Resumen de Engranes y Trenes de Engranaje PDF

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Resumen del tema de Engranes y Trenes de engranaje tipos, ventajas y desventajas...

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Engranes Los engranes conforman uno de los mejores medios disponibles para realizar algún movimiento, cuando en las máquinas la transmisión de potencia se hace de un eje a otro paralelo cercano a él. De entre los diferentes tipos de engranajes son los cilíndricos de dientes rectos los más usuales, los cuales se caracterizan porque son ruedas dentadas, cuyos dientes son rectos y paralelos al eje del árbol. Se fabrican engranes en muchas configuraciones para aplicaciones particulares. 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 está constituido por dos curvas envolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el centro de este. Módulo: Es la relación entre la medida del diámetro primitivo y el número de dientes. Circunferencia Primitiva: Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Paso Circular: Es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano consecutivos. Espesor del diente: Es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diámetro primitivo. Número de dientes: Es el número de dientes que tiene el engranaje. Diámetro exterior: Es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior dl engranaje. Diámetro interior: Es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente. Pie del diente: Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva. Cabeza del diente: Es la parte del diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro exterior y el diámetro primitivo. Flanco: Es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento. Altura del diente: Es la suma de la altura de la cabeza más la altura del pie. Ángulo de presión: El que forma la línea de acción con la tangente a la circunferencia de paso. Largo del diente: Es la longitud que tiene el diente de engranaje.

Distancia entre centro de dos engranajes: Es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranajes. Relación de transmisión: Es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la rueda conducida.

Ángulo de acción: es el Angulo que gira el engranaje desde que entran en contacto un par de dientes hasta que termina su contacto. Ángulo de aproximación: es el Angulo que gira un engranaje desde el instante en el que dos dientes entran en contacto, hasta que en ambos dientes entran en contacto en el punto correspondiente al diámetro primitivo. Ángulo de alejamiento: es el Angulo que gira un engranaje desde que los dientes están en contacto en el punto correspondiente al diámetro primitivo hasta que se separan.

Engranajes Rectos Son engranes en los cuales los dientes son paralelos al eje de simetría del engrane. Esta es la forma más simple y más económica. Los engranes solo pueden engranarse si sus ejes son paralelos.

Relaciones Fundamentales de los Engranajes Paso circular y paso diametral Se define paso circular o circunferencial a la relación:

Donde: P = paso circular Z = número de dientes D = diámetro de paso o diámetro primitivo Se define paso diametral a la relación:

Esta relación representa el número de dientes por unidad de longitud del diámetro del engranaje.

Módulo

Siendo: M = módulo D = diámetro de paso o diámetro primitivo Z = número de dientes

Relación de transmisión

Siendo: R = relación de transmisión ω = velocidad angular en rad/seg n = velocidad angular en rpm d = diámetro primitivo Z = número de dientes

Fórmulas Constructivas de los engranajes rectos

Engranaje Cónico

Es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas troncocónicas. paso de estas ruedas depende de la sección considerada, por lo que deben engranar con ruedas de características semejantes. Son los dispositivos mecánicos de uso común para la transmisión de energía mecánica y el movimiento entre los ejes no paralelos en ángulo recto.

El

Los engranajes cónicos se utilizan para cambiar la dirección de la unidad motora en un sistema de engranajes de 90 grados. Nuestra amplia experiencia y altos estándar de ingeniería nos permiten producir los engranajes cónicos de manera eficiente y de alta calidad.

Tipos de engranajes cónicos Los engranajes cónicos se clasifican en diferentes tipos de acuerdo a la geometría:   



Engranajes cónicos rectos tienen una superficie cónica dentada y los dientes son rectos y apuntan hacia el centro. Engranajes cónicos espirales con los dientes curvados en un ángulo que permite el contacto del diente debe ser gradual y suave. Engranajes cónicos Zerol son muy similares a un engranaje cónico excepción sólo es que los dientes están curvados: los extremos de cada diente son coplanares con el eje, pero el medio de cada diente se barre circunferencialmente alrededor del engranaje. Engranajes cónicos Zerol puede ser considerado como engranajes cónicos espirales (que también tienen dientes curvados) pero con un ángulo de espiral de cero (lo que los extremos de los dientes se alinean con el eje). Engranajes cónicos hipoides son similares a los cónicos espirales, pero las superficies de paso son hiperbólicos y cónicos no. Piñón puede ser compensado por encima o por debajo, el centro de engranajes, lo que permite mayor diámetro del piñón, y una vida más larga y más suave de malla, por ejemplo, con proporciones adicional, 6:1, 8:1, 10:1. En un caso límite de hacer que el "bisel" paralelo superficie con el eje de rotación, esta configuración se asemeja a un tornillo sin fin.

