Dibujo Técnico II

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  • 1. Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño” Extensión San Cristóbal, Estado Táchira TRABAJO ESCRITO DEL 1er CORTE DE DIBUJO TÉCNICO II Profesor: Ing. Sergio López Asignatura: Dibujo Técnico II Alumno: Díaz, Romer C.I. 10.633.880 Sección “C” Período 2013-2 San Cristóbal, Octubre del 2013
  • 2. 2 Contenido 1. Acotado. Normas. 2. Importancia de las normas en el dibujo técnico. 2.1. Normas DIN. 2.2. Normas COVENIN. 2.3. Normas ASME. 2.4. Normas ISO. 2.5. Normas API. 2.6. Normas ANSI. 3. Catálogo (en dibujo técnico). 4. Uniones. Tipos. Descripciones. (Fijas, desmontables) 5. Elementos de transmisión de potencia. 5.1. Engranajes. Tipos. (dientes). Principios de lubricación. 5.2. Poleas y correas. 5.3. Ejes y árboles. Características. 6. Acoples. Tipos. (Rígidos y flexibles). 7. Rodamientos. Tipos
  • 3. 3 1. Acotado. Normas. “Cota” (del latín quota) es, de acuerdo una de las acepciones del Diccionario de la Real Academia Española, la alltura o nivel en una escala de valores. Así pues, el acotado es el proceso de anotar, mediante líneas, cifras, signos y símbolos, las mediadas de un objeto, sobre un dibujo previo del mismo, siguiendo una serie de reglas y convencionalismos, establecidos mediante normas. El acotado es el trabajo más complejo del dibujo técnico, ya que para una correcta acotado de un dibujo, es necesario conocer, no sólo las normas de acotado, sino también, el proceso de fabricación de la pieza, lo que implica un conocimiento de las máquinas-herramientas a utilizar para su mecanizado. Para una correcta acotado, también es necesario conocer la función adjudicada a cada dibujo, es decir si servirá para fabricar la pieza, para verificar las dimensiones de la misma una vez fabricada, etc. Con carácter general se puede considerar que el dibujo de una pieza o mecanismo, está correctamente acotado, cuando las indicaciones de cotas utilizadas sean las mínimas, suficientes y adecuadas, para permitir la fabricación de la misma. Se debe evitar repetir, omitir u ocultar cotas. Deben expresarse en las mismas unidades. Las cotas se situarán por el exterior. Se admitirá el situarlas en el interior, siempre que no se pierda claridad en el dibujo. No se acotará sobre aristas ocultas, salvo que con ello se eviten vistas adicionales, o se aclare sensiblemente el dibujo. Las cotas se distribuirán, teniendo en cuenta criterios de orden, claridad y estética. Las cotas relacionadas como el diámetro
  • 4. 4 y profundidad de un agujero, se indicarán sobre la misma vista. Debe evitarse, la necesidad de obtener cotas por suma o diferencia de otras, ya que puede implicar errores. En el proceso de acotado de un dibujo, además de la cifra de cota, intervienen líneas y símbolos, que variarán según las características de la pieza y elemento a acotar. Todas las líneas que intervienen en el acotado, se realizarán con el espesor más fino de la serie utilizada. Los elementos básicos que intervienen en el acotado son: Líneas de cota: Son líneas paralelas a la superficie de la pieza objeto de medición. Cifras de cota: Es un número que indica la magnitud. Se sitúa centrada en la línea de cota. Podrá situarse en medio de la línea de cota, interrumpiendo esta, o sobre la misma, pero en un mismo dibujo se seguirá un solo criterio. Símbolo de final de cota: Las líneas de cota serán terminadas en sus extremos por un símbolo, que podrá ser una punta de flecha, un pequeño trazo oblicuo a 45º o un pequeño círculo. Líneas auxiliares de cota: Son líneas que parten del dibujo de forma perpendicular a la superficie a acotar, y limitan la longitud de las líneas de cota. Deben sobresalir ligeramente de las líneas de cota, aproximadamente en 2 mm. Líneas de referencia de cota: Sirven para indicar un valor dimensional, o una nota explicativa en los dibujos, mediante una línea que une el texto a la pieza. Las líneas de referencia terminarán: En flecha, las que acaben en un contorno de la pieza. En un punto, las que acaben en el interior de la pieza. Sin flecha ni punto, cuando acaben en otra línea. La parte de la línea de referencia donde se rotula el texto, se dibujará paralela al elemento a acotar, si este no quedase bien definido, se dibujará horizontal, o sin línea de apoyo para el texto. Símbolos: En ocasiones, a la cifra de cota le acompaña un símbolo indicativo de características formales de la pieza, que amplifican su acotado, y en ocasiones permiten reducir el número de vistas necesarias, para definir la pieza.
  • 5. 5 Las cotas suelen clasificarse en: Cotas funcionales (F): Son aquellas cotas esenciales, para que la pieza pueda cumplir su función. Cotas no funcionales (NF): Son aquellas que sirven para la total definición de la pieza, pero no son esenciales para que la pieza cumpla su función. Cotas auxiliares (AUX): También se les suele llamar "de forma". Son las cotas que dan las medidas totales, exteriores e interiores, de una pieza. Se indican entre paréntesis. Estas cotas no son necesarias para la fabricación o verificación de las piezas, y pueden deducirse de otras cotas. Cotas de dimensión (d): Son las que indican el tamaño de los elementos del dibujo (diámetros de agujeros, ancho de la pieza, etc.). Cotas de situación (s): Son las que concretan la posición de los elementos de la pieza. 2. Importancia de las normas en el dibujo técnico. Interpretando la definición que presenta la Enciclopædia Britannica, el dibujo técnico es la comunicación gráfica empleada por las disciplinas técnicas (ingeniería, arquitectura, diseño industrial, etc.) para representar estructuras, máquinas, componentes, dispositivos y mucho más. Los dibujos son ejecutados con herramientas diseñadas para plasmar los detalles con exactitud, en algunos casos comienzan como bocetos a mano alzada. Además, sirven para inspirar y guiar el diseño y optimizar la comunicación entre diseñadores, colaboradores, departamento de producción, realización, comercialización y hasta la gestión de personal. El dibujo técnico se vale de las matemáticas (geometría descriptiva) y se rige de acuerdo a normas internacionales (DIN, COVENIN, ASME, ISO, API, ANSI) a fin de uniformizar el lenguaje gráfico. ¿Por qué son importantes las normas en el dibujo técnico? Como se mencionó antes, el dibujo técnico es un lenguaje gráfico. Así como los idiomas tienen sus academias para regular la gramática, la ortografía y el uso de la palabra escrita y hablada, las normas internacionales de dibujo técnico procuran regular la aplicación del dibujo a fin de evitar la proliferación de “dialectos”
  • 6. 6 indeseables. El caos en la ejecución del dibujo técnico no sólo tiene consecuencias de malinterpretación. También puede resultar sumamente costoso pues al llevar a la realidad partes, piezas o edificaciones se pueden cometer graves errores de construcción que llevarían a pérdidas de inversiones e incluso poner en riesgo la vida humana. Por eso es que se han desarrollado las normas internacionales para el dibujo técnico. Con ello se persigue establecer parámetros, formas y reglas que permitan la interpretación de los dibujos por cualquier profesional interesado independientemente de su ubicación geográfica. Algunas de las normas más relevantes en dibujos técnico son la DIN 199 sobre clasificación de dibujos, la ISO 129 sobre indicación de mediciones y tolerancias, la DIN 476 sobre las dimensiones del papel, la escritura normalizada en las DIN 16 y 17, simbología de tolerancias en las ANSI Y14.5 y ASME Y14.1M-1995, formatos en sistema métrico en la ASME Y 14.2M-1992, convención de letras y líneas en la ASME Y 14.3M-1994, dibujos de varias vistas en la ASME Y14.5M- 1994, entre muchas otras. Lamentablemente, no existe una norma universal para el lenguaje gráfico. Cada país, región o gremio escoge la que se ha desarrollado en su entorno o incluso otra distinta. Hoy es común que se combinen los criterios de un sistema de normalización con otro. Es por ello que los ingenieros, arquitectos y profesionales que necesiten emplear el dibujo técnico, deben conocer al menos los principios de cada sistema normalizado. A continuación, se definirán los principales sistemas de normas. Pero, debido a las dimensiones limitadas del presente escrito, no se detallarán los cánones emitidos relacionados al dibujo técnico, pues son bastante extensos.
  • 7. 7 2.1 Normas DIN Normas DIN. (Deutsches Institut für Normung, Instituto Alemán de Normalización). Son las normas más usadas en dibujo técnico. El Instituto fue creado en Alemania en el año 1917, constituyeron el primer organismo dedicado a la normalización. Algunas de las normas son: Clasificación de los tipos de dibujo técnico. La norma DIN 199 clasifica los dibujos técnicos atendiendo a los siguientes criterios: Objetivo del dibujo. Forma de confección del dibujo. Contenido. Destino. Clasificación de los dibujos según su objetivo: Croquis: Representación a mano alzada respetando las proporciones de los objetos. Dibujo: Representación a escala con todos los datos necesarios para definir el objeto. Plano: Representación de los objetos en relación con su posición o la función que cumplen. Gráficos, Diagramas y Ábacos: Representación gráfica de medidas, valores, de procesos de trabajo, etc. Mediante líneas o superficies. Sustituyen de forma clara y resumida a tablas numéricas, resultados de ensayos, procesos matemáticos, físicos, etc. Clasificación de los dibujos según la forma de confección: Dibujo a lápiz: Cualquiera de los dibujos anteriores realizados a lápiz. Dibujo a tinta: Ídem, pero ejecutado a tinta. Original: El dibujo realizado por primera vez y, en general, sobre papel traslúcido. Reproducción: Copia de un dibujo original, obtenida por cualquier procedimiento. Constituyen los dibujos utilizados en la práctica diaria, pues los originales son normalmente conservados y archivados cuidadosamente, tomándose además las medidas de seguridad convenientes. Clasificación de los dibujos según su contenido: Dibujo general o de conjunto: Representación de una máquina, instrumento, etc., en su totalidad. Dibujo de despiece: Representación detallada e individual de cada uno de los elementos y piezas no normalizadas que constituyen un conjunto. Dibujo de grupo: Representación de
  • 8. 8 dos o más piezas, formando un subconjunto o unidad de construcción. Dibujo de taller o complementario: Representación complementaria de un dibujo, con indicación de detalles auxiliares para simplificar representaciones repetidas. Dibujo esquemático o esquema: Representación simbólica de los elementos de una máquina o instalación. Clasificación de los dibujos según su destino: Dibujo de taller o de fabricación: Representación destinada a la fabricación de una pieza, conteniendo todos los datos necesarios para dicha fabricación. Dibujo de mecanización: Representación de una pieza con los datos necesarios para efectuar ciertas operaciones del proceso de fabricación. Se utilizan en fabricaciones complejas, sustituyendo a los anteriores. Dibujo de montaje: Representación que proporciona los datos necesarios para el montaje de los distintos subconjuntos y conjuntos que constituyen una máquina, instrumento, dispositivo, etc. Dibujo de clases: Representación de objetos que sólo se diferencian en las dimensiones. Dibujo de ofertas, de pedido, de recepción: Representaciones destinadas a las funciones mencionadas. Los Formatos de Dibujo y su archivado. Se llama Formato a la lámina de papel u otra sustancia (vegetal, poliéster...) cuyo tamaño, dimensiones y márgenes esta normalizado. Las dimensiones de los Formatos se encuentran normalizados por las normas UNE 1011 y DIN 823. Según las dimensiones de las piezas a representar se han de elegir los formatos necesarios para su representación gráfica. Las principales ventajas de utilizar un formato de dibujo normalizado son: La unificación del tamaño de los formatos para su posterior archivado. La construcción de posteriores muebles, del tamaño de los formatos normalizados para un aprovechamiento total del espacio. Facilitar su manejo. Adaptar los dibujos a los diferentes tamaños. La reducción de un formato se realiza de forma uniforme y el formato resultante aclara totalmente la definición del elemento representado. La gestión de planos se realiza de forma eficiente y su plegado se realiza sin ningún problema.
