Acoplamiento de engranajes :aplicaciones y acoplamiento de engranajes planetarios

Acoplamiento : Un acoplamiento o coplee es un dispositivo que se utiliza para unir dos ejes en sus extremos con el fin de transmitir

Acoplamiento de engranajes

Con estos acoplamientos se conectan dos ejes por medio de engranajes. El acoplamiento y el desacoplamiento deben realizarse cuando los ejes estn detenidos hay acoplamientos de engranajes con engranajes intermedios, que permitan el cambio de sentido de rotacin del eje mandado. Los mandos epicicloides tambin son acoplamientos de engranajes y pueden ser acoplados o desacoplados durante la operacin del sistema Estos acoplamientos constituyen el diseo ms universal; pueden fabricarse casi para cualquier Aplicacin desde unos cuantos caballos de potencia hasta miles de ellos (desde menos de 1rev/m. hasta ms de 20.000 rev/m). Para una aplicacin determinada un acoplamiento de engranaje suele ser ms pequeo y ms ligero que el de otro tipo. Estos acoplamientos pueden utilizarse en mquinas con rboles acopladosLa principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisin porpoleases que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relacin de transmisin.

Engranajes:Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denominacoronay la menorpin. Un engranaje sirve para transmitirmovimiento circularmediante el contacto de ruedas dentadas. Se denominaengranajealmecanismoutilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de unamquina. Un engranaje sirve para transmitirmovimiento circularmediante el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde elejede una fuente de energa, como puede ser unmotor de combustin internao unmotor elctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas est conectada por lafuente de energay es conocida como engranaje motor y la otra est conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1Si el sistema est compuesto de ms de un par de ruedas dentadas, se denominatren.La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisin porpoleases que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relacin de transmisin.Los engranajes son los mecanismos ms utilizados para transmitir el movimiento entre los diferentes rganos de las mquinas, pudindose decir que son insustituibles cuando:Se desea mantener una rigurosa relacin de transmisin.Los ejes estn muy prximos entre si.Los ejes no son paralelos.

Segn la posicin relativa de los ejes motriz y conducido:I. Cuando los ejes son paralelos, se emplea un engranaje formando por dos ruedas cilndricas de dientes rectos o helicoidalesII. Cuando los ejes se cruzan, el engranaje debe hallarse constituido por dos ruedas cilndricas de dientes helicoidales, o por una corona dentada y un tornillo sin fin.III. Cuando los ejes se cortan, se utilizan engranajes de ruedas cnicas de dientes rectos o helicoidales.IV. Para convertir un movimiento circular en rectilneo se utiliza un mecanismo de pin-cremallera.Las ruedas de dientes helicoidales presentan sobre las de dientes rectos la ventaja de ser ms silenciosas y transmitir el movimiento de forma ms suave y uniforme, lo que es debido a que el contacto entre los dientes no se realiza de golpe, sino de forma progresiva; por el contrario, presentan el inconveniente de que son ms difciles de obtener, adems de que, debido a la inclinacin de los dientes, se originan fuerzas paralelas a los ejes (fuerzas axiales), que deben ser tenidas en cuenta en los clculos correspondientes.

Tipos Ejes paralelos: Cilndricos de dientes rectos Cilndricos de dientes helicoidales Doble helicoidales Ejes perpendiculares Helicoidales cruzados Cnicos de dientes rectos Cnicos de dientes helicoidales Cnicos hipoides De rueda y tornillo sinfn Por aplicaciones especiales se pueden citar: Planetarios Interiores De cremallera Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar: Transmisin simple Transmisin con engranaje loco Transmisin compuesta. Tren de engranajesTransmisin mediante cadena o polea dentada Mecanismo pin cadena Polea dentada

Algunos ejemplos bsicos:

Engranajes de eje paralelo Los engranes de eje paralelo son el tipo de engranaje ms simple y comn. Conectan ejes paralelos y pueden transferir grandes cantidades de potencia con alta eficiencia. En esta clasificacin, los engranajes rectos y helicoidales son los dos principales tipos. Engranajes rectos Los engranajes rectos son los ms simples y el tipo ms comn. En la figura se muestra este tipo de engranajes.