Aplicaciones

El engranaje cónico tiene diversas aplicaciones, tales como locomotoras, aplicaciones marinas, automóviles, imprentas, torres de refrigeración, plantas de energía, plantas de acero, máquinas de inspección de vías

de

ferrocarril, etc. Para ver ejemplos, consulte los siguientes artículos en:  Los engranajes cónicos se utilizan en las unidades diferenciales, que pueden transmitir la energía a dos ejes girando a diferentes velocidades, tales como las de un automóvil en las curvas.  Los engranajes cónicos se utilizan como el principal mecanismo para un taladro de mano. A medida que el mango de la broca se hace girar en una dirección vertical, los engranajes cónicos cambian la rotación del mandril a una rotación horizontal. Los engranajes cónicos en un taladro de mano tienen la ventaja adicional de aumentar la velocidad de rotación del mandril y esto hace que sea posible para perforar una gama de materiales.  Los engranajes en un engranaje cónico cepilladora permiten ajustes menores durante el montaje y permiten un cierto desplazamiento debido a la deformación bajo cargas de funcionamiento y sin la concentración de la carga en el extremo del diente.  Engranajes cónicos espirales son componentes importantes de los sistemas de accionamiento de helicópteros. Estos componentes son necesarios para operar a altas velocidades, cargas altas, y para un gran número de ciclos de carga. En esta aplicación, los engranajes cónicos en espiral se utilizan para redirigir el eje del motor de turbina de gas horizontal para el rotor vertical.

Ventajas



Este engranaje hace que sea posible cambiar el ángulo de funcionamiento.



A diferencia del número de dientes de cada rueda permite ventaja mecánica para ser cambiado. Al aumentar o disminuir la relación de dientes entre el accionamiento y las ruedas impulsadas uno puede cambiar la relación de rotaciones entre los dos, lo que significa que la unidad de rotación y el par de la segunda rueda se pueden cambiar en relación con la primera, con el aumento de velocidad y par de torsión decreciente, o disminuir la velocidad y el aumento de par de torsión.

Desventajas  Una de las ruedas de dicho engranaje está diseñado para trabajar con su rueda complementaria y no otro.  Debe ser montado con precisión.  Los cojinetes de los ejes 'deben ser capaces de soportar fuerzas significativas.

Características  Se producen dos tipos de engranajes cónicos: Recto y espiral.  Nuestros engranajes cónicos están disponibles para la industria pesada.  Pedidos especiales de fabricación de engranajes cónicos.  Altamente eficaz.  Compactación de diseños disponibles.  Utilización de variados materiales como MS, aleación de acero y de acero al carbono, aceros endurecidos y templados, Hierro fundido, o según lo especificado para engranajes cónicos.  Nuestros engranajes cónicos se fabrican según las normas internacionales: ASTM, BS, ES, AISI, SAE.

Engranajes Helicoidales

Son aquéllos cuyos dientes están dispuestos siguiendo la trayectoria de hélices paralelas alrededor de un cilindro. Estos engranajes pueden transmitir movimiento (potencia) entre ejes paralelos o entre ejes que se cruzan en cualquier dirección (incluso perpendiculares). Debido a su forma geométrica, su construcción resulta más cara que los anteriores y se utiliza en aplicaciones específicas tales como: cajas de cambios, cadenas cinemáticas, máquinas herramientas, etc. En este caso, el sistema de engrane de sus dientes proporciona una marcha más suave que la de los engranajes rectos, lo cual hace que se trate de un sistema más silencioso, con una transmisión de fuerza y de movimiento más uniforme y segura.

Tipos: Engranajes helicoidales de ejes paralelos:

Engranajes helicoidales de ejes cruzados

Engranajes helicoidales dobles

Características: Engranajes helicoidales cuando se utiliza en ejes paralelos son similares en el uso de engranajes rectos. Cuando las velocidades son superiores a 1000 rpm por minuto, los engranajes helicoidales proporcionan más seguridad. Los materiales disponibles son de acero templado, acero, inoxidable, aluminio, nylon, bronce y no metálica (fenólica). Cuando se utiliza en los ejes en ángulos rectos estos engranajes se conocen comúnmente como engranajes cónicos helicoidales.

