La transmisión del movimiento

El movimiento puede considerarse comoalgo que se va transmitiendo a través de unalínea o trayectoria recta, quebrada o curva. Eneste sentido es semejante a la transmisión oconducción de un líquido, de un gas o de unacorriente eléctrica; en todos los casos, hay: unamáquina que produce el impulso, una máquinaque lo recibe, una conducción larga y estrechaque lo conduce, unos mecanismos intermediospara unir las partes de la conducción y otrospara interrumpirla cuando es conveniente.

En la figura I se muestra una comparaciónentre los elementos fundamentales de una con-ducción de líquido, de una conducción decorriente eléctrica y de una conducción de mo-vimiento.

En esta última, que es la que ahora nos inte-resa, los ejes son los encargados de la conduc-ción del movimiento y como vimos en la pasadalección, se denominan propiamente árboles detransmisión. Ahora bien, los árboles no tienennunca, por razones de fabricación, unas longitu-

des muy grandes -según

vio también en la lec-ción dedicada a ellos- y, por lo tanto, cuandose quiere transmitir un movimiento a muchadistancia, deben unirse varios de ellos. Lo mis-mo en la salida v entrada de una máquina (queya tiene sus propios ejes interiores) a otros ejeso árboles, es preciso disponer unos mecanismosde unión: son los llamados acoplamienlos queestudiaremos en esta lección

Los'mecanismos que permiten interrumpirel flujo de movimiento -y que en este sentüotienen funciones análogas a las válvulas hidráu-licas o a los interruptores y pulsadores eléctri-cos- son los llamádos embragues. con los cua-les se puede cortar el paso del movimiento(desembragando) o dejarlo pasar (embragan-do). Los embragues serán el tema de la.próximalección.

Fíjese que los mecanismos de acoplamiento,de embrague y en general cualquier transmi-sión, aunque son auxiliares dentro de una má-quina, forman, sin embargo, gran parte de ella,puesto que, de una u otra forma, se repiteir enmuchos lugares.

147

MOTOR

RUEDA ENMOVIMIENTO

Fig. l.-Comparación entre tres conducciones: una conducción de agua, una conducción eléctrica y r¡na con-duición de móvimiento. Las analogías entre las tres conducciones son claras: todas parten _de un aparato queinicia la corriente (de agua, eléctriCa o de movimiento) y terminan en otro aparato que recibe y consume esacorriente.En medio dé ambos, además de árboles de transmisión (cuyos elementos análogos en los otros dos casos son:(los tubos y los cables) hay: un tipo de elementos -señalados

siempre con la cifra 2- que simplemente unen(son: en lá conducción hidráulicá, los codos y manguitos; en la conducción eléctrica, los empalmes; en la con-duccióñ de movimiento, los acoplamientos) y otro tipo de elementos

-señalados siempre con la cifra 2- que

son capaces de interrumpir el flujo o corriente en pleno funcionamiento (la válvula en el primer caso, el in-terrupior y el pulsador en el segundo, y el embrague en el tercero).

Algunos de los elementos de una transmi-sión mecánica no aportan ningún elemento nue-vo al movimiento: los acoplamientos más rígi-dos y simples son un ejemplo de ello, pero engeneral casi todos cumplen, además, algunafunción que modifica algo el .movimiento. Losmismos acoplamientos, como veremos, permi-ten un pequeño movimiento al eje, o absorbenvibracionei (con lo cual actúan como (purga-dores" e "purificadoresn del movimiento) o va-rían su dirección (acoplamiento Cardán).

148 '

Y no hablemos de los embragues, o de otroselementos más complicados, como un diferen-cial o un cambio de velocidades, que más quepartes de una transmisión de movimiento yapueden ser considerados en sí mismos comomáquinas, aunque en rigor, por su función, nohacen más que ayudar a que el movimignto pro-ducido por el motor llegue al lugar adecuado enlas mejores condiciones posibles desde el puntode vista del funcionamiento general de la má-quina.

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F.ie. 2. - Ejemplo .de la complicación de los mecanismos de transmisión: Ia transmisión del movimiento desdeel motor a la rueda, en un véhículo.

Para que se haga idea de la complicacióngeneral de una transmisión, observe en la figu-ra 2la típica de un vehículo: vea la cantidad demecanismos que

-además de los árboles detransmisión propiamente dichos- se hallan si-tuados entre el motor v la rueda.

