ResumenEngranajes

Nombres:Paolo JaramilloJuan Carlos DazCesar Torres

AsignaturaElementos De Maquinas

Fecha:27/03/15

ENGRANAJES

Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio para transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.Su trabajo se realiza mediante la presin que ejerce los dientes de uno de las ruedas llamadas motora y la otra conducida.Se utiliza para su construccin diferentes tipos de materiales como ser: fundicin de hierro, acero, bronce, aluminio, material sinttico como el tefln. Los engranajes estn expuestos al desgaste, por lo cual son endurecidos mediante tratamientos trmicos.Para su construccin se debe conocer los sgtes pto.:1. Distancia entre los ejes e las ruedas dentadas2. Numero de vueltas de la rueda motora.3. Relacin de transmisin4. Fuerza tangencial que se debe transmitirLos engranajes se clasifican en:1. Ejes paralelosa) Cilindros de dientes rectosb) Cilindros de dientes helicoidalesc) Doble helicoidales2. Ejes perpendicularesa) Helicoidales cruzadosb) Cnicos de dientes cruzadosc) Cnicos de dientes hipoedesd) Cnicos hipoidese) De ruedas y tornillos3. Por aplicaciones especialesa) Planetariosb) Interioresc) De cremallera4. Por la forma de transmitir el movimientoa) Transmisin simpleb) Transmisin con engranajes locosc) Transmisin compuesta. Tren de engranajesd) Transmisin mediante cadena o polea dentadae) Mecanismo pin cadenaf) Polea dentada

PARTES DE DIENTES RECTOSDIENTES DE UN ENGRANAJE: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmitir a potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos

MODULO: Es una caracterstica de magnitud que se define como la relacin entre la medida del dimetro primitivo expresado en milmetros y el numero de dientes. El valor del modulo se fija mediante el clculo de resistencia de materiales.

CIRCUNFERENCIA PRIMITIVA: Es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes.

PASO CIRCULAR: Es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y vano consecutivos.

ESPESOR DEL DIENTE: Grosor del diente.

NUMERO DE DIENTES: Numero de dientes que tiene el engranajes.

EXTERIOR: Dimetro exterior del engranaje INTERIOR: Dimetro interior limita el pie del dientePIE DEL DIENTE: (DEDENDUM) Es la base del dienteCABEZA DEL DIENTE: (ADENDUM) es la parte superior del diente.FLANCO. Cara interior del diente.ALTURA DEL DIENTE: Suma de Dedendum ms AdendumLARGO DEL DIENTE: El largo del dienteANGULO DEL DIENTE: Es el ngulo de contactoDISTANCIA ENTRE CENTROS: Distancia entre centros de 2 o ms engranajesREALACION DE TRANSMISION: Relacin de giro entre el pin y la rueda conducidaTIPOS DE RELACION DE TRANSMISION:Velocidad lenta: Rt: 1/10Velocidad normal: Rt: 1/7 entre 1/6Velocidad elevada: Rt: entre

VACIO O HUECO DEL DIENTE: Es el hueco entre V los dientes consecutivos tericamente es igual al espesor esto sirve para evitar el calentamiento por rozamiento y a las inexactitudes, siempre se tiene en forma no deseable pero inevitable, es mayor ya que presenta un juego tangencial y lateral.

JUEGO RADIAL O DE FONDO Y JUEGO LATERAL O TANGENSIAL DEL DIENTE:Son las holguras del diente para evitar la presin que puede producir el contacto entre ambos y adems permite la deflexin, lubricacin y dilatacin trmica

Engranajes homologados: Deben tener igual paso, igual modulo

Formulas Dimetro primitivo: Numero de Dientes:

Modulo: Dimetro Exterior:

Paso circular:Espesor del diente

Dimetro interior: Pie del diente :

Cabeza del diente: MAltura del diente.

Distancia entre centros:Ecuacin general de transmisin:

Ley de fundamentos de engranajes:La ley fundamental de los engranajes indica que los dientes deben tener forma tal que la normal trazada en el pto. De contacto pasa siempre por un pto situado a la lnea que une los centros y distantes a lelos una longitud igual a sus respectivos radios primitivos

POTENCIA TRANSMITIDA:La potencia transmitida de un engranaje a otro se realiza mediante la fuerza que un diente ejerce sobre otro, la fuerza y la velocidad so directamente proporcional.

