Johan Álvarez

Kelly Martínez

Luis Caicedo

ENGRANAJES

ENGRANAJE Mecanismo dentado

utilizado para trasmitir potencia de un componente a otro dentro de una maquina.

Un engrane trasmite movimiento circular, mediante el contacto de ruedas dentadas.

TIPOS DE ENGRANEJES

Engranajes Rectos  Son engranajes

cilíndricos de dientes rectos y van colíndales con el propio eje de la rueda dentada. Se utilizan en transmisiones de ejes paralelos formando así lo que se conoce con el nombre de trenes de engranajes.

Rectos exteriores o simplemente rectos.

Es el tipo de engranaje más simple y corriente, generalmente, para velocidades medias.

Interiores.Pueden ser con dentado  recto, helicoidal o doble-helicoidal. Engranajes de gran aplicación en los llamados “trenes epicicloidales o planetarios”

Helicoidales

Más silenciosos que los rectos. Se emplean siempre que se trata de velocidades elevadas. Necesitan cojinetes de empuje para contrarrestar la presión axial que originan

Doble-helicoidalesPara las mismas

aplicaciones que los helicoidales, con la ventaja sobre éstos de no producir empuje axial, debido a la inclinación doble en sentido contrario de sus dientes. Se les denomina también por el galicismo “á chevron”, que debe evitarse

Helicoidales para ejes cruzados

Pueden transmitir rotaciones de ejes a cualquier ángulo, generalmente a 90°, para los cuales se emplean con ventaja los de tornillo-sin-fin, ya que los helicoidales tienen una capacidad de resistencia muy limitada y su aplicación se ciñe casi exclusivamente a transmisiones muy ligeras (reguladores, etc.)

Cremallera.

Rueda cilíndrica de diámetro infinito con dentado  recto o helicoidal, Generalmente de sección rectangular

ENGRANAJES CONICOS Cónico-rectos.

Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo recto, por medio de superficies cónicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes

Cónico- helicoidales

Engranajes cónicos con dientes no rectos.

Cónico- hipoides  Para ejes que se cruzan, generalmente en ángulo recto, empleados principalmente en el puente trasero del automóvil y cuya situación de ejes permite la colocación de cojinetes en ambos lados del piñón

TORNILLO SINFIN Generalmente cilíndricos.

Pueden considerarse derivados delos helicoidales para ejes cruzados, siendo el tornillo una rueda helicoidal de un solo diente (tornillo de un filete) o de varios (dos o más). La rueda puede ser helicoidal simple o especial para tornillo-sin-fin, en la que la superficie exterior y la de fondo del diente son concéntricas con las cilíndricas del tornillo.

MATERIALES Y TRATAMIENTO

Los engranajes pueden fabricarse de una variedad de materiales muy extensa para obtener las propiedades adecuadas de acuerdo al uso que se le de.

MATERIALES PARA ENGRANAJES DE ACERO ACEROS ENDURECIDOS DIRECTAMENTE AISI 1020 AISI 3140 AISI 4340 AISI 1040 AISI 4140 AISI 1050 AISI 4150 AISI 8620 AISI 6150

NUMEROS DE TENSIONES PERMISIBLES PARA ACEROS ENDURECIDOS

NUMERO DE ESFUERZO O TENSION   NUMERO DE TENSION DEBIDA AL  

POR FLEXION PERMISIBLE   CONTACTO PERMISIBLE  

DUREZA EN LA GRADO 1 GRADO 2 GRADO 1 GRADO 2

SUPERFICIE (HB)                

UP TO 180 KPSI MpA KPSI MpA KPSI MpA KPSI MpA

240 25 170 33 230 85 590 95 660

300 31 210 41 280 105 720 115 790

360 36 250 47 325 120 830 135 930

400 40 280 52 360 145 1000 160 1100

  42 290 56 390 155 1100 170 1200

El endurecimiento mediante flama, endurecimiento por inducción, la carburización y la nitruración son procesos que se emplean para obtener a una alta dureza en la capa superficial de los dientes de un engrane.

