Cardanes y juntas universales

La juntas cardan son las más empleadas en la actualidad, ya que pueden transmitir un

gran par motor y permite desplazamientos angulares de hasta 15º en las de construcción

normal, llegando hasta los 25º en las de construcción especial. Tienen el inconveniente de

que cuando los ejes giran desalineados quedan sometidos a variaciones de velocidad

angular y, por tanto, a esfuerzos alternos que aumentan la fatiga de los materiales de los

que están construidos.

La oscilación de la velocidad es mayor cuanto mayor sea el ángulo) aunque, normalmente,

este ángulo en los vehículos es muy pequeño y, por tanto, las variaciones de velocidad son

prácticamente despreciables.

La junta cardan está constituida por dos horquillas (1) unidas entre sí por una cruceta (2),

montada sobre cojinetes de agujas (3) encajados a presión en los alojamientos de las

horquillas y sujetos a ellas mediante circlips o bridas de retención (4).

Una de las horquillas va unida al tubo de la transmisión (9) y la otra lleva la brida de

acoplamiento para su unión al grupo propulsor del puente. En el otro lado del tubo, la

junta cardan va montada sobre una unión deslizante, formada por un manguito (5)

estriado interiormente que forma parte de una de las horquillas,.

Estos árboles no sufren, generalmente, averías de ningún tipo, salvo rotura del propio

árbol, en cuyo caso hay que cambiar el conjunto, ya que no admite reparación. El único

desgaste que pueden sufrir esta en los cojinetes de la cruceta, donde se procede a

cambiar la cruceta.

La protección del acoplamiento estriado la asegura el casquillo guardapolvo (7) y el

engrase de las articulaciones de la junta cardan se efectúa con grase consistente por los

engrasadores (8).

Arboles con juntas universales elásticas:

Estos árboles se emplean cuando el puente trasero va fijo a la carrocería o para secciones

intermedias de transmisión; por tanto, no necesitan transmitir el giro con grandes

variaciones angulares. Como juntas se emplean discos de tejido o articulaciones de goma

interpuesta entre dos bridas sujetas con pernos de unión.

Las juntas de disco, permiten un ángulo de desviación de 3 a 5º y están constituidas por

uno o dos discos elásticos (tejido de tela engomada), interpuestos entre la brida del

puente o caja de cambios y la brida de transmisión.

Las juntas con articulaciones de goma (silentblock), al ser más elásticas que los discos,

permiten desviaciones angulares de 5 a 8º. Tienen la ventaja de amortiguar las

oscilaciones y ruidos en la transmisión Semi árboles de transmisión o palieres

Los semi árboles o palieres pueden ser rígidos o articulados (para suspensiones

independientes) tienen la misión de transmitir el movimiento desde el diferencial a las

ruedas.

Montaje semiflotante:

En este sistema el palier (1) se apoya por un extremo en el planetario (2) del diferencial y,

por el otro lado, lo hace en la trompeta (3) del puente, a través de un cojinete (4). Con

este montaje, el peso del vehículo descansa en (P) y queda totalmente soportado por el

palier que, además, transmite el giro a la rueda; queda, por tanto, sometido a esfuerzos

de flexión y torsión; por esta razón, estos palieres tiene que ser de construcción más

robustos.

Montaje tres cuartos flotante:

En este montaje el palier se une al cubo de la rueda, siendo este el que se une al mangón

(3) a través de un cojinete (4). En este caso, el peso del vehículo se transmite desde la

trompeta del puente al cubo de la rueda y el palier queda libre de este esfuerzo, teniendo

únicamente que mantener el cubo alineado y transmitir el giro.

Montaje flotante:

En este montaje (el más utilizado en los camiones) el cubo de la rueda se apoya en el

mangón del puente (3) a través de dos cojinetes (4), quedando así alineada la rueda que

soporta el peso del vehículo. El palier queda liberado de todo esfuerzo, ya que solamente

tiene que transmitir el giro de las ruedas.

En los montajes semiflotantes y tres cuartos flotante, el palier no puede ser extraído del

puente sin haber antes liberado a la rueda del peso del vehículo, cosa que no ocurre con

este último sistema en el que, como puede verse, el palier queda totalmente libre.

El árbol (4) de la rueda se acopla por medio de su estriado a la junta elástica (5), que

consiste en un manguito o taco de caucho con un estriado interior, para que su

acoplamiento al árbol de la rueda sea elástico, sujeto al mismo con la tuerca (6). La

junta elástica (5) se une al manguito (3) y transmite así el movimiento desde el

planetario a la rueda montada en la cabeza del árbol (4).