La fuerza Ft es la componente tangencial de la fuerza Fn segn la lnea MM, con la que:

Dicha fuerza Fn ejercer una accin Fr dirigida segn el radio del diente de valor:

En resumen, cuando se transmite una potencia N a velocidad angular W aparecen en el diente del engranaje dos fuerzas Ft y Fr de valores:

En algunos casos dos engranajes estn transmitiendo una potencia y tienen suficiente nmero de dientes, es posible que haya ms de una pareja en contacto, sin embargo, es usual suponer que toda la carga est soportada por un solo par de dientes y que la carga acta en el punto ms desfavorable, cmo se presenta en la siguiente figuraSiguientes son las formulas correspondiente a un diente:

ENGRANAJES HELICOIDALES DE EJES PARALELOS

Se emplean para transmitir entre ejes parelelos, estos deben tener el mismo ngulo pero en sentido contrario, esto produce una fuerza axial lo cual lo transmite a los apoyos del engrane.Deben estar adelantados del uno, adems son ms silenciosos y suaves.Se clasifican en 3 tipos Simple fila de dientes Doble fila de dientes Triple fila de dientesClasificacin segn su ngulo de ataque Ejes oblicuos Ejes perpendiculares Ejes cruzados.

Engranajes cilndricos helicoidales a ejes paralelos. Empuje axialEn la figura se observa la fuerza F que acta sobre el plano en el centro de la cara del diente. La proyeccin de F sobre el plano ACCA tangente al cilindro primitivo est inclinada el ngulo y es la componente Fn de dicha fuerza sobre el mismo.La relacin que existe entre n y se la puede obtener del anlisis de la figura:

Y Las componentes de la fuerza F son las fuerzas Ft tangencial, Fr radial y Fa axial.

Lo ms importante es conocer el empuje axial para as seleccionar cojinete axial (Ft). Esta se obtiene del valor de la fuerza perifrica, de las dimensiones y la velocidad angular. De la figura

Y ademas

O tambien Resultando la fuerza tangensial

Formulas de la fuerza normal y axial

ENGRANAJES HELICOIDALES DE EJES CRUZADOSSon la forma ms simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo una accin conjugada, la accin consiste primordialmente en una accin de tornillo o de cua.El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisin de carga para este tipo de engranes.

ENGRANAJES HELICOIDALES DOBLESEl empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y sta se elimina por la reaccin del empuje igual y opuesto de una rama simtrica de un engrane helicoidal doble.El empuje axial se absorbe por los cojinetes y es eliminada por la reaccin del empuje igual y opuesto de una rama simtrica de un engrane helicoidal doble.

FORMULAS PARA ENGRANAJES HELICOIDALES:Dimetro exterior:Dimetro exterior:Modulo normal o real: Paso normal o real: Angulo de la hlice: Paso de la hlice: Modulo circular o aparente:Paso circular aparente: Paso axial: Numero de dientes: Para los clculos de adendum y dedendum y distancia entre centro son los mismos valores que los engranajes rectos.

ENGRANAJES CONICOS.

Se fabrican de un tronco de cono, formndose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Se aplican, normalmente, a ejes que se cortan.Nomenclatura de las partes principales

Se calculan igual que los dientes de los engranajes cilndricos.Si la carga tangencial es Ft, el par generado sobre el dimetro es:

El paso circular en el centro del diente es:

Y como el paso en el extremo del radio primitivo exterior es:

Por lo que sustituyendo en la ecuacin anterior se tiene:

La ecuacin de Lewis para el punto medio de la cara tiene la forma:

La carga dinmica para el clculo de los dientes de ste tipo de engranajes se obtiene igual que en los engranajes cilndricos de dientes rectos.La carga lmite de desgaste se obtiene de la frmula emprica:

Siendo:K = valor de la tabla siguiente.Q = , expresado en la que N1 y N2 son los Nmeros de dientes del par cnico.Dureza Brinell K 14`5 K 20 Dureza Brinell K 14`5 K 20