ACEROS ENDURECIDOS EN FORMA SUPERFICIAL 

•DIENTES DE ENGRANES ENDURECIDOS MEDIANTE FLAMA Y PORINDUCCIÓN

Recuerde que estos procesos implican el calentamiento a nivel local de la superficie del engrane por medio de flamas, generadas por gas, a altas temperaturas o mediante bobinas de inducción eléctrica. al controlar el tiempo y la entrada de energía, es posible controlar la profundidad del calentamiento y la profundidad de la superficie que se obtiene como resultado. Es fundamental que el calentamiento tenga lugar alrededor de todo el diente para que se obtenga la superficie dura en la cara del diente y en las áreas del chaflán y de la raíz para poder  utilizar los valoresde tensión esto quizá requiera un diseño especial para la forma de la flama o el calentador por inducción.

Mediante la nitruración se obtiene una superficie muy dura pero muy delgada

Se especifica para aplicaciones en las que las cargas son ligeras y se conocen bien. La nitruración se debe evitar cuando es probable que se presenten cargas o choques excesivos porque la superficie no es lo suficiente resistente o no esta bien apoyada para resistir tales cargas. debido a lo delgado de la carga superficial, la escala rockwell 15nse emplea para especificar la dureza. la siguiente figura muestra las recomendaciones o sugerencias de agma para la profundidad superficial de engranes nitrurados, la cual se define como la profundidad por debajo de la superficie a la cual la dureza ha disminuido hasta un 110% de la dureza en el núcleo de los dientes.

NITRURACIÓN

CARBURIZACION La carburización produce una dureza

superficial en el rango de 55 a 64 HRC y da por resultado una de las durezas más considerables de uso común para engranes. La figura siguiente muestra las sugerencias de AGMA en cuanto al espesor de la superficie para dientes de acero carburizados. La profundidad efectiva para la superficie endurecida se define como la profundidad a partir de la superficie hasta el punto en el que la dureza ha alcanzado los 50 HRC.

HIERRO Y BRONCE COMO MATERIALES PARA FABRICAR ENGRANAJES

 Hierros fundidos

Tres tipos de hierros que se emplean para fabricar engranes son: Hierro gris fundido, Hierro nodular (en ocasiones se le da el nombre de hierro

dúctil) Hierro maleable.

Las siguiente tabla proporciona los grados ASTM comunes que se utilizan junto con sus números correspondientes de tensión por flexión permisible y números de tensión por contacto. Recuerde que el acero gris flexible es quebradizo, por tanto, hay que tener cuidado cuando sea probable que se presente carga por choque. A su vez, las formas que tienen mas alta resistencia de los otros hierros tienen baja ductilidad. El hierro dúctil austemperado se está utilizando en algunas aplicaciones importantes en la industria automotriz. Sin embargo, los números de tensión permisible estandarizados aún no se han especificado.

BRONCES

Por lo regular, para fabricar engranajes se utilizan cuatro tipos de bronce:

Bronce con fósforo o estaño, Bronce con manganeso, Bronce con aluminio Bronce con sílice. Bronce al Berilio

El latón amarillo también se utiliza. casi todos los bronces son fundidos, sin embargo, se puede disponer de algunos forjados. la resistencia a la corrosión, buenas propiedades en cuanto a desgaste y coeficientes de fricción bajos son algunas razones para optar por los bronces para fabricar engranes.

MATERIALES PLÁSTICOS PARA ENGRANES

Los plásticos se desempeñan bien en aplicaciones donde se desea peso ligero, operación silenciosa, baja fricción, resistencia a la corrosión aceptable y buenas propiedades en cuanto a desgaste. Debido a que las resistencias son significativamente mas bajas que las de casi todos los materiales metálicos para fabricar engranes, los plásticos se emplean en dispositivos que se someten a cargas, en alguna medida, ligeras. A menudo, los materiales plásticos pueden moldearse para darles su forma final sin el maquinado subsecuente lo cual representa ventajas en lo relativo a costos.

LOS MATERIALES PLÁSTICOS QUE SE UTILIZAN PARA FABRICAR ENGRANES

Fenólicos Policarbonato Acetal Poliamida Poliéster   Nylon Sulfuro de polifenileno Poliuretano Elastómero de poliéster 

FABRICACION DE ENGRANAJES

La elección del procedimiento de fabricación depende del material, de las dimensiones, del número de piezas y de la calidad del dentado.

