1.
Características de las
transmisones
1. Características de las
transmisones
Transmisión de movimiento y
esfuerzos
Junto a una estructura
resistente una maquina necesita un aparato motor que lle
permita transmitir movimientos y realizar los trabajos para los
que ha sido diseñada. Esto requiere reducciones en las
velocidades de rotación de un motor, transformación
de movimientos circulares en lineales. etc. Para poder
desarrollar el aparato motor de modo adecuado conviene conocer
cuales son las posibilidades que ofrece el sistema. Estos
sistemas
empleados para trasnsformar los movimientos y esfuerzos son
llamados transmisiones.
Transmisiones entre ejes paralelos
La transmisión de movimiento y esfuerzos entre ejes
paralelos se hace utilizando engranajes rectos, poleas o
cadenas.
Cadena
Otro sistema que se utiliza en transmisiones entre ejes paralelos
es la cadena, que podremos utilizar junto a los engranajes
rectos.
los dos elementos de la figura: el primero es una cadena sin
más, mientras que la segunda permite diseñar orugas
que sustituyan las ruedas de un vehículo (o arrastrar otro
conjunto de piezas). Este segundo elemento permite también
diseñar una cinta transportadora
Cadena Simple
Cadena Doble
Cadena Triple
En la figura anterior se pueden observar cadenas y
ruedas dentadas que se aplican en las transmisiones entre ejes
paralelos.
Poleas La segunda opción que se ofrece para transmitir
movimiento y fuerza entre
ejes paralelos es utilizar poleas. Este sistema permite aumentar
la distancia entre ejes. Además, el sentido de giro de los
dos ejes será el mismo. Sin embargo, la transmisión
de movimiento y esfuerzos por medio de engranajes ofrece mayor
precisión y capacidad para transmitir mayores
esfuerzos.
Transmisiones entre ejes que se cortan
Cuando hay que transmitir movimiento y esfuerzos entre
ejes que se cortan se utilizan los engranajes
cónicos.
Transmisiones entre ejes que se cruzan
Cuando dos ejes se cruzan se utiliza la combinación
tornillo sinfín – corona (en nuestro caso la corona
será un engranaje recto). Por medio de estas combinaciones
se consiguen grandes relaciones de transmisión. En este
engranaje el tornillo sinfín siempre será el
conductor y la corona la conducida.
Transformación del movimiento
Mecanismo piñon / cremallera
El mecanismo piñon cremallera se utiliza para transformar
un movimiento de rotación en un movimiento
rectilineo.
Mecanismo tornillo / tuerca
El mecanismo tronillo/tuerca es de uso habitual cuando se
necesita un movimiento rectilineo en máquina-herramientas
(aunque hoy en día está siendo sustituido por el
husillo a bolas).
Mecanismo biela / manivela
El mecanismo biela/manivela se utiliza para transformar el
movimiento rectilíneo en circular, o viceversa. Al
contrario de los dos mecanismos anteriores, en este caso el
movimiento rectilíneo es de vaivén.
Un ejemplo de la transformación de movimiento
rectilíneo en circular se encuentra en el motor de un
automóvil (pistón – biela – cigüeñal) o
en las viejas locomotoras a vapor. En el caso contrario se
encuentran los compresores de
aire
alternativos. .
Mecanismo leva / seguidor
Una leva convierte un movimiento de rotación en un
movimiento alternativo. En un motor de explosión las levas
abren y cierran las válvulas
de los cilindros.La forma de las levas es variable dependiendo de
la utilidad a la que
se destinan.
Diferencial
Cuando un vehículo gira, las ruedas de un lado describen
un recorrido de mayor longitud que las del otro, así que
si no se desea que se produzca un deslizamiento las velocidades
de las ruedas no podrán ser iguales.
Cuando se monta un robot móvil con las ruedas de los dos
lados movidas por un solo motor conviene utilizar un diferencial.
Para ello combinaremos el elemento de la figura con tres
engranajes cónicos. El diferencial puede ser útil
en otros casos, por ejemplo, cuando se controlan dos movimientos
con un solo motor. Si uno de los movimientos llega a un tope el
otro podrá continuar sin problemas.
