Tornillo sin fin

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  • 1. Mecánica Teórica II MECANICA TEORICAII Alumnos: Tema: Tornillo Sin Fin Especialidad: Docente: Pineda León Roberto Aula: C-204 Ciclo: IV Turno: Tarde 2011 Tema: Coordenadas Cilíndricas y Esféricas Página 1
  • 2. Mecánica Teórica II INDICE : TITULO : ......................................................................................... 3 UN POCO DE HISTORIA ................................................................ 4 DEFINICION.................................................................................... 4 APLICACIONES: ............................................................................ 7 REDUCTORES DE VELOCIDAD.................................................... 8 Tema: Coordenadas Cilíndricas y Esféricas Página 2
  • 3. Mecánica Teórica II Titulo : TORNILLO SIN FIN Tema: Tornillo Sin Fin Página 3
  • 4. Mecánica Teórica II UN POCO DE HISTORIA El inventor del tornillo fue el griego Arquitas de Tarento (430-360 a.C.), a él se debe también el invento de la polea. Arquímedes (287-212 a.C.) perfeccionó el tornillo y lo llego a utilizar para elevar agua. También fue Arquímedes el que invento el tornillo sin fin, comunmente llamado sin fin dado que no tiene fin, da vueltas y vueltas, se lo utiliza en tolvas y sin fines (tubos con uno adentro) para levar granos y afines. Pero no fue hasta la revolución industrial un elemento muy usado, principlamente porque debian ser producidos artesanalmente y nunca dos eran iguales, mucho menos la cavidad, agujero o tuerca en la que debia enroscar. Llegado el despertar de las máquinas este problema fue solucionado con la producción masiva con lso mismos patrones. Igualmente habia un problema, los fabricantes producian medidas diferentes y era un caos el conseguir las mismas. Por ello en 1841 el ingles Joseph Whitworth (1803-1887) sugirió un paso de rosca universal para todos los tornillos fabricados en cualquier parte. Esta idea properó y hoy existe la rosca universal, pero no hay una solo rosca, tenemos la común de 9 o 12 hilos (vueltas que da la rosca), la milimétrica, la rosca fina, la rosca gruesa, la rosca izquierda (se enrosca al revés). A partir de entonces el armado de máquinas, barcos y practicamente cualquier cosa podia de ser de manera rápida y confiable, el tornillo permite unir las partes muy bien sin dejar espacios sin apretar como los remaches, y no se sale como los clavos. Por ejemplo los trenes tenian el problema que los remaches dejaban espacios en la caldera por donde se permida presión, o simplemente saltaban, el problema fue solucionado con el tornillo que apretaba las partes de manera eficiente. Ahora, para aquellos que no sepan, el tornillo es un perno o bulón, como quieran llamarle, en el cual el cuerpo cilindrico es recorrido por un pequeño hilo continuo y envolvente que da vueltas descendentemente por él. Posee una cabeza con la cual se puede tenerlo con una herramienta (llave pulsiana, pinza) para enroscarlo. DEFINICION 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 dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocido como engranaje motor y Tema: Tornillo Sin Fin Página 4
  • 5. Mecánica Teórica II la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.[1] Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren. La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión. Desde el punto de vista conceptual el sinfín es considerado una rueda dentada de un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). Este operador ha sido diseñado para la transmisión de movimientos giratorios, por lo que siempre trabaja unido a otro engranaje. El perfil del hilo empleado en este operador es similar al que se usa para los engranajes. El sinfín, acompañado de un piñón (mecanismo sinfín-piñón), se emplea para transmitir un movimiento giratorio entre ejes perpendiculares que se cruzan, obteniendo una gran reducción de velocidad. Podemos encontrarlo en limpiaparabrisas, clavijas de guitarra, reductores de velocidad para motores, manivelas para andamios colgantes... Tema: Tornillo Sin Fin Página 5
  • 6. Mecánica Teórica II El tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí. El funcionamiento es muy simple: por cada vuelta del tornillo, el engranaje gira un solo diente o lo que es lo mismo, para que la rueda dé una vuelta completa, es necesario que el tornillo gire tantas veces como dientes tiene el engranaje. Se puede deducir de todo ello que el sistema posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un excelente reductor de velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el reducido espacio que ocupa. El tornillo es considerado una rueda dentada con un solo diente que ha sido tallado helicoidalmente (en forma de hélice). A partir de esta idea, se puede deducir la expresión que calcula la relación de transmisión: donde Z representa el número de dientes del engranaje. Tema: Tornillo Sin Fin Página 6
  • 7. Mecánica Teórica II Veamos un ejemplo: supongamos que la rueda tiene 60 dientes. En este caso, el tornillo debe dar 60 vueltas para el engranaje complete una sola vuelta y, por lo tanto, la relación de transmisión del mecanismo es Este mecanismo no es reversible, es decir, la rueda no puede mover el tornillo porque se bloquea. Aplicaciones: El tornillo sinfín en las clavijas de una guitarra En nuestra vida cotidiana lo podemos ver claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda es recogida con presición por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es conducida por un tornillo que gira gracias a la acción de la clavija. No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que se acciona gracias a este mecanismo. En los siguiente vídeos veréis el mecanismo en acción. En ambos observa lo lento que gira la rueda dentada y fíjate cómo en el primer vídeo se intenta girar el tornillo accionando el engranaje. Es imposible Tema: Tornillo Sin Fin Página 7
  • 8. Mecánica Teórica II Reductores de velocidad Los reductores de velocidad son mecanismos que transmiten movimiento entre un eje que rota a alta velocidad, generalmente un motor, y otro que rota a menor velocidad, por ejemplo una herramienta. Se componen de juegos de engranajes de diámetros diferentes o bien de un tornillo sin fin y corona. 23 El reductor básico está formado por mecanismo de tornillo sin fin y corona. En este tipo de mecanismo el efecto del rozamiento en los flancos del diente hace que estos engranajes tengan los rendimientos más bajos de todas las transmisiones; dicho rendimiento se sitúa entre un 40 y un 90% aproximadamente, dependiendo de las características del reductor y del trabajo al que está sometido. Factores que elevan el rendimiento: Ángulos de avance elevados en el tornillo. Rozamiento bajo (buena lubricación) del equipo. Potencia transmitida elevada. Relación de transmisión baja (factor más determinante). Existen otras disposiciones para los engranages en los reductores de velocidad, estas se denominan conforme a la disposición del eje de salida (eje lento) en comparación con el eje de entrada (eje rápido). Así pues serían los llamados reductores de velocidad de engranajes coaxiales, paralelos, ortogonales y mixtos (paralelos + sin fin corona). En los trenes coaxiales, paralelos y ortogonales se considera un rendimiento aproximado del 97-98%, en los mixtos se estima entre un 70% y un 90% de rendimiento. Además, existen los llamados reductores de velocidad de disposicíonepicicloidal, técnicamente son de ejes coaxiales y se distinguen por su formato compacto, alta capacidad de trasmisión de par y su extrema sensibilidad a la temperatura. Las cajas reductoras suelen fabricarse en fundición gris dotándola de retenes para que no salga el aceite del interior de la caja. Tema: Tornillo Sin Fin Página 8