Engranajes no paralelos coplanares Los engranajes cnicos, Zerol y espirales, se encuentran en la clase coplanar no paralela. La caracterstica comn de esta clase es la reexpedicin de la potencia alrededor de una esquina, como se podra requerir, por ejemplo, cuando se conecta un motor montado horizontalmente al eje del rotor montado verticalmente en un helicptero. En la figura se muestra un engranaje cnico con dientes rectos. Obsrvese que los ejes son coplanares aunque no paralelos. Engranajes no paralelos no coplanares Los engranajes no paralelos no coplanares son ms complejos en cuanto a geometra y fabricacin que cualquier otro engranaje. Como resultado, estos engranajes son ms caros que cualquier otro. En la figura se muestra esta clase de engranajes con una transmisin por tornillo sin fin con dientes cilndricos. Estos engranajes proporcionan relaciones de reduccin considerablemente ms altas que los conjuntos de engranajes anteriores, pero su capacidad de soporte de carga es baja, su presin de contacto es alta y la tasa de desgasta es alta tambin. As, solo se recomiendan para aplicaciones con carga ligera.Engranajes planetariosEn la figura se muestra una transmisin por engranaje helicoidal, con los dientes de engranes cortados en una espiral que se envuelve alrededor de un cilindro. Los dientes helicoidales entran a la zona de acoplamiento progresivamente y, por lo tanto, tienen una accin ms suave que los dientes de los engranajes rectos. Adems, los engranajes helicoidales tienden a ser menos ruidosos. Otra ventaja de stos es que la carga que se transmite puede ser un poco ms grande, lo cual implica que la vida de los engranajes helicoidales sea ms larga para la misma carga. Un engranaje helicoidal ms pequeo puede transmitir la misma carga que un engranajes recto ms grande. Una desventaja frente a los engranajes rectos es que producen un empuje lateral adicional a lo largo del eje, el cual no se presenta en los engranajes rectos. Este empuje lateral puede requerir de un componente adicional, tal como un collar de empuje, rodamientos de bolas, etc. Otra desventaja es que los engranajes helicoidales tienen una eficiencia ligeramente ms baja que los engranajes rectos. La eficiencia depende de la carga normal total en los dientes, que es ms alta para los engranajes rectos. Aunque la capacidad de soporte de carga total es mayor para los engranajes helicoidales, la carga se distribuye normal y axialmente, mientras que en un engrane recto toda la carga se distribuye normalmente.

Los engranajes planetarios, interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los dientes estn tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un pin, (tambin llamado pin Sol, que es un engranaje pequeo con pocos dientes). Este tipo de engranaje mantiene el sentido de la velocidad angular.14El tallado de estos engranajes se realiza mediante talladoras mortajadoras de generacin.La eficiencia de este sistema de reductores planetarios es igual a 0.98^(#etapas); es decir si tiene 5 etapas de reduccin la eficiencia de este reductor seria 0,904 o 90,4% aproximadamente.Debido a que tienen ms dientes en contacto que los otros tipos de reductores, son capaces de transferir / soportar ms par (en ingls "torque"); por lo que su uso en la industria cada vez est ms extendido. Ya que generalmente un reductor convencional de flechas paralelas en aplicaciones de alto momento debe de recurrir a arreglos de corona / cadenas lo cual no slo requiere de ms tamao sino que tambin implicar el uso de lubricantes para el arreglo corona / cadena.La seleccin de reductores planetarios se hace como la de cualquier reductor, en funcin del momento (Newton-metro).Como cualquier engranaje, los engranajes del reductor planetario son afectos a la friccin y agotamiento de los dientes, (en ingls "pitting" y "bending").Debido a que los fabricantes utilizan diferentes formas de presentacin del tiempo de operacin para sus engranajes y del momento mximo que soportan, la ISO tiene estndares para regular esto:ISO 6636 para los engranajes,ISO 281 para los rodamientos eUNI 7670 para los ejes.De esta forma se pueden comparar realmente las especificaciones tcnicas de los engranajes / reductores y se puede proyectar un tiempo de operacin antes de fallo de cualquiera de los mismos, (ya sean engranajes para reductores planetarios o flechas paralelas).