AcoplamientosLos acoplamientos son elementos que tienen

por. objeto unir dos ejes o árboles de transmi-sión, de modo que el movimiento de rotaciónde uno puede llegar al otro.

El árbol más cercano al motor se llama ár-bol conductor y el más lejano, árbol conducido.

El motivo de usar un acoplamiento es gene-ralmente la unión a una máquina o motor, obien el hecho de que un árbol de transmisiónsea excesivamente largo para ser de una pieza.

Los acoplamientos se fabrican de muchasformas. En general, van desde las más simplesy rígidas, que no permiten ningún movimiento,sino que se limitan a poner en contacto los dos

ejes, actuando así como un trozo de eje más,hasta los más complicados, que permiten algúnmovimiento complementario o que permitenque el movimiento cambie de dirección.

Vamos a describir a continuación algunos delos principales tipos de acoplamientos. Obser-ve sobre todo, las correspondientes fig.r.rras,para hacerse cargo de los detalles. Las filurasson valiosos auxiliares de toda explicación.

Y si la figura muestra las vistas en proyec-ción ortogonal tiene para el delineante una uti-lidad complementaria: le acostumbran a las vis-tas de otra pieza, que verá corrientemente enlos planos industriales.

Acoplamientos de manguito

Son acoplamientos fijos o rígidos. Vea unoen la figura 3.

En este caso se trata de un simple manguitodel mismo diámetro interior que los ár6olesque ha de unir, el cual se introduce primero enun árbol y luego en ei otro y se fija a ambos por

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Fig. 3. - Acoplamiento de manguito.

F¡e. 4. - Acoplamiento de manguito cónico, apretado con anillos, y reforzado, en este caso, con tornillos ychaveta.

chavetas de talón, como puede ver en la figura.Para evitar los posibles accidentes a que pudie-ran dar lugar las chavetas de talón (ya indica-mos este detalle en la lección anterior) se hanrecubierto los extremos con una envolvente dechapa o de madera. Este manguito es muy sen-cillo, pero resulta algo difícil de desmontar y,además, es posible que las chavetas den lugar aun flexamiento de los ejes en contacto.

150

Otro acoplamiento de manguito es el de lafigura 4: es cónico, con la conicidad en direc-ción contraria a partir de su mitad. G¡acias aesa conicidad, si se colocan unos anillos y seaprietan hacia el centro, producirán apriete en-tre el manguito y el eje, que es lo que interesapara que el efecto sea mayor. Observe en lavista de perfil de la figura 4 que el manguitolleva un corte por la parte inferior, con lo cual

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se cierran más o menos según que se acerquenmás o menos los dos anillos entre sí. En esecaso, la unión va reforzada por una chaveta en-tre ejes y manguito, y por unos tornillos parael apriete de los dos anillos.

Sin embargo, hay manguitos de éstos que notiene los tornillos o la chaveta. Depende de lasnecesidades concretas de cada caso.

Otro tipo de manguito es el de la figura 5:está compuesto de dos medios manguiios quese aprietan entre sí, por medio de tornillos late-rales. En la figura 6 se muestran las dos vistasprincipales de ese manguito (compuesto por losdos medios manguitos y seis tornillos) móntadosobre los ejes. En la figura 7 puede ver, las tresvistas, de un medio manguito por separado.

Fig. 5. - Manguito para acoplamiento, compuesto por dos medios manguitos unidos por tornillos.

Sección A-A,

Fig. ó.-vistas del conjunto de un acoplamiento de manguito, como el de la figura anterior.

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IeJ HjFis. 7.-l-as tres vistas de uno de los dos mediosmánguitos de la figura anterior.

Acoplamientos de platos

Este acoplamiento consta de dos piezas,como los últimos acoplamientos de manguitoque hemos visto, pero con la diferencia de quela junta entre las dos partes del acoplamientoestá situada en un plano perpendicular a losejes.

Vea en la figura 8 un ejemplo de acopla-miento completo, compuesto por dos platos (oplatillos).

Los dos platos suelen ser de hierro fundido,de forma casi igual, excepto en que uno suelellevar un encaje saliente y el otro entrante, a

fin de acoplarse mejor. Se sujetan entre sí pormedio de pernos (tornillos con tuercas), cuyonúmero suele ser 4, ó u 8.

