U3 Roscas y Engranes

8/12/2019 U3 Roscas y Engranes

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Medicin, verificacin de

roscas y engranes


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Rosca

Las uniones roscadas, que comprenden un tornillo roscado

exteriormente que penetra en una tuerca roscada interiormente, son

muy empleados en construccin mecnica. Se las puede dividir en dos

categoras:

1. Las roscas de unin, cuya finalidad es hacer solidarias un cierto

nmero de piezas al roscar la tuerca al tornillo o recprocamente; esta es

la razn de ser los pernos, de los tornillos de unin.

Adems se puede distinguir: las uniones roscadas permanentes en las

que el desenroscado ser muy excepcional, por ejemplo pernos de

unin de las piezas que forman la fundacin de una mquina, y las

uniones roscadas desmontables, las cuales deben enroscarse ydesenroscarse frecuentemente.


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2. Las roscas de movimiento, en las cuales el sistema tornillo y tuerca

se utiliza para transformar un movimiento de giro en otro de traslacin,

de direccin perpendicular al plano de giro.

Esta clase de roscas es la que exige mayor precisin en su ejecucin y

montaje; su aplicacin est muy desarrollada, particularmente en laconstruccin de mquinas-herramientas: husillo de tornos y fresadoras,

tornillos de desplazamiento de las mesas de mquinas-herramientas. En

los aparatos de medida de precisin se emplean como tornillos

micromtricos de gran precisin.


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En una unin roscada las superficies en contacto son helicoidales

engendradas por un perfil definido, cuyo plano contiene el eje, y

obligado a describir una trayectoria helicoidal cilndrica alrededor de

este eje.

Forma geomtrica de sistemas de roscas


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En las roscas S.I. el perfil generador es un tringulo equiltero,

truncado por dos rectas paralelas a la base trazadas respectivamente a

1/8 de la altura a partir del vrtice y de la base.


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Rosca cuadrada (conocida tambin como Sellers) es el tipo ms

eficiente de tornillo en cuanto a friccin por deslizamiento pero

relativamente tiene ventaja mecnica baja.


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En las roscas trapezoidales el perfil generador es un trapecio issceles

que tiene un ngulo en el vrtice de 30 y est provistos de lastruncaduras que determinan el juego del fondo del filete. Es un tipo de

rosca diseada para resistir cargas en una sola dimensin, adems, es

ms resistente que las otras formas porque el espesor de la rosca en la

raz es mas grande que las otras roscas.


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Elementos geomtricos de una de roscas

Para la rosca S.I.:

Para la rosca trapezoidal de 30:

ncleo.del

dimetroofilete,delfondoelendimetrogeneradorperfildelalturala

demediopuntoelporpasageneratrizcuya

cilindrodeldimetroelesmedio;dimetro

ofilete,delflancoslosendiametro

fileteslosdeexterioratruncadurla

sobremedidodimetro:nominaldimetro

Tornillo

n

f

e

d

d

d

p.dd ef 64950

5.0

pdd ef


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Elementos geomtricos de una de roscas

tuercalade

(ncleo)interiortruncadura

lasobremedidodimetro

tuercaladefiletedel

flancoslosendimetro

exterioratruncadurlasobre

medidotuerca,ladefilete

delfondoelendimetro

Tuerca

n

f

e

D

D

D


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Estos errores se refieren a los diversos elementos geomtricos de la

rosca; de cualquier forma, debe permitir la unin de la tuerca y el

tornillo; pero no hay que pensar que la unin que parece realizarse en

las mejores condiciones, sin juego y sin rozamiento suave, es la mejor.

En una unin roscada correcta, despus de efectuado el apriete, el

contacto debe ser perfecto en toda la extensin de un flanco y en toda la

longitud roscada, mientras que el juego se encuentra sobre el otro

flanco.

Errores en una rosca y sus consecuencias


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Las figuras (a) y (b) representan dichas uniones, la de la figura (b) que

presenta mas juego tiene sin embargo, sensiblemente, las mismascualidades de contacto y de resistencia.


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En la unin de la figura (c) un error de paso del tornillo (no

demasiado grande) reduce la superficie de contacto, despus delapriete a una zona estrecha dispuesta segn un lado del perfil

generador en el primer filete.


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En figura (d) muestra que un error de ngulo o de simetra limita el

contacto a un cordn helicoidal, situado en el vrtice o en la base delos filetes, segn el sentido del error.


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Principios de establecimiento de las tolerancias en las roscas

Las condiciones siguientes deben respetarse:

1. La intercambiabilidad, sin eleccin alguna, debe garantizarse;

2. La solidez del conjunto tornillo-tuerca no debe modificarse;

3. Los flancos del filete en contacto deben apoyarse lo mas posible

sobre toda su superficie y en toda la longitud roscada.