Aplicaciones de los engranajes

El campo de aplicacin de los engranajes es prcticamente ilimitado. Los encontramos en las centrales de produccin de energa elctrica, hidroelctrica y en los elementos de transporte terrestre: locomotoras, automotores, camiones, automviles, transporte martimo en buques de todas clases, aviones, en la industria siderrgica: laminadores, transportadores, etc., minas y astilleros, fbricas de cemento, gras, montacargas, mquinas-herramientas, maquinaria textil, de alimentacin, de vestir y calzar, industria qumica y farmacutica, etc., hasta los ms simples movimientos de accionamiento manual.Toda esta gran variedad de aplicaciones del engranaje puede decirse que tiene por nica finalidad la transmisin de la rotacin o giro de un eje a otro distinto, reduciendo o aumentando la velocidad del primero.Incluso, algunos engranes coloridos y hechos de plstico son usados en algunos juguetes educativos.Mecanismo diferencial

El mecanismo diferencial tiene por objeto permitir que cuando el vehculo d una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo. La necesidad de este dispositivo se explica por el hecho de que al dar una curva el coche, las ruedas interiores a la misma recorren un espacio menor que las situadas en el lado exterior, puesto que las primeras describen una circunferencia de menor radio que las segundas.El mecanismo diferencial est constituido por una serie de engranajes dispuestos de tal forma que permite a las dos ruedas motrices de los vehculos girar a velocidad distinta cuando circulan por una curva. As si el vehculo toma una curva a la derecha, las ruedas interiores giran ms despacio que las exteriores, y los satlites encuentran mayor dificultad en mover los planetarios de los semiejes de la derecha porque empiezan a rotar alrededor de su eje haciendo girar los planetarios de la izquierda a una velocidad ligeramente superior. De esta forma provocan una rotacin ms rpida del semieje y de la rueda motriz izquierda.El mecanismo diferencial est constituido por dos piones cnicos llamados planetarios, unidos a extremos de lospalieresde las ruedas y otros dos piones cnicos llamados satlites montados en los extremos de sus eje porta satlites y que se engranan con los planetarios.Caja de velocidades Caja de cambios

En losvehculos, lacaja de cambiosocaja de velocidadeses el elemento encargado de acoplar elmotory el sistema detransmisincon diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la mismavelocidadde giro delcigealpuede convertirse en distintas velocidades de giro en lasruedas. El resultado en la ruedas de traccin generalmente es la reduccin de velocidad de giro e incremento deltorque.Los dientes de los engranajes de las cajas de cambio son helicoidales y sus bordes estn redondeados para no producir ruido o rechazo cuando se cambia de velocidad. La fabricacin de los dientes de los engranajes es muy cuidada para que sean de gran duracin. Los ejes del cambio estn soportados por rodamientos de bolas y todo el mecanismo est sumergido en aceite denso para mantenerse continuamente lubricado.

Reductores de velocidad

Los reductores de velocidad son mecanismos que transmiten movimiento entre un eje que rota a alta velocidad, generalmente un motor, y otro que rota a menor velocidad, por ejemplo una herramienta. Se componen de juegos de engranajes de dimetros diferentes o bien de un tornillo sin fin y corona.23El reductor bsico est formado por mecanismo de tornillo sin fin y corona. En este tipo de mecanismo el efecto del rozamiento en los flancos del diente hace que estos engranajes tengan los rendimientos ms bajos de todas las transmisiones; dicho rendimiento se sita entre un 40 y un 90% aproximadamente, dependiendo de las caractersticas del reductor y del trabajo al que est sometido. Factores que elevan el rendimiento: ngulos de avance elevados en el tornillo. Rozamiento bajo (buena lubricacin) del equipo. Potencia transmitida elevada. Relacin de transmisin baja (factor ms determinante).Existen otras disposiciones para los engranajes en los reductores de velocidad, estas se denominan conforme a la disposicin del eje de salida (eje lento) en comparacin con el eje de entrada (eje rpido). As pues seran los llamados reductores de velocidad de engranajes coaxiales, paralelos, ortogonales y mixtos (paralelos + sin fin corona). En los trenes coaxiales, paralelos y ortogonales se considera un rendimiento aproximado del 97-98%, en los mixtos se estima entre un 70% y un 90% de rendimiento.Adems, existen los llamados reductores de velocidad de disposicon epicicloidal, tcnicamente son de ejes coaxiales y se distinguen por su formato compacto, alta capacidad de trasmisin de par y su extrema sensibilidad a la temperatura.Las cajas reductoras suelen fabricarse en fundicin gris dotndola de retenes para que no salga el aceite del interior de la caja.Caractersticas de los reductores Potencia, en Kw o en Hp, de entrada y de salida. Velocidad, en RPM, de entrada y de salida. Velocidad a la salida.(RPM) Relacin de transmisin24 Factor de seguridad o de servicio (Fs) Par transmitido (Mn1- Eje rpido) (Mn2-Eje lento)