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Fig. 8. - Acoplamiento de platos.

- Vea en Ia figura 9 las dos vistas principalesde un acoplamiento de plato completamerrtemontado en los ejes. Observe que en él el núme-r.o de pernos (pieza 4) es de seis: tres que pasane_n un sentido y otros tres que pasan en el otro,de_modo que hay tres tuercas montadaslpor unlado y tres tuercas montadas por el otro. Fíjesqen el encaje que hay en la parte central de lazona de contacto entre los dos platos.

Otro detalle es la junta (pieza,2) situadaentre los dos platos. Esta junta de cuero es laque verdaderamente transmite el movimientode rotación de un plato al otro, pues al quedarsujeta entre los dos platos, evita que éstos ten-gan deslizamiento, con el fin de que los pernosno sufran esfuerzo de cortadura en el momentode la puesta en marcha.

Fíjese que, tanto las cábezas de los tornilloscomo las tuercas, no sobresalen de la longitudmáxima ni del diámetro exterior de los platos:así se evita la peligrosidad que suponé cual-

quier elemento sobresaliente en una pieza enrotación (un detalle de diseño, al qué aludía_mos en las chavetas, y que es aplicable en cual_quier otro elemento mecánico).

Po-r otra parte, la anchura de la llanta quetapa las cabezas de los tornillos y las tuercaspermite

-sobre todo si se se le da forma ade_' cuada- convertir el acoplamiento en polea encasos de necesidad.

Vea, por rlltimo, que cada plato se sujeta alextremo d_el eje por medio de una chaveta (pie_za 6\, independiente para cada eje, de módoque si se quitan los pernos quedan independien_tes ambos platos.

En la figura 10 se muestra el despiece delacoplamiento de la figura 9: cada una de laspiezas numeradas en el conjunto pueden verseen el despiece.

Los platos son las piezas I y 3: casi iguales,como decíamos, excepto en el detalle de queuna es entrante y la otra saliente. La junta 2

Fig. 9.-Vistas del conjunto de un acoplamiento de platos: I y 3, Platos;2, Junta;4, perno; 5, Casquillo; ó, Cha-veta; 7, Tuerca; 8 Arandela.

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I153

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Fig. 10. - Despiece del acoplamiento de platos. de la figura anterior.

es casi igual que las vistas en planta de los pla-tos; tiene los agujeros de diámetro más peque-ño porque por ellos ha de pasar solamente eltornillo 4 y no la pieza 5.

Acopr¿urc¡¡ro pr-Asrrco

En general, la ventaja de cualquier acopla-miento de platos está en que cada uno de losplatos es solidario con su eje correspondiente,pero que ambos platos son independientes en-tre sí. De ese modo, si se diseña conveniente-

r54

mente la junta, puede conseguirse un aumentode la elasticidad, que convierta al acoplamientoen una unión fija, pero elástica.

Un ejemplo de ello es el acoplamiento de lafigura 11, en el que los dos platos están unidospor un disco elástico en forma de estrella deseis puntas, situado en medio de ellos. Cadauno de los platos por separado termina en for-ma de tres garras. Una vez montado el acopla-miento y con el disco elástico en medio, el aco-plamiento tiene una cierta elasticidad tanto ensentido longitudinal (en la dirección del eje)

Sección A-A'

Fig. 11.-Acoplamiento elástico.

como transversal (en dirección de los radiosdel eje).

El de la figura 12 es otro ejemplo de aco-plamiento elástico: los dos platos quedan uni-dos por pinzas elásticas, cada una de las cualespuede considerarse un, muelle plano. Es evi-dente que el acoplamiento así conseguido tieneuna gran elasticidad.

AcopreurnHTo DE DTLATAcTóN

Puede ser especialmente necesario que elacoplamiento tenga un gran juego en sentidolongitudinal. Esto es aplicable especialmenteen la unión de ejes largos, en los que como entodos los elementos metálicos de gran longitud(por ejemplo raíles de ferrocarril) hay que pre-

Fig. 12. - Otro modelo de acoplamiento elástico de diseño muy especial.

155

prever las dilataciones que se producirán conlas variaciones de temperatura.