Tornillo sin tornillo sinfín y rueda
elicoidal
Este mecanismo se compone de un tornillo
cilíndrico o hiperbólico y de una rueda (corona) de
diente helicoidal cilíndrica o acanalada. Es muy eficiente
como reductor de velocidad,
dado que una vuelta del tornillo provoca un pequeño giro
de la corona. Es un mecanismo que tiene muchas pérdidas
por roce entre dientes, esto obliga a utilizar metales de bajo
coeficiente de roce y una lubricación abundante, se suele
fabricar el tornillo (gusano) de acero y la corona
de bronce. En la figura de la derecha se aprecia un ejemplo de
este tipo de mecanismo.
En la siguiente figura se aprecia una gata de tornillo accionada
por un mecanismo tipo tornillo sin fin y rueda helicoidal, creada
a partir de los planos de Leonardo, una manivela manual gira el
tornillo que mueve la rueda helicoidal, la cual tiene un agujero
roscado con el cual se conecta al eje que sube el
peso.
2. Características
de los acoplamientos
Introducción
Acoplamiento: Un acoplamiento o cople es un dispositivo qire se
utiliza para unir dos ejes en sus extremois con el fin de
transmitir potencia .
Existen dos tipos generales de coples rigidos y flexibles
Los acoplamientos son sistemas de transmisión de
movimiento entre dos ejes o árboles, cuyas misiones son asegurar la
transmisión del movimiento y absorber las vibraciones en
la unión entre los dos elementos.
Las vibraciones son debidas a que los ejes no son exactamente
coaxiales. Hay desalineaciones angulares o radiales, aunque lo
normal es que se presente una combinación de
ambas.
Idealmente la relación de transmisión es
1, pero a veces un eje puede tener más velocidad en un
intervalo del ciclo que en otro.
Algunos tipos de acoplamientos pueden funcionar como "fusible
mecánico", permitiendo su rotura cuando se sobrepase
cierto valor de par,
salvaguardando así partes delicadas de la
instalación que son más caras. Esto se consigue
fabricando el acoplamiento o parte de él con materiales
menos resistentes o con secciones calculadas para romper con un
determinado esfuerzo.
El termino acoplamiento o cople se le da a un dispositivo que se
utiliza para unir dos ejes en sus extremos con el fin de
transmitir potencia . existen dos tipos generales de
acoplamientos rigidos y flexibles .
Los acoplamientos rigidos se diseñan para unir dos ejes en
forma aplretada de manera que no sea posoble que se genere
movimiento relativo entre ellos. Este diseño
es deseable para ciertos tipos de equipos para los cuales es
deseable que alla una alineación precisa de dos ejes que
puede lograrse . En tales casos , el cople debe diseñarse
de manera que sea capaz de transmitir el torque en los ejes .
En la figura se muestra un cople
rigido comon , en el cual los rebordes o pestañes se
montan en los extremos de cada eje y se unen por medio de una
serie de tornillos . asi la trayectoria de la carga del eje
impulsor hacia su pestaña, m4ediante los tornillos , hacia
la pestaña que embona y hacia fuera al eje que es
impulsado . el torque coloca a los tornillos ante esfuerza de
corte . Las fuerza total de corte en los tornillos depende del
radio
Diferentes clases de acoplamientos
Los acoplamientos se clasifican en función de
la posición del eje geométrico de los
árboles que se han de conectar. Los principales tipos de
acoplamiento son: los rígidos, los flexibles, los
hidráulicos y los magnéticos.
El modelo
rígido no permite desalineaciones. Distinguimos 3
tipos:
- De manguito: Los ejes se unen mediante una pieza
cilíndrica hueca. No admiten desalineaciones. Se suelen
usar para ejes muy largos que no se pueden hacer de una pieza.
Presentan el inconveniente de tener que separar los ejes para
sustituirlos, lo cual puede resultar complicado en algunos
casos.
De manguito partido: Parecidos a los anteriores, pero el
acoplamiento está hecho en 2 piezas, que aseguran la
transmisión con la presión de
los tornillos. Permiten la sustitución sin tener que
desmontar los ejes.
- De brida o de plato: Consta de dos platos forjados
con el eje o encajados en ambos árboles y asegurados por
pernos embutidos. Los de este último tipo tienen una
pieza cónica para que la presión de los tornillos
apriete las bridas contra los ejes, asegurando así que
no haya rozamiento. Se utiliza por ejemplo para unir una
turbina y su alternador, conexión que exige una perfecta
alineación - Acoplamientos Flexibles
El modelo flexible admite desalineaciones. Se
puede clasificar en dos grandes grupos:
- Rígidos a torsión: No amortiguan
vibraciones a torsión. Dentro de este grupo
encontramos otros subgrupos: - Junta Cardan: Permiten elevados desalineamientos,
tanto angulares como radiales. De hecho, se suelen usar
para transmitir movimiento entre ejes paralelos. El
problema que presentan es que hay oscilación en la
velocidad de salida. Para evitarlo se recurre al sistema
con doble junta Cardan, que consta de un eje intermedio.