Trenes De Engranes Transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes, consiguiendo disminuciones o aumentos significativos de la velocidad; también permite mantener o invertir el sentido de giro. Este tipo de transmisiones se usa mucho como reductor de velocidad en la industria (máquinas herramientas, robótica, grúas...), en la mayoría de los electrodomésticos (vídeos, cassetes, tocadiscos, programadores de lavadora, máquinas de coser, batidoras, exprimidores...), en automoción (para las cajas de cambio de marchas)... y en general en cualquier máquina que precise transmitir elevadas potencias con reducciones de velocidad importante.

Fórmulas Si suponemos un sistema técnico formado por tres tramos en el que el eje motriz gira a la velocidad N1, por cada grupo montado se producirá una reducción de velocidad que estará en la misma proporción que los diámetros de las poleas engranadas. Si suponemos que el número de dientes de cada una de las ruedas no son iguales, se cumplirán las siguientes relaciones:

N2=N1·(Za/Zb) N3=N2·(Zc/Zd) N4=N3·(Ze/Zf)

Por tanto, en este caso tendremos que la velocidad del eje útil respecto a la del eje motriz será:

N4=N1·(Za/Zb)·(Zc·Zd)·(Ze·Zf)

Luego:

La relación de transmisión de este sistema se calcula multiplicando entre sí las diferentes relaciones que la forman:

En el caso de que se empleen ruedas dentadas dobles iguales para construir el tren de engranajes, se cumplirá: Za=Zc=Ze y Zb=Zd=Zf, con lo que tendremos, para un sistema de tres tramos: Velocidad del eje de salida:

Relación de transmisión:

Problemas de engranes trenes de engranaje Se tiene un tren de 4 engranajes de la siguiente forma:

Tomando el engrane 1 como el motriz de entrada y con velocidad de 3600 rpm, calcular: a) La relación de transmisión entre el engrane 1 y 4 b) La velocidad de salida en el engrane 4 c) ¿Es un sistema reductor o multiplicador? a.- Para la relación de transmisión hay que definir cuales engranes son conductores (provocan el giro de otro engrane) y cuales son conducidos (girados por otros engranes). Como podemos observar, el engrane 1 que es nuestro motriz de entrada genera el giro del engrane 2, por lo tanto el 1 es conductor y el 2 es conducido. El engrane 2 está en el mismo eje que el engrane 3, por lo tanto el 3 también girara, pero el giro no es provocado por un contacto directo con el engrane 1, por lo tanto no será un conducido si no un conductor, debido a que su movimiento provocara el giro del engrane 4. Así tenemos que el engrane 3 es conductor y el 4 es conducido. La fórmula que nos permite determinar la relación de transmisión es:

Dónde:

La formula quedaría:

Sustituyendo tenemos: ; Esto quiere decir que por cada vuelta que de el engrane 1, el engrane 4 dará 1/8 vueltas.

b.- La velocidad de salida se calcula con la siguiente formula:

Dónde:

Sustituyendo tenemos que:

c.- Como se puede apreciar, la velocidad de entrada es mucho mayor que la de salida, por lo tanto el sistema es Reductor. Esto fácilmente lo podemos deducir con el factor de transferencia. Si la relación es menor a 1 tendremos menor velocidad a la salida que a la entrada, o bien un sistema reductor de velocidad. Lo contrario sucede teniendo una relación mayor a 1 ya que tendremos mayor velocidad a la salida que a la entrada, es decir, un multiplicador de velocidad.

Calcular e interpretar la relación de transmisión del siguiente tren de engranajes compuesto, sabiendo que la motriz es la rueda que corresponde a z4.

Según el tren de engranajes de la figura determina la velocidad de la rueda de salida (D), (recuerda que la rueda A es la motriz). Decir si el sistema es reductor o multiplicador.

Observa el siguiente tren de engranajes y resuelve lo siguiente

Tenemos los siguientes datos V1=100 rpm N1= 10 dientes N2=30 dientes N3=20 dientes N4=40 dientes A) La velocidad de salida

sustituimos V4=...