La junta elástica (5) y los patines (2) constituyen el sistema oscilante que hace que el

giro pueda transmitirse a la rueda en cualquier posición de la misma, debido a las

desigualdades del terreno. El sistema va montado al aire y lleva un protector de goma

(9) para evitar que entre polvo en el interior de la caja de cambios.

2.2. Tipos de Movimientos en Mecanismos

La mayoría de las máquinas tiene varios componentes que realizan movimientos. Los

cuatro movimientos básicos, que dan lugar a múltiples movimientos combinados, son:

Lineal. Se realiza en línea recta y en un solo sentido.

Rotativo. Es un movimiento en círculo y en un solo sentido.

Alternativo. Es un movimiento de constante avance y retroceso en línea recta.

Oscilante. Es un movimiento de constante avance y retroceso describiendo un

arco.

Ejemplos de mecanismos de las Máquinas

Las máquinas son aparatos que reducen el esfuerzo necesario para realizar un

trabajo.

Estructura: sirve de apoyo y protección para el resto de los componentes.

Mecanismos: transmiten y transforman las fuerzas y los movimientos.

Actuadores: transforman el movimiento en trabajo.

Motor: da energía mecánica a partir de cualquier otra.

Circuitos: son los que transporta n la energía de un lugar a otro de la máquina.

Lineal. Se realiza en línea recta y en un solo sentido.

Rotativo. Es un movimiento en círculo y en un solo sentido.

Alternativo. Es un movimiento de constante avance y retroceso en línea recta.

Dispositivos de mando regulación y control: controlan el funcionamiento.

Oscilante. Es un movimiento de constante avance y retroceso describiendo un arco.

Tipos de Mecanismos

Los mecanismos son elementos o combinaciones de elementos que transforman las

fuerzas y los movimientos, permitiendo modificar su dirección e intensidad hasta

lograr lo que se necesita. Algunos tipos de mecanismos son:

Engranajes Engranaje Poleas Polipastos

Palancas Bielas Cigüeñales

Ejemplo de Mecanismo de Tornillo - Tuerca

El mecanismo tornillo – tuerca se emplea para transformar un movimiento de giro en

otro rectilíneo con una gran reducción de velocidad y, por tanto, un gran aumento

de fuerza. Por ello se ha usado frecuentemente en prensas. Se puede encontrar en

los dos casos siguientes

Palancas

La palanca es una máquina consistente en una barra rígida que puede oscilar sobre un

punto de apoyo. Puede usarse para:

• Transmitir movimientos.

• Transformar un movimiento en otro de sentido contrario.

• Transformar fuerzas grandes en fuerzas pequeñas.

• Transformar fuerzas pequeñas en fuerzas grandes.

• Transformar un movimiento pequeño en otro mayor.

• Transformar un gran movimiento en uno pequeño.

Clasificación de Palancas

En toda palanca se tienen tres elementos imprescindibles

Potencia o fuerza que se aplique.

Punto de apoyo

Resistencia o fuerza que se desea superar.

Primer género. Tiene el punto de apoyo colocado entre la potencia y la resistencia.

Segundo género. Tiene la resistencia colocada entre la potencia y el punto de apoyo.

Tercer género. Tiene la potencia colocada entre la resistencia y el pinto de apoyo.

Palancas Múltiples

En la vida diaria se encuentran muchos aparatos y máquinas que combinan varios tipos

de palancas, son los que se denominan palancas múltiples.

La Ley de la Palanca

Mediante una palanca se puede amplificar la fuerza colocando convenientemente el

punto de apoyo, la resistencia y el punto donde se aplicará la potencia.

La Ley de la Palanca establece que: el producto de la potencia por su distancia

hasta el punto de apoyo, es igual al producto de la resistencia por su distancia a ese

mismo punto.

Potencia x dp= Resistencia x dr

Con el punto de apoyo a la misma distancia de la potencia y de la resistencia no

hay amplificación de la fuerza.

Si la potencia está dos veces más lejos del punto de apoyo que la resistencia, la

fuerza se amplifica al doble.

Ruedas, Levas y Poleas

Ruedas:

En el volante y en otras ruedas aprovechamos la propiedad de la palanca. La potencia

se aplica en el exterior y la resistencia está en el mismo punto de apoyo que se sitúa en

el centro.

La rueda excéntrica y la leva: son ruedas que giran sobre un eje que no coincide con su

centro. Logran convertir un movimiento circular en uno alternativo que es transmitido

a otro componente (palanca, balancín, , etc.) que está conectado con ellas.