  • 9. 9 Las Reglas de Referencia y Semejanza. Referencia. La referencia de los planos se hace por letras y por números; con la letra se indica la norma (A, B ó C, según la serie) y por un numero su formato (0, 1, 2, 3 ó 4, según el tamaño). Ejemplo: DIN A3 Indica el formato según la norma DIN el tamaño es un A3, que es 420 mm de ancho y 297 mm de alto. Semejanza. Todos los formatos son semejantes entre sí. La relación del lado mayor y el lado menor es igual que la del lado del cuadrado a su diagonal. Tipos de Formatos. Todos los formatos se obtienen doblando en dos el anterior. Serie principal UNE 1011 y DIN 476. Los formatos de la serie principal se denominan por la letra A y seguido de un número. Estos números son correlativos entre sí. A continuación se indican algunos de los formatos más utilizados: Como norma general en el formato A4 se toma como norma la posición vertical. Se toma como norma en los cajetines la medida en lo ancho de 185 mm. Serie Auxiliar. Para los tamaños de sobres, carpetas, archivadores, etc. se utilizan las series auxiliares B y C. La serie B está formada por los Formatos cuyos lados son los respectivos medios geométricos de cada dos consecutivos de la serie A. Los medios geométricos entre las series A y B corresponden a la serie C. Plegado de Planos. Los planos mayores al A4 se reducen a este tamaño por medio del plegado. Los originales no se doblan nunca, esto se debe a que si quieres realizar copias del original no te salgan con marcas de plegado. Normas generales de plegado: El Cajetín debe quedar en la parte anterior del plegado y verse
  • 10. 10 perfectamente. Para el plegado se marca una anchura máxima de 210 mm y una altura máxima de 297 mm. El primer doblado será hacia la izquierda y el segundo doblado hacia atrás. El resto de dobleces verticales se hacen alternativamente, uno hacia la derecha y otro hacia la izquierda, comenzando por el lado del cajetín. Archivado y conservación de Planos. El archivado de planos es una de las partes más importantes del dibujo industrial. Los planos han de estar salvaguardados para futuras obras que se quieran realizar y que puedan corresponder a la obra original. Muchas veces solo valen de orientación, pero otras veces corresponde a una copia exacta de la obra antigua. El papel normalmente utilizado para el archivado suele ser el papel vegetal, aunque ahora se está utilizando el papel de poliéster. La ventaja del papel de poliéster respecto al vegetal es su dureza, mientras que el vegetal rompe al mínimo esfuerzo, el poliéster no se rompe si no se le aplican herramientas punzantes o fuego. Sin embargo su gran desventaja (la del poliéster) es su precio, mucho más caro que el papel vegetal. 2.2 Normas COVENIN. Normas COVENIN. (Comisión Venezolana de Normas Industriales). Desarrolladas desde 1958, emitidas por FondoNorma en sus principios, se clasifican de acuerdo al Comité Técnico de profesionales del área regulada tras varias revisiones. En éstos también participan entes gubernamentales y gremios de ingenieros, arquitectos y demás profesionales. Persiguen mantener una alta estandarización y normalización bajo lineamientos de calidad en Venezuela. Las normas establecen los requisitos mínimos para la elaboración de procedimientos, materiales, productos, actividades y demás aspectos que las mismas rijan. Hoy, SENCAMER (Servicio Autónomo Nacional de Normalización, Calidad, metrología y Reglamentos Técnicos) es la institución pública (adscrita al Ministerio
  • 11. 11 de Comercio) encargada de proponer, organizar y ejecutar las políticas del gobierno venezolano en conformidad con la Ley del Sistema para la Calidad y la Ley de Metrología. Así pues, realiza acciones para colocar al organismo al servicio de la economía social, el rescate del poder regulatorio del estado. En cuando al dibujo técnico, distintos Comités han emitido normas regulatorias. Así, existe por ejemplo, la 2621-89 sobre el Método de Identificación de la Textura de Superficie en Dibujo; la 3477:1999 sobre el Formato y Plegado de Dibujos y Planos; la 3470:1999 sobre la Designación de Construcciones, Habitaciones y Otras Áreas; la 3475:1999 sobre la Representación de Dimensiones, Líneas y Cuadrículas Modulares; la 3469:1999 Designación de Construcciones y Partes de Construcciones; la 107-80 sobre Definiciones y la 251-81 sobre Proyecciones, ambos respecto al dibujo técnico. En la actualidad, las Normas COVENIN son descargables de forma gratuita desde el sitio web de SENCAMER. Anteriormente eran vendidas por FondoNorma a precios realmente elevados. También se indica ahora la norma ISO u otra institución sobre la cual se inspira la correspondiente en el catálogo venezolano. 2.3 Normas ASME. ASME (American Society of Mechanical Engeneers; Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos). Es una organización de membresía sin fines de lucro, que permite la colaboración, el intercambio de conocimientos, el enriquecimiento profesional y el desarrollo de habilidades en todas las disciplinas de ingeniería, con un objetivo de ayudar a la comunidad mundial de ingeniería en el desarrollo de soluciones en beneficio de las vidas y medios de subsistencia. Fue fundada en 1880 por un pequeño grupo de líderes industriales. Las normas ASME que emiten van dirigidas principalmente al campo de la ingeniería mecánica. Por ello se observa en su sitio web (en inglés) muchas normas dirigidas a la fabricación y funcionamiento de
  • 12. 12 motores, bombas, turbinas, impelers, elementos de transmisión de potencia (que se verán más adelante en el presente trabajo), tuberías, válvulas, maquinaria y mucho más. Las normas son desarrolladas por comités de profesionales del área tras varias revisiones y suelen venderse a los interesados de forma física o digital (son costosas). 2.4 Normas ISO. Normas ISO. La Organización Internacional de Normalización es el mayor desarrollador mundial de las Normas Internacionales voluntarias. Abarca especificaciones de productos, servicios y buenas prácticas, ayudando a hacer que la industria sea más eficiente y eficaz. Se fundaron en 1947, y desde entonces ha publicado más de 19 500 normas internacionales que abarcan casi todos los aspectos de la tecnología y los negocios. De la seguridad de los alimentos a las computadoras, y la agricultura a la Desde entonces, se han publicado más de 19.500 normas internacionales que abarcan casi todos los aspectos de la tecnología y la fabricación. El nombre ISO no es un acrónimo. ISO se deriva del griego isos, que significa igual. Sea cual sea el país, cualquiera que sea el idioma, la forma corta es siempre ISO. 2.5 Normas API. Normas API. (American Petroleum Institute, Instituto Estadounidense del Petróleo) Estas normas son emitidas por el Instituto Estadounidense del Petróleo, que es la mayor asociación comercial de Estados Unidos para la industria de petróleo y gas natural. Representa a cerca de 400 empresas dedicadas a la producción, refinación, distribución , y muchos otros aspectos de la industria petrolera. Las funciones principales de la asociación son la promoción y la negociación con las agencias gubernamentales, legales y reglamentarias, la investigación sobre los efectos económicos, toxicológicos y ambientales, el establecimiento y certificación de estándares de la industria petrolera, y la educación de extensión.
  • 13. 13 La API distribuye más de 200.000 copias de sus publicaciones cada año. Las publicaciones, normas técnicas y productos electrónicos y en línea están diseñados, según la propia API, para ayudar a los usuarios a mejorar la eficiencia y rentabilidad de sus operaciones, cumplen con los requisitos legales y reglamentarios, y salvaguardar la salud, garantizar la seguridad y proteger al medio ambiente. Las normas API tienden a ser indiscutibles. Por ejemplo, la API 610 es la especificación de las bombas centrífugas, API 675 es la especificación de bombas con control de volumen de desplazamiento positivo. La API 677 es el estándar para los reductores y API 682 regula los sellos mecánicos. La API también define el estándar del sector respecto a los aceites y grasas lubricantes. Además, la API proporciona códigos y estándares para el diseño y fabricación de recipientes a presión que ayudan a salvaguardar la vida de las personas y ambientes de trabajo en los buques. La API también define y elabora normas para la medición de los productos manufacturados, tales como: calibres de rosca de precisión, instrumentos de medición, mecanizado de precisión y molienda, densidad del petróleo (grado API), identificador único aplicado a cada exploración de petróleo o de pozo perforado de producción en los Estados Unidos (número API) y una medida estándar de la radiación gamma natural, medido en un pozo de sondeo (unidad API). 2.6 Normas ANSI. Normas ANSI (American National Standards Institute, Instituto Nacional Estadounidense de Normalización). El ANSI es un organismo que supervisa, en Estados Unidos, el desarrollo de normas para productos, servicios y procedimientos. Estas normas son propuestas de forma voluntaria y consensual.
  • 14. 14 En la actualidad casi todas las normas del catálogo de ANSI hacen referencia a una norma ISO. Esto debido a que uno de los objetivos de la institución es la homologación de los estándares estadounidenses con los internacionales, tal vez motivado a que las operaciones de producción de las grandes empresas estadounidenses tienen a realizarse fuera de ese país. 3. Catálogo (en dibujo técnico). Entre las definiciones clásicas de catálogo podríamos describirlo como una lista o inventario ordenado y clasificado de cualquier tipo de objetos. Además, etimológicamente la palabra catálogo proviene del latín catalogus, con el mismo significado y del griego katalogos (enumerar). La catalogación puede ser definida como el medio a través del cual los catálogos nacen y se desarrollan. Entonces la catalogación es el proceso de descripción de los distintos elementos informativos que permiten detallar, identificar, clasificar y codificar un elemento. En la normativa internacional se emplean los principios de catalogación y en la elaboración de listados de partes de piezas de maquinaria. Construcción del Catálogo Las operaciones para formar y mantener un catálogo actualizado son: 1- Descripción formal del documento o elemento: Esta debe hacerse de acuerdo a las normas que establecen la razón de ser de cada catálogo, deben regir la existencia, separación y codificación de los elementos a catalogar siendo las propiedades a normar en función de las necesidades que dieron origen. 2- La generación de los puntos de acceso: Según su contenido, pueden integrarse en dos grandes grupos: los puntos de acceso por características de la catalogación descriptiva, y los puntos de acceso temáticos, es decir, agrupados por otras particularidades comunes. 3- Incorporación ordenada de elementos: Esto se realiza a través de la catalogación propiamente dicha. 4- Mantenimiento del Catálogo: La
  • 15. 15 etapa de mantenimiento imprescindible para poder acceder a la información guardada y el tipo de mantenimiento a realizar dependerá del Catálogo. 5- Revisión, actualización y reestructuración del Catálogo: Todo catálogo puede incorporar elementos nuevos y sufrir la baja de otros fuera de uso o mal generados. Esto hace que continuamente sea necesaria la revisión, reestructuración y modificación del mismo. Modelos de catálogo. Las variedades de catálogos son prácticamente innumerables, como pueden serlo las características y puntos de vista de una biblioteca, un organismo o empresa que lo requiera. Para ejemplificar tomamos a los catálogos bibliotecarios para mostrar las divisiones más usuales: Por su extensión, podemos clasificar los catálogos en:  Colectivos: contienen los asientos de distintos entes.  Generales: contienen todos los fondos de un ente.  Especiales: contienen incorporados solo parte de una colección. Si nos basamos en el uso, los catálogos pueden clasificarse en:  Internos: para uso del personal del ente que lo genera.  Públicos: utilizados por usuarios y profesionales de entes ajenos al dueño del catálogo. Por su sistema de ordenación, los catálogos pueden basarse en:  un punto de acceso externo a la descripción.  un punto de acceso interno a la misma (por ejemplo, alfabéticos por autores o materias). Por su forma de expresión:  en forma de listado  en formato digital  impresos  en fichas  online
  • 16. 16 4. Uniones. Tipos. Descripciones. Las uniones de las piezas de las máquinas son de diversos tipos, y cada uno de ellos tiene sus aplicaciones en la técnica moderna. Con el progreso de la industria, los elementos de fijación han sido normalizados y tienen sus nombres y características que los distinguen. Una máquina es un conjunto de piezas unidas y relacionadas entre sí. Estas pueden ser distintas en su forma, tamaño y en el modo empleado para su fabricación. Las uniones entre ellas también pueden ser distintas: roscadas, por chavetas, remachadas, soldadas, etc. Todas las uniones se pueden agrupar de la siguiente manera:
  • 17. 17 Cada tipo de unión tiene sus aplicaciones en la técnica moderna. Cuando hay una necesidad frecuente de desmontar y volver a ensamblar un conjunto, la unión debe permitir la separación fácil de las piezas sin dañar sus superficies ni cambiar su forma. Para esto se usan las uniones roscadas, por chavetas, por pasadores o por perfiles acanalados (ranuras). Para separar las piezas unidas permanentemente por soldaduras o remaches es necesario cortar los elementos de fijación que ya no podrán ser usados otra vez. Las uniones desmontables (temporales) son aquellas que permiten ensamblar y desmontar el conjunto sin dañar las piezas que 1o forman. Como desarmables se pueden nombrar las uniones roscadas, por chavetas, por pasadores y por perfiles acanalados. Rosca. Se llama rosca los filetes que se forman por el tallado helicoidal sobre una superficie cilíndrica o cónica. Las uniones roscadas se usan muy ampliamente en la técnica moderna. Es difícil encontrar un mecanismo que no tenga las partes unidas por piezas roscadas, pero ésta no es la única función de la rosca. Existen dispositivos con las superficies roscadas helicoidales que se usan para la transmisión del movimiento giratorio en rectilíneo o para el ajuste de las piezas: Terminología de las roscas: Rosca cilíndrica: Es una rosca tallada sobre una superficie cilíndrica. Rosca cónica: Es una rosca tallada sobre una superficie cónica. Rosca externa: Es una formada sobre la superficie exterior de un cilindro o cono. Rosca interna: Es una rosca formada sobre la superficie interior de un orificio cilíndrico o cónico. Rosca derecha: Es una rosca que se forma por el movimiento helicoidal del filete en la dirección de las agujas del reloj alrededor del eje (Figura a).
