engranajes y cadenas mecanismos

2. Engranajes Cadenas
Rectos Definición
Click
Helicoidales Click
Piñones y Coronas
Cónicos Cálculos
Sin fin corona
Hipoide
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3. ¿Que es un engranaje?
Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo
utilizado para transmitir potencia de un componente a otro
dentro de una máquina. Los engranajes están formados por dos
ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' y
la menor 'piñón'. Un engranaje sirve para transmitir movimiento
circular mediante contacto de ruedas dentada
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4. Engranaje recto
Los engranajes cilíndricos rectos son el tipo de engranaje
más simple y corriente que existe. Se utilizan
generalmente para velocidades pequeñas y medias; a
grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido
corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende
de la velocidad de giro que tengan.
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5. Partes de un engranaje
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6. Características que definen
un engranaje de dientes
rectos
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7. Diente de un engranaje:
son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia
desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o
sea la forma de sus flancos, está constituido por dos curvas
evolventes de círculo, simétricas respecto al eje que pasa por el
centro del mismo.
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8. Módulo:
• El módulo de un engranaje es una característica de magnitud que se
define como la relación entre la medida del diámetro primitivo expresado
en milímetros y el número de dientes.
• En los países anglosajones se emplea otra característica llamada Diametral
Pitch, que es inversamente proporcional al módulo.
• El valor del módulo se fija mediante cálculo de resistencia de materiales
en virtud de la potencia a transmitir y en función de la relación de
transmisión que se establezca. El tamaño de los dientes está normalizado.
El módulo está indicado por números. Dos engranajes que engranen
tienen que tener el mismo módulo.
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9. Módulo:
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10. Circunferencia primitiva:
Es la circunferencia a lo
largo de la cual engranan
los dientes. Con relación a
la circunferencia primitiva
se determinan todas las
características que definen
los diferentes elementos
de los dientes de los
engranajes.
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11. Paso circular:
es la longitud de la
circunferencia
primitiva
correspondiente
a un diente y un
vano Consecutivos.
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12. Espesor del diente:
Es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del
diámetro primitivo.
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13. Número de dientes:
es el número de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza
como (Z). Es fundamental para calcular la relación de
transmisión.
El número de dientes de un engranaje no debe estar por debajo
de 18 dientes cuando el ángulo de presión es 20º ni por debajo
de 12 dientes cuando el ángulo de presión es de 25º.
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15. Diámetro exterior:
Es el diámetro de la circunferencia que limita la parte exterior
del engranaje
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16. Diámetro interior:
Es el diámetro de la circunferencia que limita el pie del diente.
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17. Pie del diente:
también se conoce con el nombre de dedendum. Es la parte del
diente comprendida entre la circunferencia interior y la
circunferencia primitiva.
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18. Cabeza del diente:
también se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del
diente comprendida entre el diámetro exterior y el diámetro
primitivo.
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19. Flanco:
es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento.
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20. Altura del diente:
es la suma de la altura de la cabeza (adendum) más la altura del
pie (dedendum
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21. Ángulo de presión:
φ
El que forma la línea de acción con la tangente a la
circunferencia de paso, φ (20º ó 25º son los ángulos
normalizados
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22. Largo del diente:
es la longitud que tiene el diente del engranaje
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23. Distancia entre centro de dos
engranajes:
es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias
de los engranaje
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24. Relación de transmisión:
es la relación de giro que existe entre el piñón conductor y la
rueda conducida. La Rt puede ser reductora de velocidad o
multiplicadora de velocidad. La relación de transmisión
recomendada7 tanto en caso de reducción como de
multiplicación depende de la velocidad que tenga la transmisión
con los datos orientativos que se indican:
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26. Engranajes cilíndricos de
dientes helicoidales
Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están
caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de
rotación.
En estos engranajes el movimiento se transmite
de modo igual que en los cilíndricos de dentado recto, pero con
mayores ventajas.
Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser paralelos o
cruzarse, generalmente a 90º. Para eliminar el empuje axial
el dentado puede hacerse doble helicoidal.
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27. Engranajes cilíndricos de
dientes helicoidales
Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten
más potencia que los rectos, y también pueden transmitir
más velocidad, son más silenciosos y más duraderos; además,
pueden transmitir el movimiento de ejes que se corte
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28. Engranajes cilíndricos de
dientes helicoidales
De sus inconvenientes se puede decir que se desgastan más que
los rectos, son más caros de fabricar y necesitan generalmente
más engrase que los rectos.
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29. Flanco:
Lo más característico de un engranaje cilíndrico helicoidal es la
hélice que forma, siendo considerada la hélice como el avance
de una vuelta completa del diámetro primitivo del engranaje.