Para asegurar que se mantiene la velocidad, el
ángulo debe ser el mismo en las dos
articulaciones y los ejes de las dos
articulaciones deben ser paralelos.
- Junta Cardan: Permiten elevados desalineamientos,
Juntas homocinéticas: Poseen
una pieza intermedia con bolas, lo cual permite elevadas
desalineaciones. Son típicas en automoción (caja de
cambios-rueda). Se adjuntan imágenes
de dos tipos de jaulas para alojar las bolas.
– Junta Oldham: Como en el caso anterior, presenta una pieza
intermedia. En este caso se trata de una pieza cilíndrica
con dos salientes prismáticos perpendiculares. Admite
desalineaciones radiales.
- Flexible dentado: Unos dientes son los que se
encargan de transmitir el movimiento. No llevan la evolvente
normal, sino que están redondeados en la cabeza para
permitir desalineaciones angulares (elevadas) y radiales (pocas).
También permite desalineaciones axiales, dependiendo de la
longitud de los dientes.
Una
variación de este tipo de acoplamiento bastante abundante
en los catálogos comerciales, es el siguiente, en el que
la corona exterior que une a las dos bridas en las que se acoplan
los ejes, se construye de plástico,
permitiendo cierto grado de amortiguamiento.
De cadena: Consta de dos bridas unidas a los ejes
mediante prisioneros y de una cadena doble, que engrana sobre
unos dientes. Fácilmente desalineable. Adjunto un ejemplo
con cadena de plástico.
- De barriletes: Parecido al dentado, sólo
que los dientes son abombados. Permite desalineaciones. Usado en
sistemas de elevevación (polipastos).
Acoplamientos Elasticos
- Acoplamientos elásticos. Absorben vibraciones
a torsión. La transmisión del par no es
instantánea. Clasificación:
– De diafragma elástico: Se caracteriza por
presentar los platos provistos de pernos de arrastre, cuyo
movimiento se produce a través de una conexión
elástica. Admite desalineaciones.
– De resorte serpentiforme: Formado por dos bridas con
almenas por las que pasa un fleje en zig-zag.
– De manguito elástico: Es cilíndrico pero
con muchos cortes radiales, dando la apariencia de un muelle.
Permite mucha desalineación y es de reducido
tamaño, si bien no permite la transmisión de
elevados pares. Muy utilizado en
electrodomésticos.
– Semielástico de tetones: Formado por dos bridas
unidas por pernos, pero separadas por un material
elástico.
– De banda elástica: Formado por dos bridas
unidas por una banda de caucho.
Una variación de este tipo podría ser la
que se muestra en la siguiente figura:
– De elastómero: Formados por dos bridas
almenadas separadas por una pieza intermedia elástica. Muy
usados para baja y media potencia (cerámica).
– De eje flexible: El eje es de una aleación de
bronce y permite desalineamientos.
El acoplamiento hidráulico se distingue por la
presencia de un cárter que se llena con aceite especial,
dentro del cual hay un rotor solidario del árbol que es
móvil y rige la rotación del mecanismo. La fuerza
centrífuga generada por la rotación impulsa al
aceite al exterior accionando un segundo rotor que, a su vez,
pone en marcha el árbol de transmisión.
En el acoplamiento magnético, la unión se
consigue de modo suave y de fácil regulación a
través de de la acción magnética, para lo
cual se dispone una mezcla de aceite y limaduras de hierro (en
proporción 1:10) entre las superficies paralelas de dos
platos; al pasar a través de esa mezcla una corriente de
intensidad débil, las limaduras se magnetizan y accionan
los platos. El desacoplamiento se consigue mediante la
desmagnetización de las limaduras.
En el ejemplo que he obtenido de internet, el funcionamiento
es distinto, ya que hay imanes permanentes en los dos cilindros
en los que se acoplan los ejes.
Existe una variante electromagnética, que se
muestra en la figura:
Autor:
Erik Alejandro Míreles Órnelas
23 años estudia la carrera de ing.
Químico