  • 18. 18 Rosca izquierda: Es una rosca que se obtiene por el movimiento del filete alrededor del eje en dirección contraria a las agujas del reloj (Figura b). Perfil: Es la sección del filete que se originaría por un corte perpendicular a la inclinación de su hélice. Ángulo de perfil: Es el ángulo formado por dos lados contiguos del perfil.. Paso "P": Es la distancia entre dos lados consecutivos de dos filetes contiguos medida paralelamente al eje (Figura de detalle adjunto). El pasó caracteriza el desplazamiento axial del filete por cada vuelta completa alrededor del eje. Rosca de un paso (de una entrada): Significa que todos los filetes corresponden a una sola línea helicoidal. Rosca de varios pasos: significa que tiene varias hélices (Figuras a, b y c) Tipos de rosca: Entre muchas formas de perfiles de roscas se pueden ver a continuación algunos de los que más uso tienen:
  • 19. 19 La representación de rosca en el dibujo según las normas DIN permiten la representación de rosca por medio de las líneas de trazos (Figura b), aunque aconseja acostumbrarse a representarla con las líneas finas continuas, según las recomendaciones ISO (Figura a). .A continuación se muestran los elementos roscados de mayor uso en el dibujo. Se debe prestar especial atención a que en la representación de los orificios rascados en corte, las líneas de rayado de corte llegan hasta la línea gruesa del diámetro inferior del orificio.
  • 20. 20 Designación de la rosca en normas DIN: Para todas las roscas normalizadas la designación se compone según el ejemplo a continuación: Para las roscas Whitworth de tubo se debe indicar también el número de la norma. A pesar de la gran variedad de roscas que se usan en la técnica, todas ellas están normalizadas y su indicación en el dibujo se hace según las normas correspondientes:
  • 21. 21 Los datos sobre la rosca izquierda, de dos o más pasos (entradas), rosca hermética, etc. se indican mediante las palabras correspondientes, por ejemplo "izquierda" o "hermética", que se colocan detrás de la designación de la rosca (Figura). Representación de roscas en el dibujo según normas ANSI: En las normas ANSI existen tres formas para representar la rosca: Representación Detallada: (pictórica) es muy laboriosa, exige mucho tiempo para dibujarla y se usa sólo en casos especiales. Representación Convencional: (esquemática) se usa para representar las roscas de diámetros menores de 1". Representación simplificada: Se usa, al igual que la anterior, para representar las roscas de diámetros menores de 1". Las representaciones simplificada y esquemática son de uso corriente, aunque la simplificada es preferida en las industrias, siempre que no existan posibilidades de confundir sus líneas con otras líneas del dibujo. Designación de la rosca en normas ANSI: Según las normas ANSI las dos principales roscas se indican por sus iniciales: la Unificada con letras "UN" y la Nacional Americana con la "N", y la descripción completa de la rosca se representa como una sola nota:
  • 22. 22 Para las roscas Unificadas y Nacional Americana existen las siguientes series: a) Serie basta (UNC) o (NC). b) Serie extrafina (UNEF) o (NEF). c) Serie fina (UNF) o (NF). d) Serie con paso constante de 8 hilos por pulgada (8UN) o (8N). e) Serie con paso constante de 12 hilos por pulgada (12UN) o (12N). f) Serie con paso constante de 16 hilos por pulgada (16UN) o (16N). La clase de rosca caracteriza un medio de regulación de ajuste entre las roscas interior y exterior. Las roscas Unificada y Nacional Americana tienen tres clases de ajuste previstas por las normas: lA, 2A y 3A para las roscas exteriores solamente; lB, 2B y 3B para las roscas interiores solamente; y clases 2 y 3 que se aplican a roscas exteriores e interiores indistintamente. Los ejemplos de la indicación para las diferentes roscas en normas ANSI en el dibujo se dan en la figura adjunta. Para indicar que la rosca es izquierda se usa la abreviatura "izq", puesta al final de la designación. La rosca de dos o más pasos se indica con palabras "doble ", "triple", etc.
  • 23. 23 Las recomendaciones detalladas para el uso de tipos, series y clases de roscas se encuentran en los manuales técnicos para los ingenieros. Los elementos de la unión roscada: Los pernos, tornillos y tuercas son los elementos más usados para las uniones roscadas. También se les emplea para la transmisión de fuerzas o movimientos y para el ajuste de las piezas. Se llama perno a una barra redonda roscada en un extremo, con cabeza hexagonal o cuadrada en su otro extremo, que se usa para unir dos o más piezas atravesándolas por los orificios libres de rosca, y que recibe en su extremo roscado una tuerca (Figura a). Existe un tipo de perno que no lleva cabeza, teniendo ambos extremos roscados (Figura b), a este perno se le da el nombre de "espárrago". Los pernos se usan preferiblemente para las uniones de piezas que tienen que ser unidas y separadas con bastante frecuencia. El tornillo es una barra redonda con la cabeza en un extremo y la rosca en el otro, para poder atornillarlo en una de las piezas de unión (Figura). En el mercado técnico existe una gran cantidad de tornillos normalizados para diferentes usos. Algunos de ellos se representan en la siguiente figura:
  • 24. 24 Representación de los elementos de unión: los pernos, tornillos, tuercas y arandelas son piezas normalizadas. Las dimensiones de un tornillo u otro elemento de fijación de cualquier tamaño previsto por las normas, se encuentra en un manual técnico. Es raro el caso en que haya necesidad de dibujar detalladamente un perno o un tornillo con todas sus medidas; se justifica solamente en pernos de formas y dimensiones especiales. Normalmente estas piezas de fijación se dibujan con ciertas simplificaciones. En la figura se muestra la representación de un perno según las normas DIN e ISO (a) y ANSI (b). De la misma manera se dibujan los tornillos y las tuercas (c).
  • 25. 25 Para los planos de montaje, donde no hay la necesidad de describir los detalles de cada pieza, se permite representar los elementos de unión de manera más simplificada, como lo muestra la figura (a). En la representación simplificada para dibujos pequeños (b) se emplean los ejes de simetría en vez de dibujar los elementos de unión correspondientes. Para indicar los elementos se usan las líneas de referencia, que se colocan siempre del lado por el que van a ser introducidos los tornillos a los que se refieren.
  • 26. 26 Alojamiento para los pernos y tornillos. Para poder unir dos piezas con un tornillo, es necesario antes perforar en la pieza superior A un orificio de diámefro algo mayor que el del tornillo (Figura a) y hacer un orificio roscado en la pieza inferior B (Figura b). Para obtener el orificio roscado se procede a las siguientes operaciones: 1. Taladrar el orificio de diámetro d1 (fig. a) que se escoge de un manual técnico de acuerdo con el diámetro y el paso de la rosca del tornillo; la longitud 11 depende de la longitud de la parte roscada 10 del tornillo. Para el dibujo se puede tomar 11 = 10 + 6P, donde P es el paso de la rosca. 2. Tallar la rosca con el diámetro D y la profundidad 12 = 10 + 2P (fig. b). A veces la cabeza del tonillo o perno queda total o parcialmente hundida dentro de la pieza superior. En estos casos hay que prever un orificio para su alojamiento. Para los tornillos de cabeza ranurada y cabeza hueca hexagonal (para la llave Allen) los alojamientos se hacen y se acotan como se ve en la fig. (a) adjunta. Para los tornillos de cabeza plana (avellanada) el alojamiento se hace como lo muestra la fig. (b).
  • 27. 27 Las normas DIN permiten usar para los dibujos pequeños, las representaciones simplificadas (Tabla adjunta), donde se emplean los ejes de simetría que sustituyen la representación de los orificios respectivos. Las líneas de referencia apuntan siempre del lado en que comienzan los agujeros avellanados y roscas.
  • 28. 28 Tuercas y arandelas: Uno de los elementos de uniones roscadas más importante es la tuerca, que se' encuentra en el mercado en diferentes formas y tamaños, según su empleo (Figura). La tuerca hexagonal, la de mayor uso, se dibuja de la misma manera que la cabeza hexagonal de un tornillo, variándose sólo su altura, que es mayor. Las arandelas se usan para aumentar la superficie de apoyo de la tuerca o para proteger la superficie de la pieza de las rayaduras que se producen al destornillar la tuerca. Unos tipos especiales de arandelas, igual que otros dispositivos de seguridad, se usan para prever a la unión contra el auto-desenroscamiento. En la Figura se muestran algunos tipos de arandelas y otros dispositivos de seguridad.
  • 29. 29 Designación de los elementos de unión: Como piezas normalizadas, los tornillos, tuercas, pernos y arandelas deben ser indicados en los dibujos según sus respectivas normas, para que puedan ser fácilmente reconocidos todos sus datos. A continuación ejemplos de la indicación completa de algunos elementos de unión: Chavetas y pasadores: Las uniones por chavetas y pasadores son sencillas, fáciles de ensamblar y desmontar, económicas y seguras. La chaveta es un elemento prismático que se coloca dentro de una cavidad llamada "chavetero", hecha en dos
  • 30. 30 piezas que se unen, (por ejemplo en un árbol y una rueda) para prevenirlas del movimiento relativo o para transmitir el movimiento de una pieza a la otra (Figura). A pesar de la gran variedad de formas, los principales tipos de chavetas están normalizados. Sus dimensiones dependen del diámetro del eje y de la longitud del cubo, y se escoge de los manuales técnicos. Las dimensiones de los chaveteros para el dibujo también se encuentran en los manuales. En la Figura se dan los ejemplos de representación gráfica de chavetas y la acotación de los chaveteros.
  • 31. 31 La designación de una chaveta según las normas DIN será: Chaveta B 10 x 8 x 60 DIN 6886 St 50K, que significa que es una chaveta lisa de 10 mm de ancho, 8 mm de altura y 60 mm de longitud hecha de acero St. 50K. La designación de una chaveta según las normas ANSI será: Chaveta rectangular 1/2" x 3/8", 2 1/2" longitud, que significa que es una chaveta de ½ pulgada de ancho, 3/8 de pulgada de altura y 2 1/2" de longitud. En el dibujo se permite abreviar las palabras que especifican las chavetas. Los pasadores son unos elementos metálicos de forma cilíndrica o cónica, que se usan para algunas uniones desmontables de dos piezas; todos están normalizados y sus medidas y las recomendaciones sobre su uso se encuentran en los manuales técnicos. Las uniones por pasadores se representan generalmente en corte. Se debe recordar que si el corte es longitudinal, el cuerpo del pasador se mostrará sin el rayado (Figura) Uniones por perfiles acanalados (ranurados): para evitar algunos inconvenientes de la unión por chavetas, como es por ejemplo la asimetría de acoplamiento, debilitamiento de la ieza en el sitio del chavetero, etc., se puede usar la unión por perfiles acanalados (Figura) que se hacen tanto en el árbol como en el cubo.
  • 32. 32 La forma y la cantidad de ranuras es variable y estará de acuerdo con las necesidades de la unión (Figura) Las uniones fijas (permanentes) son aquellas que pueden ser desmontadas sólo por medio de la destrucción o deformación (hasta dejado inservible) de uno de los elementos de la unión. Remaches: Uno de los tipos más usados de unión permanente es el remachado. Se emplea, sobre todo, para unir las piezas tipo planchas, láminas o perfiles. El remache es un elemento formado por un cuerpo_cilíndrico (vástago) y una cabeza (Figura a), que se introduce en los agujeros de dos piezas que se deseen unir, quedando sobresaliente una parte a la que se la golpea hasta aplastarla, formándose así otra cabeza, llamada cabeza de cierre (Figura b). Cuando el vástago tiene un diámetro de hasta 10 mm tenemos un remache. Cuando su diámetro es mayor de 10 mm se le llama roblón. El remache debe ser trabajado en frío, y el roblón, en caliente.
  • 33. 33 Por la posición de las piezas que se unen con los remaches se distinguen: 1) La junta de solape, traslape o superposición (Figuras a) y 2) La junta a tope, cubierta por un lado o por los dos lados (Figuras b). Por el modo de colocar los remaches se distinguen: El remachado sencillo (Figura anterior) y el remachado doble (dos o más filas): en paralelo, o alternando (Figura siguiente).
  • 34. 34 Existe una serie de símbolos especiales para indicar en el dibujo el tipo del remache y si el remachado se hará en el taller o en el momento de montaje, especialmente cuando se trata de estructuras de edificios y puentes. Recomendamos, por lo tanto, que en cada caso particular se revisen los manuales y normas correspondientes. Dibujo de piezas remachadas. Para el dibujo de los remaches generalmente se utiliza una plantilla o la bigotera loca, y aunque no es necesario dibujarlos a escala, se trazará solamente la cabeza, como una circunferencia de diámetro aproximado a 1,5 veces el del remache. Las normas, sin embargo, permiten la representación simplificada que aparece en la Figura. En las uniones remachadas lo importante es indicar los datos que identifican el remache y su situación por las distancias al borde de la pieza y entre ellos. Todos estos datos vendrán dados por el cálculo de los esfuerzos a que ellos están sometidos en la estructura.