Si un eje acciona directamente un elementomecánico que no permita téner ningún juegolongitudinal (un engranaje cónico, por ejemplo)la previsión de un sistema para compensar ladilatación es tanto más necesario.

En la figura 13 puede ver las vistas de unacoplamiento de dilatación: cada plato terminaen tres garras o uñas iguales, de bastante longi-tud, que se introducen dentro del otro. Lo máscaracterístico de este acoplamiento es' por su-puesto, la ausencia de cualquier tipo de torni-llos qrr" impidan el libre juego de los platos'

AcoplallleNTo coN MovrMrENTo TRANSVERSAL

El acoplamiento anterior permite un juego

en sentidó longitudinal, pero no en sentidotransversal.

Haiy ocasiones en que puede interesar quelos dos ejes puedan tener un cierto juego des-plazándose paralelos a sí mismos; es decir, enla forma en que se muestra en la figura 14.

Esto puede lograrse disponiendo acopla-mientos convenientes, como el de la figura 15:que, además de los dos platos generales de cual-quier acoplamiento, lleva un disco intermediocon dos pestañas, una por cada lado, dispues-tas perpendicularmente. Cada una de estas pes-tañas del disco intermedio se introducirán enuna ranura del plato correspondiente.

Las vistas del plato, después de montado,puede verlas en la figura 16.

Una vez en marcha, el disco intermedio pue-de correr ligeramente a lo largo de los dos pla-tos, siguiendo la pestaña correspondiehte-Después del juego. y una vez en marcha el con-junto, la vista lateral puede quedar como se

muestra en la figura 17.

Fig. 13. -Acoplamiento de dilatación.

Fig. 14. - El acoplamiento entre dos ejes paralelos, no alineados, puede hacerse mediante acoplamientos espe-

ciales.

15ó

Fig. tS. - Un acoplamiento de platos con movimiento transversal permite realizar la unión entre dos ejes para-lelos, pero desalineados, como'los do;;e-i;'iiil;"";i#;;¡oq¡ ,,v¡rr¡r'!E r-4¡¡¿4r rd u'u

Seccidn E-Ed3

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Fig' ló' - Plano del acoplamiento de la figura anterior. obsérvense los detalles y compárense con la perspectiva.

Fig. 17. - Vista lateral del acoplamiento con movi-miento transversal de las dos filuras anteriores, unavez que se ha-p_roducido el desplazamiento de loé ph-tos respecto del plato intermedio.

Acoplamientos con articulación en cruz

Como hemos visto, el acoplamiento de pla_tos permite que la unión no sea rígida. En oca-siones, permite incluso un juego muy aprecia_ble, y en general, una cierta elisticidád, iouyo,o menor, según los casos. Lo que no permitenunca el acoplamiento de platos, es un notablecambio de dirección en el movimiento.

Con esta finalidad, se han construido losacoplamientos con articulación en cruz, llama_dos también uniones universales o articulacio_nes Cardán.

- Una aplicación muy conocida y fácilmenteobservable es en la transmisión de lbs vehÍculos.

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157

Fis. 18. - Acoplamiento con articulación en cruz: lasoiózas 2. solidirias con los respectivos ejes, se llamanhorquillas, y la pieza intermedia, en forma de cruz, se

llama cruceta (l\.

Vea en la figura 18 la disposición de un aco-

plamiento de eÁte tipo. Consta, como- ve, de unaLruceta (1), en la cual se sujetan las horqui-llas (2), unidas a los ejes. En la posición en que

han quedado ambos ejes en esa figura, es evi-

dente que el de la izquierda puede moverse ver-

ticalménte, sin que el acoplamiento se lo impi-' da. En cambio, el eje de la derecha puede

moverse horizontalmente. Cuando los ejes se

ponen en movimiento, quiere esto decir que e-n

cualquier sentido que se muevan -y dentro de

ciertós límites, naturalmente- podrán hacerlo,sin que por ello pierdán su movimiento princi-pal: el de rotación.

La figura 19 representa el conjunto de un

acoplamlento del tipo descrito, delineado en

todbs sus detalles. Vea que las horquillas se

sujetan a la cruceta mediante tornillos con sus

correspondientes tuercas; en las tuercas se han

coloca^do clavijas para evitar que se aflojen'Fíjese que los tornillos son de diferentes diáme-

trós, púes uno de ellos ha de ir taladrado, para

permitir que el otro le atraviese.