150 2`1 2`9 300 12`0 16`4

150 3`0 4`1 300 13`0 17`8

150 4`0 5`6 350 14`1 19`3

200 4`0 5`6 350 16`4 22`4

200 5`3 7`2 350 17`6 24`0

200 6`7 9`2 400 24`2 33`0

250 6`7 9`2 400 25`6 34`9

250 8`4 11`4 400 27`1 37`0

250 10`1 13`8 500 30`2 41`3

300 10`1 13`8 600 44`3 60`5

Engranajes cnicos de dientes rectosLa transmisin del movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ngulo recto, por medio de superficies cnicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de interseccin de los ejes. Son utilizados para efectuar reduccin de velocidad con ejes en 90. Estos engranajes generan ms ruido que los engranajes cnicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.Engranaje cnico helicoidalSe utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90. La diferencia con el cnico recto es que posee una mayor superficie de contacto. Su funcionamiento relativamente silencioso. Adems pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten.. Se mecanizan en fresadoras especiales.Engranaje cnico hipoideEngranajes cnicos helicoidales formados por un pin reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, se usan principalmente en los vehculos industriales que tienen la traccin en los ejes traseros. Su ventaja de ser muy adecuado para la carroceras de tipo bajo, ganando estabilidad el vehculo. Por otra parte la disposicin helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del pin con los de la corona, obtenindose mayor robustez en la transmisin. El mecanizado es muy complicado y se mquina usan talladoras especiales (Gleason).Tornillo sin fin y coronaDiseado para transmitir grandes esfuerzos, para reducir de velocidad aumentando la potencia de transmisin. Generalmente trabajan en ejes que cortan a 90. La mayor desventaja de no ser reversible el sentido de giro, sobre todo en grandes relaciones de transmisin y se consume en rozamientos una parte importante de la potencia. En la construcciones de mayor calidad la corona est fabricada de bronce y el tornillo sin fin, fabricado en acero templado con el fin de reducir el rozamiento. Tiene que estar bien lubricado para matizar los desgastes por friccin porque transmite grandes esfuerzosFrmulas de clculos de los elementos del tornillo sinfn y ruedaEl correcto engrane entre el tornillo sinfn y la rueda, sus parmetros y detalles constructivos deben poseer para cada uno determinadas caractersticas.1. Paso circunferencial pcR de la rueda: 2. Paso de la hlice de la rueda: 3. Dimetro de la garganta de la rueda: 4. Dimetro exterior de la rueda: 5. Distancia entre ejes de rueda y tornillo sinfn:6. Dimetro primitivo del tornillo sinfn:7. Modulo circunferencial dela rueda:Relacin de transmisinEn un tornillo de un filete al dar una vuelta completa, apoyndose sobre el filete paralelamente al eje del tornillo a una distancia igual al paso axial de la hlice y resulta igual al paso axial del filete la distancia que existe entre dos puntos consecutivos que ocupan igual posicin en el fileteEl paso axial del tornillo sin fin es igual al paso circunferencial de la rueda que engrana con el tornillo. Cuando el tornillo da una vuelta completa, desplazado un ngulo central correspondiente a un diente. . Si el tornillo fuera de dos filetes, al dar una vuelta completa har avanzar dos dientes a la rueda, si tuviera tres filetes, la rueda avanzar tres dientes y as sucesivamenteResistencia de los dientesLos dientes de la rueda son ms dbiles por construccin que los filetes del tornillo sinfn, la resistencia del conjunto se basa en el clculo delos dientes de la ruedaExiste una lnea de contacto entre los flancos de los filetes del tornillo sinfn y de los dientes de la rueda, hay una mayor fuerza de rozamiento que se debe vencerRendimientoEl rendimiento del mecanismo tornillo sinfn-rueda dentado se lo obtiene considerando la potencia de entrada y la potencia de salida:El coeficiente de rozamiento depende de la velocidad de deslizamiento vs entre el tornillo sinfn y la rueda existen tablas que dan el valor del coeficiente de rozamiento en funcin de la velocidad de deslizamiento. Engranajes interioresLos engranajes interiores son una variacin del engranaje recto en los que los dientes estn tallados en la parte interior de un anillo en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suele ser impulsados por un pin, un engranaje pequeo con pocos dientes. Este tipo de engrane mantiene el sentido de la velocidad angular. Mecanismo de cremalleraEl mecanismo de cremallera lo constituyen una barra con dientes la cual es considerada como un engranaje de dimetro infinito y un engranaje de diente recto de menor dimetro, y sirve para transformar un movimiento de rotacin del pin en un movimiento lineal de la cremallera.Tericamente posee un nmero infinito de dientes, resultando recto el tramo que engrana con un engranaje comn de radio finito, denominado pin. Mientras el engranaje cilndrico gira sobre su eje, la cremallera tiene un movimiento de traslacin rectilneo. a medida que crece el nmero de dientes de un engranaje, el trazado del perfil del diente a evolvente de crculo se vuelve ms rectilneo, en el lmite, cuando el radio se hace infinito, como ejemplo la cremallera, el perfil se hace recto.El ngulo de presin puede tener una inclinacin de 14,5 o 20, los dientes del sistema pueden ser normales o cortos, utilizndose adems para el sistema Fellows dos mdulos. El flanco del diente est inclinado un ngulo respecto al eje de simetra del mismo. La cremallera y el engranaje cilndrico deben tener el mismo mdulo. Para una cremallera normal que engrana con un pin de z dientes se tiene:1. Dimetro primitivo: Dp = zM 2. Altura de cabeza del diente: a = M 3. Altura del pi del diente: d = 1,166 M 4. Paso circunferencial: pc = M 5. Espesor del diente: e = Pc/26. Juego radial: Jr = 0,166 MEngranaje loco o intermedioEn un engrane simple de un par de ruedas dentadas, el eje impulsor que se llama eje motor tiene un sentido de giro contrario al que tiene el eje conducido. en las mquinas no son conveniente porque es necesario que los dos ejes giren en el mismo sentido. Para poder conseguir este objetivo se intercalan entre los dos engranajes un tercer engranaje que gira libre en un eje, lo que hace es invertir el sentido de giro del eje conducido y relacin de transmisin no se altera en absoluto. La rueda intermedia hace las veces de motora y conducida no altera la relacin de transmisin.

