como en la transmisión de una bicicleta, el piñón es la rueda conducida. Igualando las velocidades lineales en las circunferencias primitivas del piñón y la corona, se obtiene la siguiente expresión: V= ωe. re =ωs rs; Dónde:     

V es la velocidad lineal en la circunferencia primitiva; ωe es la velocidad angular a la entrada; ωs es la velocidad angular a la salida; re es el radio primitivo a la entrada; rs es el radio primitivo a la salida.

Cremallera: Un mecanismo de cremallera es un dispositivo mecánico con dos engranajes, denominados «piñón» y «cremallera», que convierte un movimiento de rotación en un movimiento lineal o viceversa. El engranaje circular denominado «piñón» engrana con una barra dentada denominada «cremallera», de forma que un giro aplicado al piñón causa el desplazamiento lineal de la cremallera.

Por ejemplo, en un ferrocarril de cremallera, la rotación de un piñón montado en una locomotora permite transmitir a un carril dentado la fuerza necesaria para que un tren suba una pendiente pronunciada. Para cada par de perfiles de envolventes es posible diseñar un sistema de engranajes conjugados. En el caso básico de la cremallera, uno de los engranajes es un borde recto dentado, con radio infinito. Se utilizan tipos de cremalleras normalizadas de referencia para especificar los detalles de los dientes y sus dimensiones en el diseño de máquinas herramienta, como fresas o cortadores. Aplicaciones: Los mecanismos de cremallera y piñón son a menudo utilizados como parte de un accionamiento lineal sencillo, donde la rotación de un volante girado manualmente o por un motor se convierte en un movimiento lineal. Normalmente, la cremallera recibe directamente las cargas que se oponen a su movimiento, por lo que el piñón de ataque suele ser pequeño, de modo que la relación entre el desarrollo del piñón y el del volante con el que se acciona reduce considerablemente el par de giro necesario. Cuando las fuerzas de accionamiento necesarias son mayores, se incluyen engranajes desmultiplicadores intermedios, o sistemas de tornillo sin fin. El mecanismo piñón-cremallera transforma el movimiento giratorio de un eje, en el que va montado un piñón, en movimiento rectilíneo, al engranar los dientes del piñón con los dientes de una barra prismática (cremallera) que se desplaza longitudinalmente. Algunos ejemplos: Salva-escaleras El sistema de cremallera se utiliza frecuentemente en este tipo de elevadores domésticos. Dirección de automóviles El mecanismo de cremallera generalmente forma parte de la dirección de los automóviles y de otros vehículos con ruedas. Es menos preciso que otros tipos de dirección (como el de recirculación de bolas), pero proporciona al conductor una sensación más directa del comportamiento del vehículo. El mecanismo puede ser servoasistido, hidráulico o accionado por un motor eléctrico. El uso de una cremallera variable (combinado con un piñón normal) fue inventado por Arthur Ernest Bishop en la década de 1970, con el objeto de mejorar la respuesta del vehículo y las sensaciones del conductor especialmente a velocidades altas. También ideó un procedimiento de prensado de bajo coste para fabricar la cremallera, eliminando la necesidad de mecanizar el dentado de la pieza.

Ferrocarriles de cremallera Los ferrocarriles de cremallera están concebidos para su uso en zonas montañosas, con grandes pendientes. Disponen de una cremallera situada en el centro de la vía, con los piñones alojados en las locomotoras. Esto les permite trabajar con gradientes elevados, hasta del 1 vertical en 2 horizontal (50%), muy por encima de los valores máximos de los ferrocarriles convencionales (entre el 2% y el 4%) obtenidos confiando exclusivamente en la fricción entre ruedas y carriles. Siendo evidente la importancia del sistema en las subidas, no es menos cierta su utilidad para el frenado en los descensos, con la ventaja de ser mucho menos afectados que los trenes convencionales por la presencia de nieve o de hielo en los raíles. Accionadores. Los sistemas con un piñón y dos cremalleras se usan frecuentemente en actuadores. Un ejemplo son las válvulas en tuberías de transporte (agua, petróleo, gases...) accionadas neumáticamente. Los actuadores de la fotografía controlan las válvulas de una tubería de gran diámetro para abastecimiento de agua. En estos dispositivos, es el desplazamiento de dos cremalleras controladas por dos pistones opuestos, el que hace rotar un piñón (al contrario del caso habitual, donde es el piñón el que desplaza a la cremallera), cuyo giro controla la apertura o el cierre de una válvula de mariposa. Piñón-cremallera. Es un mecanismo compuesto por un piñón o rueda dentada de dientes rectos, que engrana con una barra dentada denominada cremallera de forma que, cuando el piñón gira, la barra dentada se desplaza longitudinalmente. El mecanismo piñón-cremallera transforma el movimiento giratorio de un eje, en el que va montado un piñón, en movimiento rectilíneo, al engranar los dientes del piñón con los dientes de una barra prismática (cremallera) que se desplaza longitudinalmente.

Para que el engrane sea posible y el piñón pueda deslizarse sobre la cremallera es preciso que tanto piñón como cremallera posean el mismo módulo.

Este tipo de mecanismo es reversible. Es decir, puede funcionar aplicando un movimiento de giro al piñón que es transmitido a la cremallera desplazándolos de forma lineal, o viceversa, si se administran movimientos lineales alternativos a la cremallera, éstos se convierten en movimientos rotativos en el piñón. Se utiliza taladros de columna, sacacorchos, en la apertura y cierre de puertas sobre guías, y en las direcciones de los automóviles....