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Debiendo ser siempre posible el montaje de la tuerca sobre el tornillo,

por analoga con el sistema de tolerancias del agujero base, el perfil

terico de la rosca ha sido elegido:

Para la tuerca, como perfil lmite inferior, siendo siempre positivas

las tolerancias adoptadas.

Para el tornillo, como perfil lmite superior, siendo siempre

negativas las tolerancias.


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Medicin de roscas

Este mtodo de verificacin consiste en medir separadamente cada

uno de los elementos que definen la rosca.

Es un procedimiento aplicable nicamente en el laboratorio demetrologa y cuya precisin est subordinada a la de los aparatos y al

mtodo empleado; pero es el nico procedimiento aplicable a los

calibres de verificacin de roscas.


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Se realiza con ayuda de topes especiales montados sobre los

palpadores de una mquina de medir o de un micrmetro. Despus

del calibrado, es fcil deducir el dimetro del ncleo dn

Medicin de roscas exteriores

Medicin del dimetro en el fondo del filete


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Medicin del dimetro en los flancos del filete

Es una de las mediciones mas importantes en la verificacin de

roscas, ya que el dimetro en los flancos determinan el grosor de larosca.


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Mtodo de la uve y de la entalla. El principio de este mtodo se

indica en la figura. Los topes especiales de flancos recortados, uno en

uve hembra y el otro en uve macho, se adoptan a los palpadores de

medida de un micrmetro, de una maquina de medicin o de un

amplificador. Es una de las mediciones mas importantes en laverificacin de roscas, ya que el dimetro en los flancos determinan

el grosor de la rosca.


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Mtodo de las tres clavijas. Las clavijas son pequeas varillas de

acero tratado, perfectamente cilndricas y de dimetro conocido

(precisin garantizada: 0.5 en la conicidad para 10 mm). Se utilizan

en juegos de tres, de igual dimetro, y colocadas como lo indica la

figura; su dimetro se elige de tal forma que hagan contacto con los

filetes, aproximadamente en el medio del flanco.


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2122

2

1

1 kk

a

ctg

p

sendLdf

clavijas.lasdeelsticandeformacilaadebidacorreccin

eje;alrespectoclavijaslasdeoblicuidadlaadebidacorreccinpaso

flancos;losdesemingulo2

clavijas;lasdedimetro

clavijaslassobretomadacota

filetedelflancoslosendimetro

2

1

k

kp

d

L

df


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La medicin del ngulo de la rosca es insuficiente por s sola; debe

siempre acompaarse de la verificacin de la simetra del perfil, la

que permite determinar los errores sobre

Medicin del ngulo de la rosca

2

Mtodo de las clavijas. Este mtodo precisa dos juegos de clavijas dedimetros distintos d1y d2y permite deducir el valor de , segn las

mediciones as efectuadas de L1y L2, por la frmula

1212

12

2 ddLL

ddsen


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Errores que pueden encontrarse en el paso de un tornillo

Estos son de tres tipos:

a) Error sistemtico, que es una desviacin constante entre el paso

obtenido y el deseado; en un tornillo roscado a torno, por ejemplo,

este error proviene de no haber podido encontrar una combinacin de

engranajes que permitan obtener el paso exacto.

b) Errores peridicos, que resultan de las imperfecciones mecnicasde los rganos de transmisin de movimiento. Estos pueden ser:

errores propios del husillo que conduce la herramienta de roscar,

errores de divisin y de excentricidad de los engranajes que unen el

usillo principal del torno con el usillo de roscar

c) Errores accidentales, debidos a causas diversas, que provienen ya

sea del corte del metal como corte de una herramienta mal afilada,

zonas duras en las piezas, variacin de temperatura de la pieza.


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Procedimiento mecnico. Se utilizan dos palpadores esfricos que

toman cada uno contacto con los flancos de la rosca a la que se

requiere verificar el paso.Uno de los palpadores es fijo y el otro es mvil y unido a un

amplificador; el aparato se ajusta en primer lugar a cero, de tal

manera que la distancia entre los centros de los palpadores

corresponda a una longitud mltiplo del paso.


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Procedimiento ptico. Es aplicable bien sea con la ayuda de unmicroscopio medidor o de una mquina de medir.