Mecanismo pin cadenaElmecanismo pin cadenaes muy utilizado para transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos que estn bastante separados. Este mecanismo se utiliza lasbicicletas,motosy muchas mquinas e instalaciones industriales. Se emplea en sustitucin de los reductores de velocidad por poleas cuando es importante evitar el deslizamiento entre la rueda conductora y el mecanismo de transmisin .Este mecanismo consta de una cadena sin fin (cerrada) cuyos eslabones engranan con ruedas dentadas (piones) que estn unidas a los ejes de los mecanismos conductor y conducido.Las cadenas empleadas suelen tener libertad de movimiento solo en una direccin y engranar de manera muy precisa con los dientes de los piones. Las partes bsicas de las cadenas son placa lateral rodillo pasadorRelacin de velocidadesLas velocidades de entrada y salida estn inversamente relacionadas con el nmero de dientes de las ruedas a las que estn conectados al igual que transmisin por cadena-pinCumplindose que: N1Z1 = N2Z2Correas y ruedas de friccinEl modo transmitir movimiento de una forma sencilla de un eje a otro es mediante los cilindros lisos de contacto. Al girar el cilindro motriz se genera una fuerza de friccin en la zona de contacto que arrastra al otro cilindro y lo hace girar tambin. La fuerza tangencial, y por tanto el par a transmitir est limitada.Cuando la fuerza de friccin sea inferior todas las ruedas tendrn las misma velocidad en el punto de contacto, entonces el movimiento ser de rodadura pura, si el par demandado requiere una fuerza tangencial superior a la mxima disponible se producir desplazamiento entre ambos cilindros.Las correas planas y las trapeciales son una variante de este tipo de transmisin, tambin transfieren potencia mecnica mediante friccin, presentan el riesgo de que se produzca deslizamiento entre la banda y las poleas. Aparte del desgate ocasionado por el deslizamiento, los principales inconvenientes que presenta son la baja capacidad de transmisin de potencia y una falta de sincrona entre los movimientos de entrada y salida. Un grave inconveniente ya que ante una entrada con par y velocidad constantes se obtiene una salida con par y velocidad variables.

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