  • 35. 35 Soldadura: es uno de los procesos más usados en la técnica moderna y consiste en la unión mediante el calor (con o sin adiciones) de dos piezas metálicas de modo que en la zona de unión (junta) formen una sola pieza. Es el método de unión permanente más económico y sencillo, que da una junta más resistente y hasta de mejor calidad que el remachado. Muchas veces las piezas soldadas resultan más ligeras y de menor costo que las fundidas. Existen muchos tipos de soldaduras, pero los principales son: por fusión y por presión. Tipos de junta (unión) de soldadura: La zona de unión de dos o más piezas en soldadura se llama “junta”. Según la posición relativa de las piezas que han de soldar existen cinco tipos principales de juntas (Figura)
  • 36. 36 En las normas DIN existen tres juntas más, las que se pueden tomar como casos especiales (Figura). A veces, antes de soldar las piezas es necesario un mecanizado previo de los bordes que se van a unir, como por ejemplo biselar uno o dos lados (Figura). El cordón de soldadura es el material fundido (con o sin adiciones) que une las piezas. La unión soldada puede tener uno o varios cordones continuos o interrumpidos (Figura). Todas las características mencionadas arriba de una unión soldada deben ser claramente representadas en el dibujo. Para esto las normas DIN y ANSI han elaborado los instructivos de simbología de las soldaduras y su uso.
  • 37. 37 Representaciones de la soldadura según las normas ANSI: Según la American Welding Society, “los símbolos proveen el medio para indicar la información completa sobre la soldadura en los dibujos. En la práctica, muchas compañías probablemente necesitarán sólo unos cuantos de estos símbolos, o si lo desean, pueden seleccionar solamente aquella parte que llene sus necesidades. Si esto se hace universalmente, todos hablaremos el mismo idioma”. El símbolo ANSI para indicar la soldadura es una flecha que apunta a la junta donde hay que soldar. Alrededor de la flecha se colocan todas las indicaciones referentes al tipo, forma, etc., de soldadura (Figura). Las siguientes tablas contienen la información sobre los símbolos básicos y complementarios de soldadura, según las normas ANSI.
  • 38. 38
  • 39. 39 Representación de la soldadura según las normas DIN: en estas normas los cordones angulares pueden ser de tres secciones transversales: plano, reforzado o aligerado. La representación de una soldadura en el dibujo se realiza mediante una línea de referencia que apunta a la junta y lleva los símbolos y datos adicionales.
  • 40. 40 A continuación se muestran dibujos de piezas soldadas hechos según Normas DIN y ANSI. 5. Elementos de transmisión de potencia. Son los elementos encargados de transmitir potencia entre dos o más componentes dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificados como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción.
  • 41. 41 En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación. Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión. Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automóviles. Sin embargo, las transmisiones se emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, por ejemplo, reductores y engranajes en ángulo recto en molinos de viento o agua y máquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevación (norias). En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa. Muchos sistemas, como las transmisiones empleadas en los automóviles, incluyen la capacidad de seleccionar alguna de varias relaciones diferentes. En estos casos, la mayoría de las relaciones (llamadas usualmente "marchas" o "cambios") se emplean para reducir la velocidad de salida del motor e incrementar el par de giro; sin embargo, las relaciones más altas pueden ser sobremarchas que aumentan la velocidad de salida. También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, de construcciones y de minería. Adicionalmente a las transmisiones convencionales basadas en engranajes, estos dispositivos suelen emplear transmisiones hidrostáticas y accionadores eléctricos de velocidad ajustable.
  • 42. 42 5.1 Engranajes. Tipos. (dientes). Principios de lubricación. El objetivo de los engranajes es transmitir una rotación entre dos ejes con una relación de velocidades angulares constante. Así, se habla de "Par de Engranajes, Ruedas Dentadas o Engrane" para referirse al acoplamiento que se utiliza para transmitir potencia mecánica entre dos ejes mediante contacto directo entre dos cuerpos sólidos unidos rígidamente a cada uno de los ejes. La "Relación de Transmisión" es el cociente entre la velocidad angular de salida ω2 (velocidad de la rueda conducida) y la de entrada ω1 (velocidad de la rueda conductora): μ= ω2/ ω1. Dicha relación puede tener signo positivo -si los ejes giran en el mismo sentido- o negativo -si los giros son de sentido contrario-. Del mismo modo, si la relación de transmisión es mayor que 1 (μ>1) se hablará de un mecanismo multiplicador, y si es menor que 1 (μ<1) -que suele resultar lo más habitual- de un mecanismo reductor, o simplemente de un reductor. Por otro lado, este objetivo de transmitir una rotación entre dos ejes con una relación de velocidades angulares constante se puede conseguir también mediante otros dispositivos como correas, cadenas, ruedas de fricción, levas o mecanismos de barras articuladas, pero todos ellos tienen sus limitaciones: - Las correas, cadenas, ruedas de fricción y levas no pueden transmitir grandes potencias. - Los mecanismos de barras articuladas son aplicables solo en casos concretos. Por el contrario, los engranajes presentan toda una serie de ventajas: - Son relativamente sencillos de construir. - Pueden transmitir grandes potencias. - Están universalmente aceptados, de tal modo que, además, su diseño está normalizado. - Permiten obtener soluciones variadísimas y adaptarse, por tanto, a cualquier tipo de problema de transmisión de rotación -con relación constante- entre ejes.
  • 43. 43 Todo ello da lugar a que los engranajes sea el elemento de máquinas más utilizado: cajas de velocidades, reductores, diferenciales, cadenas de transmisión, etc. Según que los ejes sean paralelos, se corten o se crucen hablaremos de tres familias de engranajes: Cilíndricos, Cónicos o Hiperbólicos. A su vez, en todo engranaje podremos distinguir dos partes claramente diferenciadas: el núcleo (limitado por la superficie, generalmente de revolución, del axoide) y los dientes (integrados en el axoide y cuya aplicación se verá posteriormente). De esta manera, partiendo del tipo de axoide que caracteriza el movimiento, y considerando la disposición de los dientes, podremos establecer una
  • 44. 44 primera clasificación de los engranajes: Perfiles de los dientes. Perfil de evolvente, interesa encontrar perfiles conjugados que, por una parte, satisfagan la ley general del engrane y, por otra, sean fáciles de construir. Un perfil que cumple estas condiciones es el de evolvente (Figura), que se emplea en la mayor parte de los engranes. La evolvente es una curva tal que el lugar geométrico de los centros de curvatura de todos sus puntos forma una circunferencia. De forma intuitiva, el perfil de evolvente se obtiene al desarrollar, manteniéndolo tenso, un hilo de una circunferencia y dibujar la trayectoria de uno de sus puntos. La circunferencia sobre la que se desarrolla se denomina Circunferencia Base , o también, evoluta. Conocido el punto por donde debe de pasar el perfil, se puede calcular por puntos el correspondiente perfil de evolvente. Se traza la tangente a la circunferencia base desde el punto (A), se divide en segmentos iguales y se avanza sobre la circunferencia base trasladando esos segmentos. Desde cada nuevo punto se traza la tangente (cada vez con un segmento menos), para acabar uniendo los extremos de las sucesivas tangentes.
  • 45. 45 Entre las propiedades de los perfiles de evolvente están: 1- La línea de engrane es una recta. Llamábamos línea de engrane al lugar geométrico de los puntos de contacto entre perfiles conjugados. La normal a los perfiles de evolvente, que coincide con la línea de engrane, da la dirección de transmisión de los esfuerzos El ángulo que forma la línea de engrane con la horizontal, recibía el nombre de ángulo de presión. El ángulo de presión en este caso es constante, lo que resulta beneficioso desde el punto de vista dinámico. 2- Engranan a cualquier distancia entre centros. Al modificar la distancia entre centros, los perfiles siguen engranando, aunque con distinto ángulo de presión y distintos radios primitivos. Ello es debido a que la relación de velocidades depende sólo de los radios de la circunferencia base, y no de la distancia entre centros. 3- Los perfiles de evolvente son fáciles de generar. Apoyándose en la fórmula de Euler-Savary puede comprobarse que todos los perfiles de evolvente son conjugados entre sí, porque todos son conjugados a una ruleta constituida por un plano móvil con un perfil solidario que es una línea recta. Dicho plano apoya, a su vez, sobre una base que no es otra que la circunferencia primitiva del engranaje. Otros tipos de perfiles. Al construir un par de ruedas dentadas, el perfil del diente de una rueda, en general, puede elegirse arbitrariamente. En tal caso, el perfil del diente de la otra rueda se calculará mediante el método general de determinación del perfil conjugado de uno dado. Las ventajas asociadas al perfil de evolvente que acaban de verse dan lugar a que éste sea el perfil mayormente extendido; no obstante, pueden encontrarse también otro tipo de perfiles, aunque en menor medida y en la mayor parte de los casos orientados a aplicaciones específicas. Así por ejemplo: - Engranajes Cicloides: La cabeza del diente está trazada por una epicicloide y el pie por una hipocicloide. Tuvieron una gran difusión hace aproximadamente un siglo, en virtud de la facilidad para reproducirlos por fundición. No obstante, en la actualidad
  • 46. 46 sólo se emplean en raras ocasiones para mecanismos especiales. En estos engranajes el perfil convexo contacta con el cóncavo. Ello hace que la presión específica en este tipo de contacto sea menor que cuando están en contacto dos perfiles convexos. Sin embargo, esto mismo les hace ser muy sensibles a las variaciones en la distancia entre ejes, precisando de un gran ajuste. Al mismo tiempo, la velocidad de deslizamiento que tiene lugar entre dos dientes de este tipo es constante en cada una de las zonas del diente; y en ambos casos es significativamente menor que en el caso de los engranajes de evolvente. Ello da lugar a un nivel de desgaste del diente también inferior. No obstante, en el punto del perfil situado sobre la circunferencia primitiva (y que constituye la frontera entre el perfil cóncavo y el convexo) se produce un cambio brusco de la velocidad de deslizamiento y, como consecuencia, el quebrantamiento superficial del material alrededor de ese punto es más probable en un engranaje cicloidal que en uno de evolvente. Por último, la línea de engrane no resulta ser una línea recta, con lo que el ángulo depresión varía. Debido a ello, varían tanto las magnitudes de las fuerzas de reacción en los cojinetes como las orientaciones de estas reacciones, lo que conduce al aflojamiento delos cojinetes. Al mismo tiempo, al ser el desgaste del diente proporcional a la fuerza de presión, el desgaste se lleva a cabo de forma desigual. - Engranaje de Reloj: Utilizado en mecanismos de relojería y en ciertos aparatos. Son similares a los cicloides, pero en ellos la cabeza del diente es una circunferencia y no una epicicloide, mientras que el pie tiene una configuración rectilínea. Sufren poco desgaste y, sobre todo, tienen un funcionamiento muy suave. - Engranaje de Linterna: En ellos el perfil de los dientes de una de las ruedas es una circunferencia; esta rueda se denomina "rueda de linterna" y sus dientes "barrotes". Los barrotes pueden estar fijos de forma solidaria al cuerpo o núcleo de la rueda, o poseer ejes que permitan su rotación –en este caso las pérdidas por rozamiento resultan pequeñas-. Se emplean en transmisiones lentas de grandes dimensiones que
  • 47. 47 no exigen una gran exactitud, ya que si bien la fabricación de la "rueda linterna" es muy sencilla, no ocurre lo mismo con la otra rueda. En general, para que dos ruedas dentadas con perfil de evolvente sean intercambiables entre sí deben de cumplir las siguientes condiciones. - Tener el mismo módulo (o mismo paso circular, ya que m = p / π). - Igual ángulo de presión de generación ϕ. - Presentar addendum y dedendum normalizados. - Anchura del hueco igual al espesor del diente, ambos sobre la circunferencia primitiva.