Se hacen dos apuntados sucesivos sobre los flancos del filete,

preferentemente mediante palpadores biselados, bien sea desplazando

el tornillo o el microscopio paralelamente al eje del tornillo. Si les la

distancia medida entre los dos apuntados, n el numero de filetescorrespondientes, el paso vale

n

l


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Consiste en realizar un molde de la rosca interior a verificar. A este

fin, se emplea una amalgama de cobre muy fusible y fluida que toma

perfectamente la forma interior de la tuerca y que al enfriar no tiene

contraccin apreciable.

Cuando la tuerca puede ser sacrificada un corte axial pulido permitiraplicar los procedimientos pticos utilizados para los tornillos.

Medicin de roscas interiores

Mediciones por mtodo indirecto


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En cuanto al dimetro en los flancos su medicin puede efectuarse

tambin directamente, a partir de 18 mm aproximadamente,

utilizando palpadores esfricos adaptados a palpadores para medidas

de interiores en las mquinas de medir o en comparadores

micromtricos.

Mediciones por mtodo directo


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Micrmetros para roscas interiores. Este tipo de micrmetro tiene tres

palpadores y se perfilan segn la rosca a verificar y segn el elemento

que se desee medir. Puede tener tres tipos de palpadores: palpadores

de perfil completo, para verificacin de conjunto de la rosca;

palpadores truncados de contacto central, para la medicin del

dimetro en los flancos y palpadores de fondo de filete.


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Engranes

Un engrane se puede considerar como una rueda dentada que cuando se

acopla con otra rueda dentada de dimetro ms pequeo (el pin),

transmitir rotacin de un eje a otro. La funcin principal de un engrane

es transferir potencia de un eje a otro, manteniendo una razn definida

entre las velocidades rotacionales de los ejes. Los engranes son los

transmisores de par de torsin mas fuertes y resistentes que se conocen.

Su eficiencia de transmisin de potencia puede ser tan alta como de

98%. Por otro lado, usualmente los engranes son mas costosos que

otros transmisores de par de torsin, tales como los de transmisin por

cadena y por banda.


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Tipos de engranes

Engranes de eje paralelo

Los engranes de eje paralelo son el tipo de engrane ms simple y

popular. Estos engranes conectan ejes paralelos y pueden transferirgrandes cantidades de potencia con alta eficiencia. En esta clasificacin

los engranes rectos y los helicoidales son dos de los principales tipos de

engranes.


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Engranes rectos. En la figura se observa una transmisin por engranesrectos con los dientes en el exterior de un cilindro y paralelos al eje del

mismo. Los engranes rectos son los ms simples y el tipo ms comn.


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Engranes helicoidales. En la figura se observa una transmisin por

engranaje helicoidal, con los dientes del engrane cortados en una espiral

que se envuelve alrededor de un cilindro. Los dientes helicoidales

entran a la zona de acoplamiento progresivamente , por lo tanto, tienen

una accin mas suave que los dientes de los engranes rectos.


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Engranes no paralelos coplanares

Son engranes que tienen ejes no paralelos (contrarios a los engranes

rectos y helicoidales, los cuales tienen ejes paralelos) y que son

coplanares (como engranes rectos y helicoidales) los engranes cnicos

se encuentran en este tipo. Los caracterstica comn de esta clase es la

reexpedicin de la potencia alrededor de una esquina, como se podra

requerir.


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Engranes no paralelos no coplanares

Dentro de este tipo de engrane se considera una transmisin por tornillo

sin fin con dientes cilndricos. Note que los ejes no son paralelos ni

coplanares. Estos engranes proporcionan relaciones de reduccin

considerablemente ms alta y su capacidad de soporte de carga es baja,

su presin de contacto es bastante alta y su tasa de desgaste es elevada.


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Los nombres de algunas de las partes ms importantes de los dientes de

un engrane cilndrico


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Independientemente del control de calidad del material empleado, la

verificacin de las ruedas dentadas se realizan sobre los elementos

siguientes:

1. Perfil

2. Divisin

3. Espesor y ancho del espacio4. Excentricidad

5. Distorsin

6. Estado de superficie del engranaje


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Verificacin del perfil de los dientes

El perfil de los dientes de una rueda de engranaje est definido, en las

ruedas cilndricas con dientes rectos, helicoidales y en los tornillos sinfin de helicoide desarrollable, por la interseccin de un plano normal al

eje con la superficie activa de los dientes


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En los engranes cnicos, por la interseccin de la superficie activa delos dientes con el cono complementario.


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Los perfiles empleados en los engranajes tallados son evolventes de

circunferencia. El perfil generalmente coincide con la evolvente terica;

sin embargo, para mejorar el funcionamiento de los engranajes y la

resistencia de los dientes, algunos constructores dan a la superficie

activa de los dientes un rebaje en la parte superior que asegura una

toma de contacto progresivo de los perfiles.