Fig. l9.-Vistas del conjunto de un acoplamiento con articulación en cruz (unión Cardán)'

158

Fig. 20. - Otro modelo de acopla-miento con articulación en cn¡z, quetiene como pieza intermedia no uhacruceta sino una esfera (achatadaen cuatro puntos en cruz) llamadarótula.

En la figura 20 se muestra otro mecanismoligeramente distinto, pero con función semejan-te. La diferencia con el anterior consiste en queva provisto de una esfera achatada en cuatropuntos, en vez de la cruz o cruceta del anterior.En este sistema, si es necesario, pueden darsedistintas formas a las horquillas.

A la esfera de la articulación se le suelellamar rótula (en la rodilla humana hay unhueso con el mismo nombre, y función aná-loga).

Debe tenerse en cuenta que el ángulo de losejes (ángulo e en esta última figura) no debeser mayor de 45', excepto cuando la velocidadde giro es lenta y se transmite poca potencia.

Vea en la figura 21 una vista de un mecanis-mo muy completo, compuesto por dos articula-ciones cardán y un eje estriado en el centro.Gracias al conjunto de todo ello, ambos extre-mos pueden tener libertad de movimientos:tanto en ángulo (articulaciones en cruz) comolongitudinal (eje estriado).

Fig. 21. * Planó completo de un mecanismo de transmisión complejo, compuesto por dos articulaciones en cruzy qq eje estriado en el centro. La combi¡ación de los efectos de todos esoi elementos proporciona a esta trans.misiód una extraordinaria libertad de ñovimientos.

159

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Representación simplificadade los acoplamlentos

En la figura 22 puede ver un cuadro en ques€- muestran los signos convencionales para eldibujo en los planos de los acoplamienios, deacuerdo con norrna UNE-1046. óomo en otrasocasiones, se muestra en la primera columnalos signos convencionales pará planos a escalaI:20 y 1 :50, y en la segunda columna los signosconvencionales

-notoriamente más sinipliÍica-dos aún- para escalas I :100 y menores.

Fíjese que los dos últimos acoplamientos(acoplamiento de garras y acoplamiento de fric-ción) son, en realidad, embragues.

AcoprauleNro y EMBRAcuE

De hecho, la diferencia entre un acoplamien-to y un embrague no puede señalarse tajante-

mente. En general, se consideran embragues aaquel tipo de acoplamientos que permitJ sepa_rar los dos ejes sin parar el movimiento (ope_ración que se denomina desembragar). En cam_bio, en un acoplamiento, aunque lueden sepa_rarse los dos ejes, más o -erroi fácilmente,hay que parar el motor antes de hacerlo.

.Esto en muchas ocasiones resulta muy mo_lesto: piense por ejemplo, en el caso de losautomóviles, si cada vez que tuviese que cam_biarse una marcha o frenarse, tuviese

-q.r"

"o.-tarse el encendido y esperar a que el motorparase. Por ello, el uso de los embragues es muyfrecuente.

_ Los embragues serán tema de la próximalección.

NOTA: En varias figuras de esta lección apare-cen unas cotas que son las que habi_tualmente constan en los catálogos delos fabricantes de estos tipos de piezas.

EJERCICIOS DE AUTOCOMPROBACION

l'-Para transmitir movimiento a distancia, es necesario unir varios ejes, lo que se logra conlos ...

2' - En los acoplamientos fijos y rígidos, la unión entre ejes se realiza con los

3.-Los manguitos rígidos se fijan a los ejes con.. ..... de talón.

4' - Los acoplamientos de olatos constan de dos piezas hechas de hierro fundido, que sesujetan entre sí por medio de ...... cuyo número suele ser 4, ó u g.

5' - La gran ventaja d9 lgs acoplamientos de platos, es que sin dejar de ser fijos, tienen una....... considerable.

6'-Los acoplamientos con articulación en cruz, se llaman también ....... o

7.-Las partes esenciales de una unión en cruz, son: cruceta,y .

8. - una de las más típicas aplicaciones de la transmisión por cardán, eslos

unidas a los ejes.

la transmisión en

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