  • 48. 48 Un "Sistema de Dientes" es una norma que especifica las relaciones que deben existir entre addendum, dedendum, espesor del diente y ángulo de presión, con el objetivo de posibilitar la intercambiabilidad de las ruedas dentadas. No obstante, también hay que constatar que la necesidad de obtener ruedas de alto poder de transmisión puede aconsejar importantes desviaciones con respecto a lo señalado en los sistemas de ruedas normalizadas. Generación de engranajes: Los procedimientos de tallado de ruedas dentadas se dividen en dos grandes familias: - Procedimientos de reproducción. - Procedimientos de generación o rodadura. En los procedimientos de tallado de ruedas dentadas por reproducción, el borde cortante dela herramienta es una copia exacta de la rueda a tallar o de cierta parte de ella (por ejemplo, del hueco entre dientes contiguos). Como consecuencia, estos métodos precisan de un número elevado de herramientas, ya que incluso para fabricar ruedas dentadas con el mismo módulo hace falta una herramienta para cada número de dientes puesto que el hueco interdental varía. Se pueden distinguir los siguientes procedimientos: - Fundición: Se puede considerar como herramienta el molde que se llena con el material colado. Este molde es una copia exacta de la futura rueda, si no se considera el sobreespesor que va asociado a la fundición. - Procesos de metalurgia de polvos (pulvimetalurgia). - Estampación: La matriz que sirve como herramienta cortante tiene la forma de la futura rueda. Es un procedimiento empleado generalmente con ruedas delgadas. - Estrusión y rebanado. - Mediante cortadores conformadores: El cortador tiene la forma exacta del hueco interdental. Cabe distinguir dos procedimientos según la máquina herramienta utilizada:
  • 49. 49 + Cepillado: La herramienta en la sección perpendicular a la dirección de su movimiento tiene perfiles cortantes que se corresponden perfectamente con el contorno del hueco interdental del engranaje a tallar. + Fresado: Es un método de gran difusión, similar a la talla por cepillado, pero aquí en lugar de una cuchilla con forma determinada se utiliza como herramienta una fresa especial estandarizada –la "fresa de módulo"- cuyos dientes tienen perfiles idénticos a la forma del hueco interdental que se persigue. Al final de cada operación de fresado la fresa vuelve a su posición inicial y la pieza bruta gira un ángulo igual a 1/z de vuelta para poder fresar el siguiente hueco. El elevado precio de una "fresa de módulo" y la rapidez con la que se desgastan obliga a recurrir a una cierta inexactitud en el tallado al emplear la misma fresa para ruedas con un nº de dientes cercano a aquél para el que está diseñada la fresa. Lo habitual es utilizar juegos de 8 fresas de módulo -en ocasiones también de 15 ó 26 para una mayor exactitud- de forma que cada fresa se corresponde con el número menor de dientes de su serie, ya que al aumentar "z" disminuye el hueco interdental, evitando de esta manera el peligro de "acuñamiento". Aprovechando la última propiedad del perfil de evolvente -todos los perfiles de evolvente son conjugados a una ruleta constituida por un plano móvil, que apoya sobre una base que es la circunferencia primitiva del engranaje, con un perfil solidario que es una línea recta-, podemos generar los engranes por medio de una
  • 50. 50 cremallera, haciendo que la línea primitiva de ésta ruede sobre la circunferencia primitiva del engranaje. La cremallera consiste en varios planos rectos unidos rígidamente, de modo que pueden generarse simultáneamente las dos caras del diente. Partiendo de un cilindro de acero, la cremallera se emplea como herramienta de corte en el sentido perpendicular al plano del dibujo. Una vez efectuado el corte, se levanta la cremallera, se gira el engrane que se está tallando un ángulo Δϕ, se avanza la cremallera R.Δϕ y se corta otra vez. Repitiendo esta operación sucesivas veces obtenemos el engrane. Como todos los perfiles de evolvente son conjugados entre sí, también podemos generar una rueda haciéndola engranar con un piñón herramienta (H) con un determinado número de dientes (zH). El proceso de tallado puede llevarse a cabo de dos formas posibles: - Si la pieza bruta (B) de la futura rueda dentada (Fig. 8.18) se fabrica en material blando, girando ambas piezas tal y como se aprecia en la figura con velocidades ω y ωH, la herramienta (H) penetra en la pieza bruta (B) generando los perfiles conjugados a los perfiles de los dientes de la herramienta. Este método -poco extendido- se suele emplear para ruedas dentadas de módulo pequeño. El número de dientes generados vendrá determinado por la relación de velocidades angulares, ya que: ωH/ω = z/zH. El procedimiento puede invertirse
  • 51. 51 manteniendo una de las ruedas fijas y variando la velocidad angular de la otra para obtener el número de dientes "z" deseado. Por consiguiente basta con una sola rueda- herramienta de módulo "m" dado para poder fabricar ruedas dentadas del mismo módulo y con diferentes números de dientes "z". Análogamente al caso de la cremallera, pero con una mortajadora en forma de piñón (Figura) . La rueda herramienta (H) con zH dientes se afila y convierte en herramienta de corte. La mortajadora además del giro comunica un movimiento complementario de vaivén axial. Después de cada operación de corte la rueda- herramienta y la pieza bruta giran unos ángulos que mantienen la misma relación que las velocidades angulares: ΔϕH/Δϕ = z/zH Arco de conducción y relación de contacto: Se denomina ángulo de conducción (γt) al ángulo girado por el engranaje desde que dos dientes establecen el contacto hasta que lo pierden. A su vez, arco de conducción (qt) es el arco determinado por el ángulo de conducción sobre la circunferencia primitiva. Cada uno de los dos engranes que forman el par de engrane tiene su propio ángulo de conducción (γτ1 y γt2), pero ambos ángulos interceptan el mismo arco sobre la circunferencia primitiva, ya que se parte del supuesto previo de la rodadura entre circunferencias primitivas.
  • 52. 52 Todos los puntos de contacto entre los dientes están situados en el segmento de engrane AB definido sobre la línea de engrane por las circunferencias exteriores de los engranajes (Figura). El punto A corresponde al contacto del flanco del diente conductor con la punta del diente conducido y el B al punto en que se pierde el contacto entre la punta del diente conductor y el flanco del diente conducido. Dentro de ese contacto entre los dos dientes se distingue una fase de aproximación - entre el instante en el que los dos dientes entran en contacto (A) y el instante en el que el punto de contacto es el punto primitivo P- y una fase de retroceso o alejamiento - desde el instante anterior hasta el momento en el que ambos dientes dejan de estar en contacto (B)-. A partir de ahí se definen: - AP: Segmento de aproximación. - γa: Ángulo de aproximación. - qa: Arco de aproximación. - BP: Segmento de alejamiento. - γr: Ángulo de alejamiento. - qr: Arco de alejamiento. Los engranajes rectos tienen la característica de que cada diente empieza a engranar bruscamente en toda su longitud y termina de engranar del mismo modo. Por lo tanto, los pequeños errores geométricos inevitables en la fabricación de los
  • 53. 53 dientes se traducen en pequeños choques al empezar el engrane, acompañados del correspondiente ruido. Además, al ser variable con el tiempo el número de dientes en contacto, ello se traduce en variaciones de carga súbitas sobre los dientes (no es lo mismo que un diente soporte toda la carga que ésta sea repartida entre dos); es decir, variaciones bruscas de la fuerza transmitida a cada diente. Debido a esto, los engranajes cilíndricos rectos no resultan adecuados para transmitir potencias importantes (producen vibraciones, ruidos,...). Una primera aproximación para solucionar este problema podría consistir en tallar engranajes rectos desplazados, de modo que los saltos súbitos se suavicen. Es lo que se conoce como engranajes cilíndricos escalonados y su funcionamiento es tanto más suave cuanto mayor es el número de escalones en los que es tallado el engranaje. La idea de los engranajes helicoidales surge así como el paso al límite de los engranajes escalonados, en donde los saltos son tan pequeños (infinitesimales) que hay continuidad. En ellos, el engrane de dos dientes empieza y termina de forma gradual, lo que se traduce en una marcha más “suave” (menos ruido y vibraciones). Al mismo tiempo, los dientes helicoidales permiten obtener, con cualquier número de dientes, una relación de contacto tan grande como se desee. Plano normal y plano frontal. En una rueda helicoidal, una sección por un plano normal al eje de giro presenta un perfil análogo al de una rueda de dientes rectos (perfil de evolvente, ángulo de presión, línea de engrane, etc.). Este es el perfil frontal de la rueda, situado sobre el plano frontal o aparente.
  • 54. 54 En sucesivos planos paralelos al anterior, se va repitiendo el mismo perfil, pero desfasado respecto al plano frontal de tal manera que la base del flanco del diente traza sobre el cilindro de base de las evolventes una hélice de ángulo de inclinación βb (ángulo de inclinación en el cilindro base). La forma que toman los flancos de los dientes es una superficie llamada helicoide reglado. Esta superficie es la que engendra el segmento AB de la Figura cuando el plano ABCD se enrolla sobre el cilindro base o rueda sobre él sin deslizar. Cualquier sección de esta superficie por un plano tangente al cilindro base es una línea recta, y cualquier sección perpendicular al eje del cilindro es una evolvente. En un engranaje cilíndrico de ruedas helicoidales (Figura), las dos ruedas deben tener las hélices de sentidos contrarios (una a derechas y la otra a izquierdas), pero ambas con el mismo valor del ángulo de inclinación βb. Es decir: βb1 = -βb2 Cada rebanada de las ruedas de espesor infinitesimal engrana como si se tratara de una rueda de dientes rectos con un perfil igual al perfil frontal o aparente. En sucesivos planos paralelos al anterior, se reproduce el mismo engrane pero con un cierto retraso o adelanto.
  • 55. 55 Principios de lubricación. La tribología se define como el estudio de la lubricación, la fricción y el desgaste de partes móviles o estacionarias. Éstas tienen una función importante en la vida de los elementos de máquinas. Muy pocos elementos de máquinas no dependen de las consideraciones tribológicas. En este capítulo se tratan los diferentes regímenes de lubricación, los parámetros de superficie y de película, la viscosidad de los lubricantes, la deformación debida a carga concentrada, la fricción y el desgaste. Superficies concordantes y no concordantes. Las superficies concordantes se ajustan bastante bien una con otra con un alto grado de conformidad geométrica, de manera que la carga se transfiere a un área relativamente grande. Un ejemplo de superficies concordantes son los cojinetes. No obstante, muchos elementos de máquinas lubricados por una película fluida tienen superficies que no concuerdan entre sí. Entonces un área pequeña de lubricación debe soportar todo el peso de la carga. El área de lubricación de una conjunción no concordante es comúnmente tres órdenes de magnitud menor que la de una superficie concordante. Algunos ejemplos de superficies no concordantes son el acoplamiento de los dientes de un engranaje, levas y los rodamientos. Lubricación. A continuación se analizan las características de los cuatro regímenes de lubricación que se presentan en los elementos de máquinas. Lubricación hidrodinámica. La lubricación hidrodinámica (HL por sus siglas en inglés) se caracteriza por estar presente en superficies concordantes con una
  • 56. 56 lubricación por película fluida. Una presión positiva se desarrolla en un cojinete lubricado hidrodinámicamente, porque las superficies del cojinete convergen, y su movimiento relativo y la viscosidad del fluido separan las superficies. La existencia de dicha presión positiva implica que se soporta la aplicación de una carga normal. Por lo general, la magnitud de la presión que se desarrolla nunca supera los 5 MPa, y no es lo suficientemente grande para causar una deformación elástica significativa en las superficies. El espesor mínimo de la película es función de la carga normal que se aplica W, de la velocidad ub de la viscosidad absoluta del lubricante η0 y de la geometría Rx y Ry. El espesor mínimo de película excede normalmente 1 μm. En general, en la lubricación hidrodinámica las películas son gruesas, de manera que se previene que las superficies sólidas opuestas entre en contacto. Con frecuencia a esta condición se le denomina la forma ideal de lubricación, porque proporciona fricción baja y resistencia alta al desgaste. Lubricación elastohidrodinámica. La lubricación elastohidrodinámica (EHL por sus siglas en inglés) es una forma de lubricación hidrodinámica, cuya deformación elástica de las superficies lubricadas resulta significativa. Normalmente la lubricación elastohidrinámica se asocia con superficies no concordantes y con la lubricación por película fluida. Existen dos formas de EHL. La EHL dura, se relaciona con materiales de módulo de elasticidad alto, como los metales. En la figura se proporcionan las características de las conjunciones duras lubricadas elastohidrodinámicamente. El espesor mínimo de la película es una función de los mismos parámetros de la lubricación hidrodinámica con las adiciones del módulo de
  • 57. 57 elasticidad efectivo E’ y del coeficiente presión-viscosidad ξ. Es común que la presión máxima esté entre 0.5 y 4 GPa y el espesor mínimo de la película excede 0.1 μm. Las deformaciones elásticas de los elementos de máquinas no concordantes debidas a cargas normales son dos órdenes de magnitud mayores que el espesor mínimo de la película. Entre las aplicaciones de ingeniería en las cuales es importante la lubricación elastohidrodinámica para materiales de módulos de elasticidad alto, se incluyen los engranajes, los cojinetes de elementos rodantes o rodamientos y las levas. La EHL suave, se relaciona con los materiales de módulos de elasticidad bajos, como el caucho. En la figura se muestran las características de materiales de EHL suave. En ésta las distorsiones elásticas son grandes, aun con cargas ligeras. Para una EHL suave la presión máxima es de 0.5 y 4 MPa (comúnmente 1 MPa) en contraste con 0.5 a 4 GPa para la EHL dura. Esta presión baja tiene un efecto insignificante sobre la variación de la viscosidad en la conjunción. El espesor mínimo de la película es una función de los mismos parámetros que en la lubricación hidrodinámica, con la adición del módulo de elasticidad efectivo. Para la EHL suave el espesor mínimo de la película en general es 1 μm. Entre las aplicaciones de la ingeniería para materiales de módulos de elasticidad bajos en las cuales resulta importante la lubricación elastohidrodinámica se incluyen las llantas por ejemplo. Lubricación marginal. En la lubricación marginal, los sólidos no están separados por el lubricante, y los efectos de la película fluida son insignificantes existiendo un contacto entre asperezas importante. El mecanismo de lubricación por contacto se rige por las propiedades físicas y químicas de las películas delgadas de superficie de proporciones moleculares. Las propiedades de los sólidos y la película
  • 58. 58 del lubricante en las interfaces comunes determinan las características de la fricción. El espesor de las películas de superficie varía de 1 a 10 nm, dependiendo del tamaño molecular. En la figura se indica el comportamiento del coeficiente de fricción en los diferentes regímenes de lubricación. El coeficiente de fricción medio se incrementa hasta un total de tres órdenes de magnitud al pasar del régimen hidrodinámico, al elastohidrodinámico al marginal y al no lubricado. La figura muestra la tasa de desgaste de los diferentes regímenes de lubricación determinada por la carga de operación. En los regímenes hidrodinámicos y elastohidrodinámicos existe poco o ningún desgaste pero no hay contacto de asperezas. En el régimen de lubricación marginal, el grado de interacción de asperezas y la tasa de desgaste se incrementa a medida que la carga aumenta. La transición de lubricación marginal a una condición no lubricada se distingue por un cambio drástico en la tasa de desgaste. A medida que se incrementa la carga relativa en el régimen no lubricada, la tasa de desgaste se incrementa hasta que aparecen estrías o cuando ocurre el agarrotamiento y el elemento de máquina ya no opera adecuadamente. La mayoría de los elementos de máquinas no operan por mucho tiempo sin lubricación en sus superficies. La lubricación marginal se utiliza en los elementos de máquinas con cargas pesadas y bajas velocidades de operación, donde es difícil obtener una lubricación por película fluida. Los mecanismos como las bisagras de las puertas operan en condiciones de lubricación marginal. En otras aplicaciones para las cuales el bajo costo es de primordial importancia se recomienda la lubricación marginal.