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El error de perfil pes la diferencia, positiva o negativa, que existe entre

el perfil efectivo realizado y el perfil terico deseado, tomndose comocero de origen la interseccin del perfil y de la circunferencia primitiva.


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Aparato Maag FPV

La rueda R, cuyo perfil se requiere controlar, est perfectamente

centrada en un eje que gira sobre bolas y en el que se fija tambinconcntricamente el disco G rectificado al dimetro de la circunferencia

de base de la evolvente a controlar, sobre una gua se desplaza una

corredera C que lleva una regla rectificada, paralela a la gua, y sobre la

cual se apoya el disco G mediante la presin de fuertes muelles, una

palanca L montada sobre la corredera C que lleva en un extremo un

palpador P que se apoya sobre el perfil a verificar en el plano de la

regla rectificada, el otro extremo de la palanca acta sobre una guja

registradora que traza en una banda de papel la grfica de los errores

del perfil.

Si el perfil a verificar coincide con la evolvente de la circunferencia de

base, no se produce ninguna oscilacin del palpador y la aguja traza

una recta paralela a OX en la hoja del diagrama, que permanece fija, si

hay una desviacin se revela por las oscilaciones de la aguja.


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En una rueda dentada, la divisin, es decir el espaciado de los dientes

debe ser constante; sta es una de las cualidades ms importantes.

Esta divisin tiene como consecuencia la existencia de diferentes pasos.

Verificacin de la divisin


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La rueda se centra perfectamente y el perfil de un diente se pone en

contacto con un tope, en las proximidades de la circunferencia

primitiva; el tope debe apoyarse sobre un solo perfil. Un palpador

unido a un comparador se pone en contacto con el perfil homlogo

diametralmente opuesto, tambin cerca de la circunferencia primitiva.

El comparador se pone A cero al empezar las mediciones y se anotan

sus indicaciones a medida que los perfiles homlogos sucesivos toman

contacto con el tope. La diferencia entre las indicaciones mxima y

mnima de comparador se toma como medida del error total de

divisin D


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En un engranaje, el diente de una rueda debe alojarse en el entrediente

de la rueda asociada y que, como consecuencia, hay una relacindeterminada entre el valor de espesor de un diente y el del intervalo

(entrediente) para que el funcionamiento sea correcto.

Espesor terico e: longitud del arco de la circunferencia primitiva (o

de la recta primitiva) comprendido entre los dos flancos de un diente,calculado sin tener en cuenta el juego.

Espesor efectivo e: longitud del arco de la circunferencia primitiva (o

de la recta primitiva) comprendido entre los dos flancos de un diente,

tal como debe realizarse en la practica.

Ancho del espacio terico i: longitud del arco de la circunferenciaprimitiva comprendida entre los dos flancos del entrediente, calculado

sin tener en cuenta el juego.

Verificacin del espesor y ancho del espacio


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Este aparato comprende dos graduaciones ortogonales: una dispuestaen el sentido horizontal, forma parte de una especie de pie de rey y

mide el valor de cuerda del diente; la otra, dispuesta verticalmente,

indica el valor de la flecha del diente por medio de un nonio solidario

a una regla deslizante.

Medicin del espesor de los dientes


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La excentricidad en una rueda de engranajes es la distancia entre el eje

de giro de esta rueda y el eje del cilindro primitivo de su dentado.

La excentricidad es un defecto difcil de evitar, incomodo de medir y

particularmente perjudicial en el sentido que su efecto se deja sentir en

el control de los dems elementos.

Esta excentricidad puede provenir de distintas causas:

De un defecto de centrado de la pieza a tallar

De un centrado defectuoso de la herramienta de tallar

De las deformaciones de la pieza debidas a calentamientos locales o

tensiones internas

Verificacin de la excentricidad


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Mtodo del rodillo

Un rodillo cilndrico rectificado apoyndose en los flancos de los

dientes en la proximidad del cilindro primitivo, se introduce

sucesivamente en el ancho del espacio, girando la rueda a controlar

alrededor de un eje fijo, sobre el que est perfectamente centrada. Uncomparador palpando sobre la generatriz del rodillo mas alejada del

centro indica las variaciones de la distancia con respecto al eje de giro.

Mtodo de verificacin de la excentricidad


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Hay distorsin cuando la inclinacin de los dientes con relacin al ejede la rueda no es exacta.

En una rueda cilndrica con dientes rectos, la distorsin se origina por

el no paralelismo de los dientes con el eje; en un engranaje cilndrico

helicoidal, se debe a que la inclinacin de la hlice primitiva es

defectuosa.

Verificacin de la distorsin

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