La polea es un mecanismo compuesto por una rueda, acanalada en su perímetro, y su

eje. La polea fija no se mueve al desplazar la carga. En la polea móvil, que se desplaza

al desplazar la carga, el punto de apoyo no está en el eje sino en la cuerda. Con las

poleas se logra realizar esfuerzos hacia abajo para subir cargas, ganando así en

comodidad. Con las poleas móviles también se logra amplificar la fuerza.

Los polipastos son combinaciones de poleas, fijas y móviles, con las que se logra

cambiar la dirección del esfuerzo que se realiza y se consigue amplificar la fuerza. Para

ello se tiene que aumentar también la longitud de la cuerda que se deberá desplazar.

2.3. Sistemas de Transmisión

Los sistemas de transmisión por engranajes, están formados por ruedas dentadas

engarzadas entre sí. Se pueden encontrar los siguientes tipos.

De ruedas rectas: Se emplea para aumentar o reducir la velocidad de giro y para

mantener o cambiar el sentido de la rotación.

De ruedas cónicas: transmite el movimiento a un eje que se encuentra en ángulo recto

con el eje motor.

Tornillo sin fin o sin fin corona: transmite el movimiento a un eje perpendicular y

reduce mucho su velocidad.

Cremallera y piñón: convierten el movimiento giratorio en lineal y viceversa.

La Relación de Transmisión

En todos los sistemas de transmisión, el aumento o disminución de fuerza y velocidad

depende de la relación de transmisión.

La Relación de transmisión en el caso de poleas y correa es: el cociente entre el

diámetro de la rueda arrastrada y el de la rueda motriz.

i = d2 / d1 = n1 / n2

Rueda motriz Rueda arrastrada

La Relación de transmisión en el caso de engranajes y piñones con cadena es: el

cociente entre el número de dientes del engranaje arrastrado y el del engranaje

motriz.

El Reductor de Velocidad

El reductor de velocidad es un mecanismo que se emplea para lograr que un

motor cuyo eje gira muy deprisa pero con poca fuerza sea capaz de mover un

elemento que precisa mayor fuerza para girar, pero que gira más lentamente

Rueda motriz Rueda arrastrada Rueda motriz

Rueda arrastrada

Manivelas y Bielas

La manivela es un mecanismo que sirve para hacer girar un eje con menos

esfuerzo. Cuanto más larga es la manivela menor es el esfuerzo que se deberá

realizar.

El cigüeñal es un conjunto de manivelas colocadas sobre un mismo eje. Se usa

cuando se quiere dar movimiento alternativo a varios elementos.

La biela es una barra rígida que está conectada a un cuerpo que gira. Cuando el

cuerpo gira, la biela se desplaza según un movimiento alternativo.

La biela y la manivela suelen utilizarse juntas formando el conjunto biela-manivela.

El pedal de la bicicleta que transforma el movimiento alternativo de la pierna en

la rotación del plato y de las ruedas es un ejemplo muy conocido.

Sistemas de Transmisión de Movimiento

Los sistemas de transmisión tienen como objetivo llevar, a los diferentes elementos

de una máquina, la potencia y el movimiento producidos por un elemento motriz de

manera que la máquina pueda funcionar y cumplir la finalidad para la que fue

construida.

La transmisión de la fuerza y el movimiento producido por un elemento motriz, se

realiza mediante cadenas cinemáticas, que son sistemas de elementos mecánicos

convenientemente conectados, que transmiten la fuerza y el movimiento al elemento

conducido.

Los elementos mecánicos más empleados para transmitir la fuerza y el movimiento a

través de cadenas cinemáticas son: las ruedas de fricción, las transmisiones por

correas y cables, la transmisión por cadena y los engranajes, ya que normalmente el

movimiento que se transmite es circular.

Todos estos elementos mecánicos pueden ir montados sobre los llamados ejes de

transmisión o sobre árboles de transmisión.

Los ejes de transmisión son piezas cilíndricas, generalmente de corta longitud, que

sirven de soporte a poleas, ruedas de fricción, etc. Pueden ser fijos o moverse en

sentido giratorio, y no transmiten torque sino únicamente movimiento.

Los árboles de transmisión son piezas cilíndricas más o menos largas que trabajan a

torsión y flexión, son siempre giratorios y transmiten potencia y movimiento.

En las cadenas cinemáticas se pueden encontrar también otros elementos o

dispositivos de transmisión, como acoplamientos y soportes.