  • 59. 59 Lubricación parcial. Si las presiones en los elementos de máquinas lubricados elastohidrodinámicamente resultan demasiado altas o las velocidades de operación son demasiado bajas, la película del lubricante se dispersa; habrá algún contacto entre las asperezas, y entonces ocurrirá la lubricación parcial, a veces denominada lubricación mixta. El comportamiento de la conjunción en un régimen de lubricación parcial se rige por una combinación de efectos marginales y de película fluida. El espesor promedio de la película en una conjunción de lubricación parcial es menor que 1 μm y mayor que 0.01 μm. El régimen de la lubricación para superficies concordantes va directamente de la lubricación hidrodinámica a la parcial. Parámetros de superficie. Eventualmente el diseño de elementos de máquinas es un problema de dos superficies en contacto o separadas por una película fluida delgada. En cualquier caso la textura de la superficie es importante para asegurar una larga vida del componente. En la figura se ha aumentado en 1000 veces en la dirección vertical y 20 veces en la dirección horizontal de manera que la relación entre la dirección vertical a la horizontal el 50:1.
  • 60. 60 En la tabla se proporcionan los valores normales del promedio aritmético de varios procesos de fabricación y varios componentes. Obsérvese que a medida que se aplican procesos de más precisión, los valores de Ra disminuyen significativamente. Parámetros de película. Cuando los elementos de máquinas se diseñan adecuadamente y se lubrican por medio de una película fluida, como en el caso de los rodamientos, de los engranes, de los cojinetes hidrodinámicos, las superficies lubricadas se encuentran completamente separadas por una película lubricante. De manera inversa, cuando la película no es suficientemente gruesa para proporcionar una separación completa entre las asperezas existentes en la zona de contacto, la vida de los cojinetes se afecta de manera adversa por los altos esfuerzos cortantes que resulta del contacto directo entre metales. Un lubricante es cualquier sustancia que reduce la fricción y el desgaste, además proporciona una operación uniforme y una vida satisfactoria de los elementos de máquinas. La mayoría de los lubricantes son líquidos como aceites minerales, ésteres sintéticos, fluidos silicónicos y agua, aunque también pueden ser sólidos como el politetrafluorotileno o PTFE, como los usados en los cojinetes secos, grasas, que se usan en cojinetes de elementos rodantes, o gases como el aire usado en cojinetes de gas. Un lubricante, sólido, líquido o gas se interpone entre las superficies sólidas para facilitar su movimiento relativo deslizante o rodante. Además tienen otras propiedades y características secundarias deseables: 1. Se pueden eliminar de entre las partes móviles por medio de una acción hidrodinámica. 2. Tienen una capacidad de disipación térmica relativamente alta par enfriar las partes en contacto. 3. Se pueden mezclar fácilmente con otros productos químicos para obtener una variedad de propiedades, como resistencia a la corrosión. 4. Pueden eliminar capas producidas por el desgaste.
  • 61. 61 Para que un lubricante resulte efectivo debe ser lo suficientemente viscoso como para mantener una película lubricante en condiciones de operación; pero debe ser tan fluido como para eliminar calor y evitar la pérdida de la potencia debida a un arrastre viscoso. La propiedad más importante de un lubricante, la viscosidad, se estudia a continuación. 5.2 Poleas y correas. Poleas. Es un mecanismo que sirve para la tracción o la elevación formada por una rueda, montada en un eje. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona ninguna ventaja mecánica. Cuanto más poleas se pongan menor será la fuerza que se emplea al levantar o mover un peso muerto pero mayor recorrido de cuerda será. Tipos de poleas. Se dividen en dos grupos según su posición, que pueden ser fijas o móviles. Polea fija. Este tipo de máquina cuelga de un punto fijo y aunque no disminuye la fuerza ejercida, que es igual a la resistencia, facilita muchos trabajos. La polea fija simplemente permite una mejor posición para tirar de la cuerda, ya que cambia la dirección y el sentido de las fuerzas. Por ejemplo, en un pozo seconsigue subir un cubo lleno de agua de forma más cómoda para nuestra comodidad, tirando hacia abajo en vez de alzándolo. Polea móvil. En esta modalidad, la polea está unida al objeto y puede moverse verticalmente a lo largo de la cuerda. De este modo, la fuerza es mucho mayor , ya que la carga es soportada por ambos segmentos de cuerda (cuantas más poleas
  • 62. 62 móviles tenga, menos esfuerzo se necesita para levantar un peso o varios). La fuerza se emplea para alzar una carga es la mitad que la resistencia, aunque para ellose tenga que tirar de la cuerda el doble de la distancia pero sale mayor rentable. Según su melladura se dividen en: Melladura plana: Son las menos utilizadas pero su función es la misma que las demás. Melladura trapezoide o en V: Son las más utilizadas, su melladura tiene forma de V y hay una gran variedad de ellas y de tamaños. Utilización de las poleas. -Para manipuladores de velocidades de máquinas.- Reducir el esfuerzo al levantar objetos pesados.
  • 63. 63 Las correas. Las correas y las cadenas representan los tipos principales de elementos flexibles para transmitir potencia. A diferencia de los impulsores de engranajes, que requieren de distancias centrales espaciadas en forma, en alguna medida, reducida y precisa, los impulsores de correa y cadena son capaces de transmitir potencia entre ejes que se encuentran muy separados. Además la distancia central es inherentemente ajustable y no necesita ser tan precisa como para los impulsores de engranajes. En general, los impulsores de cadena se utilizan donde las velocidades de giro son relativamente altas, como en la primera fase de reducción mediante un motor. La velocidad lineal de una correa es, por lo general, de 750-2000 metros por minuto. A velocidades más bajas, la tensión en la correa es demasiado alta. Para velocidades más altas, los efectos dinámicos como la aceleración centrípeta y la vibración reducen la eficiencia de la correa y su vida útil. Los impulsores de cadena se emplean casi siempre a velocidades más bajas, con los consecuentes torques de mayor magnitud. Los eslabones de cadenas de acero tienen una alta resistencia a esfuerzos de tracción para que sean capaces de soportar las considerables fuerzas que resultan de un torque de alta magnitud. No obstante, a velocidades altas, el ruido, el impacto entre los eslabones de la cadena y los dientes de la rueda dentada así como la dificultad para brindar una lubricación adecuada se convierten en problemas severos. Por tanto, las bandas y las cadenas se complementan entre sí. Tipos de correas. Una correa es un elemento flexible capaz de transmitir potencia que asienta en forma ajustada sobre un conjunto de poleas o poleas acanaladas. Cuando se utiliza para reducción de velocidad, el caso más común la polea acanalada más pequeña se monta en el eje de alta velocidad, como el eje de un motor eléctrico. La polea de mayor tamaño se monta en la máquina que es impulsada. La correa se diseña de manera que gire alrededor de las dos poleas sin deslizarse. La correa se instala colocándola entre las dos poleas mientras la distancia central entre ellas se reduce. Luego se separan las dos poleas acanaladas colocando la correa con una tensión inicial relativamente alta. Las correas son silenciosas a diferencia de las cadenas. Cuando se montan en grupos de varias correas y se rompe alguna de ellas, se
  • 64. 64 deben sustituir todas porque las deformaciones procedentes de las antiguas hacen que la nueva trabaje a tensiones mayores. Cuando se transmite potencia, la fricción provoca que la banda se adhiera a la polea impulsora, y, a su vez, se incrementa la tensión en un lado al que se denomina “el lado pensionado del impulsor”. La fuerza de tracción que se genera en la banda ejerce una fuerza tangencial sobre la polea acanalada que es impulsada, por consecuencia, se aplica un torque al eje que es impulsado. El lado opuesto de la banda aún está en tensión, pero de menos valor. Por tanto se le da el nombre de “lado flojo”. En el mercado se dispone de muchos tipos de correas; planas, dentadas, en V, correas dobles en V y correas múltiples en V. En la figura siguiente se muestran seis variedades distintas. La correa plana es la más simple, casi siempre se fabrica de piel o tela recubierta. La superficie de la polea acanalada también es plana y lisa, por consiguiente la fuerza impulsora está por la fricción entre la banda y la polea. Algunos diseñadores prefieren correas planas para máquinas delicadas porque la banda se deslizará si el torque tiende a incrementarse a un nivel lo suficiente alto para dañar la máquina. Las correas dentadas, a las que a veces se les da el nombre de bandas de temporización o sincronizadas, se desplazan sobre poleas provistas de ranuras con las que enlazan los dientes en el asiento de la banda. Este es un impulsor más positivo, sólo se ve limitada por la tensión por esfuerzo de tracción que se genera en la banda y la resistencia al esfuerzo de corte de los dientes de la banda. Algunas correas dentadas, se utilizan en poleas acanaladas en V. Los dientes le dan mayor flexibilidad y más eficiencia a las corres si se les compara con bandas estándar. Pueden operar con diámetros de polea más reducidos. Sin embargo, el tipo de banda que más se utiliza, sobre todo en impulsores industriales y aplicaciones en vehículos, es la banda en V que se ilustra en la Figura. La forma en V de la banda se inserta apretadamente en la ranura, ello aumenta la fricción y permite transmitir torques de magnitud considerable antes que se presente deslizamiento. Casi todas las correas tienen cuerdas de alta resistencia colocadas en el diámetro de paso de la sección transversal de la banda para incrementar la resistencia al esfuerzo de tracción de esta última. Las cuerdas, que se fabrican de fibras naturales, hebras sintéticas o acero, se impregnan con un compuesto de hule duro para
  • 65. 65 proporcionar la flexibilidad que se requiere para permitir que la correa pase alrededor de la polea. A menudo se agrega una cubierta exterior de tela para darle una durabilidad satisfactoria de la correa. La figura siguiente muestra un esquema de una correa situada entre dos poleas, donde se muestran las dimensiones, ángulos de contacto y la distancia central de una correa. La correa se monta con una determinada tensión inicial a la que se llamará F0. La polea de menor diámetro, normalmente se acopla al eje que gira a mayor velocidad, y se le denomina polea conductora. La otra polea recibe el nombre de conducida. Cuando comienza el funcionamiento, la tensión crece en el lado conductor y decrece en el conducido aunque no debe decrecer como para destensar la correa. Si la rama conducida se destensa del todo y el material de la correa es perfectamente elástico, entonces, lo que se estira por un lado, se contrae por el otro: Con lo cual, la fuerza inicial F0, es aproximadamente igual a la semisuma de F1 y F2, aunque no es del todo correcto. La potencia transmitida resulta ser:
  • 66. 66 Deslizamiento. La masa de la polea no puede acumularse en ningún sitio; el flujo de masa ha de ser constante(continuidad). Sean 1 y 2 dos secciones cualesquiera de la correa. La masa que atraviesa la sección 1 es lamisma que la que atraviesa la sección 2: ρ1A1v1 = ρ2A2v2 La longitud en 1 o en 2 es la de la correa sin tensionar l0 mas la deformación correspondiente: li=l0(1+εi) con i= 1,2. El efecto de Poisson hace que el área frontal disminuya: Ai=A0(1-υεi)2. Por lo tanto si se reordena la ecuación de continuidad, se obtiene la relación de velocidades entre las dos poleas: La relación de velocidades está relacionada con la diferencia de deformaciones. Como se verá más tarde, la zona de deslizamiento entre la correa y la polea está situada en la salida de ambas poleas. Si v1 y v2 son las velocidades de salida de las poleas 1 y 2 y la deformación se toma como el cociente entre la fuerza y el producto
  • 67. 67 de módulo de elasticidad y sección (ε=F/EA), la relación de transmisión entre las dos poleas es la siguiente: Ley exponencial de tensión. Sea una polea como la de la figura en la que se representan los esfuerzos presenten en la misma y sea una sección de correa como la que también se muestra en la figura, en la que también se representan los esfuerzos presentes. Según esta distribución de esfuerzos y ángulos de la correa, se puede definir: Por otra parte, se tiene la relación entre la fuerza tangencial y normal en la polea:
  • 68. 68 Con lo que μ’ se define como coeficiente de rozamiento efectivo de la siguiente manera: Por otra parte, si se plantea el equilibrio de fuerzas verticales: Siendo γ el ángulo de deslizamiento. Tensión tangencial centrípeta. Sea una polea como la de la figura la cual está atravesada por una correa. Por el hecho de estar girando aparece una fuerza tangencial centrípeta en la correa con dirección radial a la polea y sentido saliente. Esquema de tensiones y distribución de esfuerzos. Cadenas. Al igual que las correas, las cadenas se utilizan para transmitir par entre ejes a gran distancia, cuando el uso de engranajes fuese costoso o con poco rendimiento. Con respecto a las correas se pueden señalar las siguientes ventajas e inconvenientes:
  • 69. 69 Ventajas - La relación de transmisión media es constante, es decir, el eje conducido no se ha desfasado a lo largo del tiempo como ocurre con las correas. Esto impedía usarlas como correas de distribución, por ejemplo, lo que obligaba a utilizar cadena o engranajes hasta que se empezaron a utilizar las correas síncronas. - Soportan mayores cargas. - Necesitan menor tensión inicial, lo cual reduce las largas sobre los ejes. - Mejor rendimiento. Inconvenientes - Mantenimiento más cuidadoso pues necesitan de lubricación. - Montajes más precisos. - Mayor coste. - Más ruidosas. Relación de transmisión. En la mayoría de los casos, las cadenas no tienen una relación de transmisión instantánea constante. No obstante, como se ha mencionado, la relación de transmisión media, sí lo es. Esto es debido a que la cadena, al enrollarse sobre el piñón forma un polígono: Puesto que α y β van variando de manera independiente, la relación de transmisión varía en cada instante. La relación de transmisión es constante (α=β) cuando el número de dientes de los dos piñones es el mismo y existe una distancia igual a un número entero de eslabones entre los ejes. Incremento de la cuerda. Un factor importante que afecta a la suavidad de la operación de una transmisión por cadena de rodillos, especialmente a velocidades elevadas, es el incremento de la cuerda, el cual se representa en la figura. Por medio del triángulo rectángulo OCA, se tiene:
  • 70. 70 Lubricación. Los cuatro tipos de lubricación son: Tipo I: lubricación manual, el aceite se unta periódicamente con una brocha o con aplicador. Tipo II: lubricación por goteo, el aceite se aplica entre las orillas de las placas articuladas desde un lubricador por goteo. Tipo III: Baño de aceite o salpicado de aceite, el nivel de aceite se mantiene en la carcasa a una altura predeterminada. Tipo IV: Corriente de aceite, el aceite se abastece por bomba de circulación dentro de una curva de la cadena o espacio interior. 5.3 Ejes y árboles. Características. Un árbol o eje es un elemento de máquina, generalmente de sección circular con un diámetro mucho menor que su longitud, que sirve sostener y alojar a otros elementos de máquinas que son giratorios, tales como poleas, engranajes, levas, manivelas, piñones o coronas de cadenas, etc. Los ejes pueden ser fijos o móviles. El eje fijo es aquel elemento no giratorio o estático que no transmite movimiento y se utiliza solo como sostén de piezas rotatorias como ruedas, poleas, rodillos, engranajes locos, etc. El eje móvil es aquel elemento rotatorio que gira en forma solidaria a aquellos elementos de máquinas que soporta pero no transmite alta potencia. Un árbol es un eje móvil pero que transmite potencia. Tipos de árboles. 1) Según su configuración longitudinal, los árboles pueden dividirse en: • Árboles rectos: son los más comunes y poseen simetría respecto de su eje geométrico de giro. Estos pueden ser macizos, huecos, con sección transversal constante o escalonada a lo largo
  • 71. 71 de su longitud. El escalonamiento se realiza para ubicar las diferentes piezas y para realizar el ajuste axial de los elementos que se asentaron sobre el mismo. • Árboles acodados: son aquellos que se utilizan para convertir movimiento de rotación en traslación y viceversa. El caso más típico es el de los cigüeñales. • Árboles flexibles: son aquellos que tienen un eje geométrico de forma variable y permiten la transmisión del movimiento entre dos puntos (p/e motores de accionamiento y maquina accionada) donde los ejes geométricos de giro forman un determinado ángulo entre sí, de manera que es importante hacer un enlace rígido entre ellos. Estos constan de una serie de cuerpos de alambres arrollados en forma de hélice una sobre otra, que se encuentran cubierta flexible y que por medio de dispositivos especiales en los extremos pueden conectarse entre los puntos deseados. En caso de árboles con un solo sentido de rotación, las capas yuxtapuestas están en sentido opuesto, de modo que al transmitir el par de torsión, la capa superior de alambres tiende a enrollarse. Los árboles con dos sentidos de rotación tienen un enrollado diferente de los alambres con más de en cada capa, de modo que la deformación torsional es aproximadamente la misma en uno u otro sentido de rotación. 2) según la forma de la sección transversal se pueden clasificar en: • De sección circular. • De sección acanalada • De sección poligonal.
  • 72. 72 Uniones de árboles a los cubos de ruedas y poleas. Algunas veces, los elementos giratorios están integrados en los árboles (p/e las ruedas dentadas de diámetro pequeño que se fabrican con los árboles), pero con más frecuencia dichas partes se fabrican por separado y luego se montan en los árboles. La parte del elemento montado que este en contacto con el árbol se denomina cubo. Las uniones árbol-cubo pueden clasificarse en: 1) Uniones por rozamiento: En este tipo de uniones, el enlace se asegura por las fuerzas de rozamiento surgidas entre la superficie exterior del árbol y la superficie interior del cubo. A este tipo de uniones pertenecen los siguientes tipos. • Uniones de ajuste por interferencia, las cuales se logran ensamblando las partes con una prensa o calentando el cubo para que se expanda o enfriando el eje para que se contraiga. Se utilizan transmitir el momento torsor o para fijar la localización axial de la pieza sobre el eje. • Uniones de ajuste por cuña: Donde la cuña oprime el cubo contra el árbol y se “clava” la pieza. El factor de concentración de esfuerzos no es muy alto. •Unión por cubo partido: Se realiza a
  • 73. 73 través del cubo partido que se ajusta por medio de tornillos. Este permite el desensamble y ajuste lateral con gran facilidad. 2) Uniones por forma: La transmisión del par se asegura por medio de piezas especiales como pasadores y chavetas o por la forma de las secciones a unir (p/e sección acanalada). Esta última unión se usa cuando se necesita transmitir grandes momentos torsionales. Los pasadores se usan para fijar la posición axial y transmitir momento torsor. Hay que analizar bien el tema de la concentración de tensiones en el agujero del árbol. Las uniones por chavetas son muy difundidas y se puede mencionar la chaveta cuadrada y la chaveta de disco que se emplea para servicio ligero debido a la profundidad del chavetero (ranuras para alojar las chavetas en los árboles y en los cubos) y es de alineación dado la libertad que tiene de girar dentro del chavetero-semicircular.
  • 74. 74 6 Acoples. Tipos. (Rígidos y flexibles). Los acoplamientos tienen por función prolongar líneas de transmisión de ejes o conectar tramos de diferentes ejes, estén o no alineados entre sí. Si dos ejes se pudieran alinear perfectamente, podrían ser conectados con dos cubos con bridas o pernos. Una vez realizado se tiene la seguridad que ninguna de las dos máquinas se moverá sobre la cimentación y que ésta no se asentará. Es un hecho real que siempre habrá alguna desalineación entre un eje impulsor y un eje impulsado, por lo cual deben ocuparse “acoplamientos flexibles”. Es decir el propósito fundamental de los acoplamientos flexibles es transmitir el par de torción requerido desde el eje impulsor al impulsado y compensar el desalineamiento angular, paralelo o una combinación de ambos, con numerosas funciones complementarias como proporcionar desplazamiento axial y así mismo restringirlo. Tal vez los acoplamientos flexibles son las partes peor tratadas de cualquier maquinaria, tanto por lo que respecta al tiempo de selección como al de instalación. A
  • 75. 75 través de una apropiada selección del acoplamiento y de un buen procedimiento de alineación pueden evitarse altos costos de mantenimiento y pérdida de tiempo en la producción. Diferentes tipos de acoples pueden absorber diversas faltas de alineación, la selección de aquel que absorba la desalineación mayor no siempre es la mejor elección; ya que a veces se produce una desalineación mayor por una reducción en la potencia transmitida o una reducción en la vida útil de los acoplamientos. Los catálogos de los fabricantes enumeran información de diseño del cual se podrá elegir el acoplamiento más apropiado y por lo común desalineación máxima para cada uno, la desalineación puede cambiar por varias razones: el asentamiento de la de la cimentación, el desgaste de los cojinetes y las distorsiones provocadas por vibración y cambios en la temperatura, etc. Tipos de acoplamientos. Básicamente los acoplamientos se clasifican en dos tipos, los rígidos y los flexibles: Acoplamientos rígidos. Se diseñan para unir dos ejes en forma apretada de manera que no sea posible que se genere movimiento relativo entre ellos. Este diseño es deseable para ciertos tipos de equipos en los cuales se requiere una alineación precisa de dos ejes que puede lograrse; en tales casos el acople debe diseñarse de tal forma que sea capaz de transmitir el torque en los ejes. Los acoplamientos rígidos deben emplearse solo cuando la alineación de los dos ejes puede mantenerse con mucha precisión, no solo en elemento en que se instalan, sino también durante la operación de las máquinas. Si surge desalineación angular, radial o axial significativa, aquellas tensiones que son difíciles de predecir y pueden conducir a una falla temprana del eje debida a fatiga pueden ser inducidas sobre los ejes.