TIPOS DE FABRICACION

fresadora universalfresadora de torretamor tajadora

MAQUINARIA PARA FABRICACION DE

ENGRANAJES POR ARRANQUE DE VIRUTA

Los métodos más populares para maquinar los engranes de los dientes son:

LA CORTADORA ROTATORIA PARA DAR FORMA

En ruedas dentadas para la construcción de máquinas, figura en primer término la producción del dentado con arranque de viruta

EL CEPILLADO Es un proceso en el cual la cortadora actúa en forma

recíproca, por lo general en un mandril, eje vertical. Conforme hace ciclos recíprocos la cortadora que da forma, o cepillo, gira y es alimentada hacia el disco para engrane. Este proceso se utiliza con regularidad para engranes internos

Es un proceso similar al corte rotatorio para dar forma excepto que la pieza que se trabaja, el disco del que se va a fabricar el engrane, y la cortadora, es decir la fresa, giran en forma coordinada. la forma del diente se genera en forma gradual a medida que la fresa es alimentada hacia el disco del engrane.

EL FRESADO

MECANIZADO DE ENGRANAJES•

Antes de proceder al mecanizado de los dientes los engranajes han pasado por otras máquinas herramientas tales como tornos o fresadoras donde se les ha mecanizado todas sus dimensiones exteriores y agujeros si los tienen, dejando los excedentes necesarios en caso de que tengan que recibir tratamiento térmico y posterior mecanizado de alguna de sus zonas.•El mecanizado de los dientes de los engranajes a nivel industrial se realizan en máquinas talladoras construidas ex-profeso para este fin, llamadas fresas madres.

OTROS METODOS DE FABRICACION

Electroerosión Extrusión Inyección Prototipado rápido Forjado Troquelado

Representación en planos de Ingeniería

La norma UNE 1-044-75 especifica los signos convencionales para la representación de engranajes en planos, tanto a nivel de despieces y detalles como en planos de conjuntos. Se aplica tanto a engranajes como a tornillos sin fin.

Representación de ruedas aisladas

En una vista no seccionada, la rueda se representa como si no estuviera dentada, y limitada por la superficie de cabeza (o superficie exterior).

En una vista seccionada axialmente, se representa como si fuera una rueda de dientes rectos, con dos dientes diametralmente opuestos, representados sin cortar aunque se trate de dientes no rectos o de un número impar de ellos).

La superficie primitiva se traza en línea fina de trazo y punto, aunque se trate de partes ocultas o de cortes. Como norma general, no se representa la superficie de pie o inferior, salvo en los cortes. sin embargo, cuando sea conveniente su representación sobre vistas no cortadas, se trazará con línea fina continua. El perfil de los dientes se define indicando su tipo (atendiendo a una norma) o bien mediante un dibujo a la escala conveniente. Si procede, se indicará la orientación de los dientes de un engranaje o de una cremallera

ENGRANAJES (REPRESENTACIÓN)

UNE-EN ISO 2203:1998 Dibujos técnicos. Signos convencionales para engranajes (ISO 2203:1973) establece para ruedas dentadas aisladas:

Representación de rueda dentada con sección

Representación de la orientación de los dientes del engranaje

Representación de los dientes del engranaje

Relaciones Angulares

En una rueda helicoidal una sección por un plano normal al eje de giro presenta un perfil análogo al de una rueda de dientes rectos (perfil de evolvente, ángulo de presión, línea de engrane)

Representación de engranajes en dibujos de conjuntosEn los planos de conjunto se utilizan los mismos convenios que para la representación de las ruedas aisladas. Sin embargo, cuando se trate de conjuntos con ruedas cónicas, en la proyección paralela al eje se prolonga la línea que representa la superficie primitiva hasta el punto donde corte al eje.

Ninguna de las dos ruedas de un engranaje debe quedar oculta por la otra, en las partes coincidentes.

Son excepciones de la regla anterior: Cuando una rueda está situada por completo delante de la otra Cuando se dibujan en sección los engranajes

Ejemplos de representación de engranajes

Engranaje interior de ruedas cilíndricas

Engranajes cónicos de ejes no concurrentes

Engranaje de rueda con cremallera

Engranajes exteriores de ruedas cilíndricas

Ejemplos de representación de engranajes

Ruedas de cadena

Engranajes cónicos con ángulo entre ejes arbitrario

Engranaje de corona con tornillo sin fin