  • 76. 76 Dificultades como las anteriores son susceptibles de evitarse utilizando acoplamientos flexibles. Acoplamientos flexibles. Son diseñados de tal manera que sean capaces de transmitir torque con suavidad, en tanto permiten cierta desalineación axial, radial o angular. Dependiendo del método utilizado para absorber la desalineación, los acoplamientos flexibles pueden dividirse en: 1.- Acoplamientos de elementos deslizantes. 2.- Acoplamientos de elementos flexionantes. 3.- Combinación de acoplamientos deslizantes y flexionantes. Acoplamientos de elementos deslizantes. Estos tipos de acoplamientos absorben la desalineación o por deslizamiento entre dos o más de sus componentes. Este deslizamiento y las fuerzas generadas por el momento de torsión transmitido generan desgaste. Para dar lugar a una vida adecuada, estos acoplamientos se lubrican o se emplean elementos hechos de plástico de baja fricción. Los acoplamientos de este tipo tienen dos mitades en virtud de que cada par deslizante de elementos puede absorber solo desalineación angular; se necesitan dos de estos pares para acomodar la desalineación paralela. Se puede comprender mejor este hecho si se supone que cada par de elementos deslizante es una junta articulada. Estos acoplamientos se subdividen en: Acoplamientos del tipo de engranaje. Estos acoplamientos constituyen el diseño más universal; pueden fabricarse casi para cualquier aplicación desde unos cuantos caballos de potencia hasta miles de ellos (desde menos de 1rev/m. hasta más
  • 77. 77 de 20.000 rev/m). Para una aplicación determinada un acoplamiento de engranaje suele ser más pequeño y más ligero que el de otro tipo. Estos acoplamientos pueden utilizarse en máquinas con árboles acoplados cerrados o para grandes separaciones entre los árboles conectados. Por otra parte requieren lubricación periódica (cada seis meses) debido a que el lubricante es sometido a grandes fuerzas centrífugas, son rígidos respecto a la tracción y son más caros que otros tipos de acoplamientos. Un acoplamiento de engranaje para árboles acoplados cerrados tiene dos mitades unidas con tornillos cada mitad solo tiene tres componentes: Un cubo, un manguito y un sello. El cubo tiene un juego de dientes externos y se asemeja bastante a un piñón. El manguito tiene un juego de dientes internos para acoplar cortados en tal forma que, cuando se desliza sobre el cubo se tiene un juego (marca muerta) entre los dientes que se engranan. El sello está instalado en una ranura maquinada en la placa extrema del manguito y sirve al doble propósito, de retenerse el lubricante y evitar la entrada de polvo o agua al acoplamiento. Los manguitos tienen también uno o dos accesorios o tapones para grasa. Cuando existen grandes separaciones entre los árboles se introduce un espaciador entre los dos manguitos. Las bridas se conectan con ocho o más tornillos, y se instala un empaque de papel, o anillo, entre ellas para sellar la punta. Acoplamientos de cadena. Los acoplamientos de cadenas sobresalen por su sencillez. Todo lo que se necesita son dos ruedas dentadas y un trozo de cadena doble. Por lo general se utiliza a baja velocidades, excepto cuando se les agrega una cubierta especial, metálica o de plástico, para contener el lubricante de lo contrario
  • 78. 78 sería expulsado por la acción de las fuerzas tangenciales centrípetas. Este tipo se utiliza en aplicaciones acopladas cerradas. Acoplamiento de rejilla de acero. Este tipo de acoplamiento es semejante, en muchos aspectos al de engranaje. Tiene dos cubos con dientes externos, pero con un perfil especial. En vez de manguitos con dientes internos tiene una rejilla de acero que pasa por todos los dientes. Debido a que la rejilla se flexiona un poco bajo la acción del momento de torsión, este tipo es menos rígido respecto a la torsión que el de engranaje. Acoplamientos de elementos flexionantes. Estos acoplamientos absorben la desalineación por la flexión de uno o más de sus componentes. Con el tiempo esta flexión puede hacer que falle el elemento el cual deberá remplazarse. Resulta evidente que cuanto menor sea la desalineación que deba absorber el acoplamiento, menor será la flexión que deben sufrir los elementos pudiendo así obtenerse un servicio más largo sin problemas. Dependiendo del material utilizado del elemento flexionante, los acoplamientos se puede dividir en dos tipos: · Con elemento metálico
  • 79. 79 · Con elemento elastómero Aquellos con elemento metálico sólo pueden absorber desalineación en cada punto de flexión. Para absorber desalineación paralela (no alineación), un acoplamiento necesita dos elementos flexionantes. Cuanto mayor sea la distancia entre los elementos mayores será la no alineación que pueda absorber el acoplamiento. Aquellos con elemento elastómero, sólo pueden absorber la no alineación de uno de los elementos. Están diseñados para máquinas acopladas que estén próximas entre sí; sin embargo si se utilizan con un buje especial para centrar, pueden aplicarse en los casos en que existen separaciones grandes entre ejes. Acoplamientos con elementos metálicos. El elemento flexible no es de una sola pieza, se trata más bien de un paquete de muchos discos estampados, normalmente hechos con acero inoxidable. Los tamaños de un acoplamiento varían desde muy pequeñas hasta muy grandes. Con unas cuantas excepciones no se pude utilizar a altas velocidades. El paquete de discos múltiples ofrece la ventaja de un sistema redundante, y el acoplamiento puede funcionar incluso después de que han fallado uno o más discos. Sin embargo el remplazar discos debe hacerse con el paquete como un todo, en vez de remplazar sólo los discos quebrados. Una desventaja de este tipo, es que toleran muy poco error en el espaciamiento axial de las máquinas. Por otra parte esta desventaja se convierte en ventaja cuando se requiere un acoplamiento con flotación limitada en los extremos, como es el caso con
  • 80. 80 los motores con cojinete de manguito, cuyo funcionamiento se apoya en su centrado magnético y no tienen cojinetes de empuje. Acoplamiento con elemento elastómero. Existen muy pocos diseños que utilizan elementos elastómeros: en algunos se tiene caucho, con o sin pliegues, y en otros se tienen plásticos. Cada modelo posee sus ventajas y desventajas propias, muchas veces la disponibilidad en algunas zonas es particular (determina cual se utilizará). Se analizarán los tipos más populares: Llantas de caucho: La llanta de caucho está sujeta mediante mordazas a cada cubo, y se desliza axialmente para poder remplazarlas sin mover las máquinas conectadas. Rosquilla de caucho: La rosquilla está atornillada por sujetadores a los cubos y en el proceso también se pre-comprime para que nunca trabaje con tensión. Se desliza axialmente en uno de los insertos para facilitar su instalación sin perturbar las máquinas conectadas. Elemento rasurado: Este elemento resbala axialmente hacia adentro de los cubos y es de caucho o de plástico. Con el fin de remplazar el elemento, uno de los cubos debe empujarse hacia atrás axialmente. Para máquinas con acoplamientos muy cerrados, el elemento se desliza axialmente para que las máquinas no tengan que moverse en la instalación del mismo. Quijada: Este acoplamiento también se conoce como de estrella, debido a la forma del elemento elastómero. Este tipo tal vez sea el más sencillo, pero tiene las
  • 81. 81 siguientes desventajas: Puede absorber muy poca desalineación y por lo común puede transmitir menos de 100 HP (74.6 Kw.) y de manera semejante al que tiene elemento ranurado, tiene que moverse axialmente uno de los cubos para poder remplazarlo. Instalación del acoplamiento. Los acoplamientos se instalan en dos pasos: Primero, cada mitad del acoplamiento se instala sobre su árbol; en segundo lugar, una vez que las máquinas están alineadas, las dos mitades se atornillan entre sí directamente o a través de un espaciador. Lubricación del acoplamiento. Los acoplamientos que incorporan elementos deslizantes requieren lubricación para minimizar el desgaste y en consecuencia incrementar su vida útil. Con unas cuantas excepciones este tipo de acoplamientos se lubrica con grasas. El uso de lubricantes y procedimientos apropiados recompensan al usuario con una vida de servicio larga y sin problema, no todas las grasas son apropiadas para lubricar los acoplamientos. Los catálogos de los fabricantes listan solo unas cuantas si no se cuentan con estas recomendaciones o con las grasas que se listan deben aplicarse las ideas generales que se mencionan a continuación: 1. En virtud de que los acoplamientos se apoyan en el efecto centrífugo para reforzar al lubricante entre las superficies deslizantes las grasas pesadas no resultan buenas. Las grasas NLGI No.1 resultan lo mejor entre una buena lubricación y un sello adecuado. 2. Debido a que el desgaste del acoplamiento disminuye al aumentar la viscosidad del aceite base de una grasa, debe seleccionarse una grasa mezclada con un aceite que tenga una viscosidad no menor que 900 SSU (Segundos Universales Saybolt) a 100º F. Se puede obtener esta información del fabricante de la grasa. 3. Ya que las grasas se separan en aceite y jabón cuando se someten a fuerzas centrífugas durante mucho tiempo, y debido a que el jabón utilizado en las grasas no es lubricante, es necesario seleccionar aquellas que tengan muy poco jabón, de preferencia menos del 8% del
  • 82. 82 peso total. 4. Los acoplamientos deben lubricarse cada seis meses y antes de bombear la grasa nueva debe abrirse y limpiarse para eliminar el lubricante viejo. 7 Rodamientos. Tipos El propósito de un cojinete es el de proporcionar una posición relativa y libertad de rotación, además de transmitir una carga entre dos estructuras, usualmente un eje y una carcasa. La forma básica y el concepto de un cojinete de elementos rodantes son simples. Si se van a transmitir cargas entre superficies en movimiento relativo en una máquina, la acción se facilita más efectivamente si se interponen elementos rodantes entre los miembros en deslizamiento. De esta forma la resistencia de fricción que se opone al deslizamiento se reemplaza en gran medida por la resistencia mucho más pequeña que se asocia con el rodamiento. Tipos de rodamientos. Los cojinetes de bolas y de rodillos están a disposición del ingeniero en una gran variedad de diseños y tamaños. Los cojinetes de elementos rodantes son un ensamble de varias partes: pista interior, pista exterior, conjunto de bolas o rodillos, y una jaula o separador. La jaula o separador mantiene un espaciado uniforme de los elementos rodantes. Aunque los cojinetes de elementos rodantes funcionarían correctamente sin un lubricante y en algunas ocasiones operan de esa forma, con frecuencia resulta ventajoso aplicar una película lubricante para prolongar su vida. Clasificación. Los rodamientos se pueden clasificar en función de: La geometría de los elementos rodantes: bolas, rodillos cilíndricos, rodillos esféricos, rodillos cónicos, agujas, etc. Las cargas a las que están sometidos los rodamientos: axial, radial, lineal o combinada.
  • 83. 83 Rodamientos de bolas. Los rodamientos de bolas se usan más que cualquier otro tipo de elementos rodantes. Para una aplicación en que la carga es principalmente radial, se puede elegir uno de este tipo de rodamientos. La carga de empuje se aplicará en un lado de la pista de rodamientos interna mediante un hombro en el eje. La carga pasará a lo largo del lado de la ranura a través de la bola, hacia el lado opuesto del anillo de bolas y después a la carcasa. El radio de la bola es un poco más pequeño que el radio de la ranura para permitir el rodamiento libre de las bolas. En teoría, el contacto entre una bola y la pista de rodamientos se da en un punto, sin embargo, en realidad es un área circular pequeña debido a la deformación de las piezas. Como la carga es soportada en un área pequeña, se presentan tensiones debidas al contacto muy altas a nivel local. Para incrementar la capacidad de un cojinete de hilera única, se debe utilizar un cojinete que tenga mayor número de bolas o bolas más grandes que funcionen en pistas de rodamientos más grandes. Un tipo especial dentro del rodamiento de bolas es el rodamiento de bolas de contacto angular, en el que un lado de cada pista de rodamientos es más alto para permitir su adaptación a cargar de empuje más considerables. Este tipo de rodamientos se emplea comúnmente cuando la solicitación de cargas es combinación de componentes axial y radial. Los ángulos de empuje más comunes varían entre 15º y 40º. Rodamientos de rodillos cilíndricos. Sustituir las bolas esféricas por rodillos cilíndricos con los cambios correspondientes en el diseño de los collares de bolas, proporciona una mayor capacidad de carga radial. El patrón de contacto entre un rodamiento y su collar es, en teoría, una línea y adopta forma rectangular conforme
  • 84. 84 las piezas se deforman bajo el efecto de una carga. Los niveles de tensión debida al contacto son más bajos que los que corresponden a cojinetes de bola de un tamaño equivalente, lo que permite que cojinetes más pequeños soporten una carga particular o que un cojinete de un tamaño específico soporte una carga mayor. La capacidad para soportar carga de empuje es pobre. Los rodamientos de rodillos cilíndricos suelen ser muy anchos, lo cual les confiere escasa capacidad para adaptarse a la desalineación angular. Rodamientos de autoalineados. El rodamiento de rodillos de barril es una forma de rodamiento autoalineado, se denomina así porque existe rotación relativa real de la pista de rodamientos externa en relación a los rodamientos y la pista de rodamientos interna cuando se presenta desalineación angular. Esto proporciona excelente especificación de la capacidad de desalineación en tanto se conservan las mismas especificaciones de capacidad de carga radial. Otro tipo de rodamientos autoalineados son los rodamientos de bolas a rótula, los cuales poseen dos hileras de bolas con un camino de rodadura esférico común en el aro exterior. Esta última característica confiere al rodamiento la propiedad del autoalineamiento lo que permite desviaciones angulares del eje con relación al soporte.
  • 85. 85 Rodamientos de rodillos cónicos. Este tipo de rodamientos están diseñados para soportar cargas de empuje sustanciales con cargas radiales altas, lo cual da por resultado excelentes especificaciones en ambos. Se utilizan con frecuencia en rodamientos de rueda para vehículos y en maquinaria de trabajo pesado a la que le son inherentes cargas de empuje altas. Rodamientos de agujas. Este tipo de rodamientos son en realidad rodamientos de rodillos cilíndricos, pero el diámetro es mucho menos. Al igual que en otros rodamientos de rodillos cilíndricos, la capacidad de empuje y desalineación es pobre.
  • 86. 86 Fuentes de información. Acoplamientos mecánicos. Quiroldrán, V. Ingeniería de Ejecución Mecánica en Mantenimiento Industrial. Universidad Tecnológica de Chile. Chile. (Versión en formato PDF) Análisis de la Funcionalidad de Elementos de Máquinas. Castany J., Fernández, A. y Serraller F. Prensas Universitarias de Zaragoza. España, 2008. (Versión en formato PDF) Dibujo Industrial. Universidad Nacional Abierta. Venezuela, 1991. Dibujo Técnico. Company P. y Vergara M. Publicacions de la Universitat Jaume. España, 2008. (Versión en formato PDF) Dibujo técnico. Rodríguez, J.F. y Álvarez, V. Editorial Donostiarra. España, 2009. (Versión en formato PDF) Diseño de Elementos de Máquinas. Mott, R. Pearson Educación. México, 2006. (Versión en formato PDF) Elementos de Máquinas. Compilación de varios autores. Área de Ingeniería Mecánica, Universidad de Oviedo. España. (Versión en formato PDF) Elementos de Máquinas. Nieto, A. Área de Ingeniería Mecánica Universidad de Castilla-La Mancha. España, 2007. (Versión en formato PDF) Manual Práctico de Dibujo Técnico. Schneider/Sapper. Editorial Reverté. España, (Versión en formato PDF)
  • 87. 87 Medios de representación para profesionales técnicos. Urdiain, María. Librería y editorial Alsina. Buenos Aires, Argentina, 2011. (Versión en formato PDF) Teoría de máquinas. Pintor, J. Universidad Pública de Navarra Nafarroako Unibertsitate Publikoa. España. (Versión en formato PDF) Teoría de Máquinas. Rodriguez, J., Sánchez, J., Retana, M. y Cledera, M. Editorial Visión Net. España 2005. (Versión en formato PDF) http://www.ansi.org/ (en inglés) http://www.api.org/ (en inglés) https://www.asme.org/ (en inglés) http://britannica.com (en inglés) http://www.dibujotecnico.com http://www.iso.org/ (en inglés) http://www.sencamer.gob.ve/