De esta hélice deriva el ángulo β que forma el dentado con el
eje axial. Este ángulo tiene que ser igual para las dos ruedas que
engranan pero de orientación contraria.
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31. Angulo
Acuerdo con la velocidad que tenga la transmisión, los datos
orientativos de este ángulo son los siguientes:
•Velocidad lenta: β = (5º - 10º)
•Velocidad normal: β = (15º - 25º)
•Velocidad elevada: β = 30º
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32. Engranajes helicoidales
dobles
Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de
automóviles francés André Citroën, y el objetivo que consiguen
es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes
helicoidales simples. Los dientes de los dos engranajes forman
una especie de V.
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33. Engranajes helicoidales
dobles
Los engranajes dobles son una combinación de hélice derecha e
izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes
de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y ésta
se elimina por la reacción del empuje igual y opuesto de una
rama simétrica de un engrane helicoidal doble.
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35. Flanco:
Con el método inicial de fabricación, los engranajes dobles,
conocidos como engranajes de espina, tenían un canal central
para separar los dientes opuestos, lo que facilitaba su
mecanizado. El desarrollo de las máquinas talladoras
mortajadoras por generación, tipo Sykes, hace posible tener
dientes continuos, sin el hueco central. Como curiosidad, la
empresa Citroën ha adaptado en su logotipo la huella que
produce la rodadura de los engranajes helicoidales doble
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37. Engranajes cónicos
Los engranajes cónicos tienen forma de tronco de cono y
permiten transmitir movimiento entre ejes que se cortan. Sus
datos de cálculo se encuentran en prontuarios específicos de
mecanizado.
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38. Engranajes cónicos
Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en
un mismo plano, generalmente en ángulo recto aunque no es el
único ángulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplo
45, 60, 70, etc., por medio de superficies cónicas dentadas. Los
dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son
utilizados para efectuar reducción de velocidad con ejes en 90°.
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40. Engranaje cónico
helicoidal
Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La
diferencia con el cónico recto es que posee una mayor
superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente
silencioso. Además pueden transmitir el movimiento de ejes
que se corten. Los datos constructivos de estos engranajes se
encuentran en prontuarios técnicos de mecanizado.
Se mecanizan en fresadoras especiales, en la actualidad Se
utilizan en las transmisiones posteriores de camiones y
automóviles.
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42. Engranaje cónico Hipoide
Un engranaje Hipoide es un grupo de engranajes cónicos
helicoidales formados por un piñón reductor de pocos dientes y
una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en
los vehículos industriales que tienen la tracción en los ejes
traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las
carrocerías de tipo bajo, ganando así mucha estabilidad el
vehículo.
Por otra parte la disposición helicoidal del dentado permite un
mayor contacto de los dientes del piñón con los de la corona,
obteniéndose mayor robustez en la transmisión.
Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello
máquinas
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45. Tornillo sin fin y corona
Es un mecanismo diseñado para transmitir grandes esfuerzos,
que también se utiliza como reductor de velocidad aumentando
la potencia de transmisión. Generalmente trabaja en ejes que se
cruzan a 90º.
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47. Tornillo sin fin y corona
Tiene la desventaja de que su sentido de giro no es reversible,
sobre todo en grandes relaciones de transmisión, y de consumir
en rozamiento una parte importante de la potencia. En las
construcciones de mayor calidad la corona está fabricada de
bronce y el tornillo sin fin, de acero templado con el fin de
reducir el rozamiento. Si este mecanismo transmite grandes
esfuerzos es necesario que esté muy bien lubricado para
matizar los desgastes por fricción.
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48. Tornillo sin fin y corona
El número de entradas de un tornillo sin fin suele ser de una a
ocho. Los datos de cálculo de estos engranajes están en
prontuarios de mecanizado.
El tornillo sin fin puede mecanizarse mediante :
•Tornos.
• fresas bicónicas .
• fresas centrales.
• La corona, por su parte, requiere fresas normales o fresas
madre.
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49. Tornillo sin fin y corona
glóbicos
Normalmente el contacto entre los dientes del tornillo sin fin y
los de la corona ocurre en un solo punto, es decir, en una
superficie muy reducida de metal. Por tanto, cuando la fuerza a
transmitir es elevada se genera una fuerte presión en el punto
de contacto.
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50. Tornillo sin fin y corona
glóbicos
Para reducir la presión se puede aumentar la superficie de
contacto entre el tornillo sin fin y la corona, aplicando una de las
tres formas siguientes de acoplamiento:
1. corona glóbica y tornillo sin fin convencional.
2. tornillo sin fin glóbico y corona convencional.
3. tornillo sin fin glóbico y corona también glóbica.
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52. ·¿Qué es una cadena?
• Una cadena es un componente confiable de una máquina,
que transmite energía por medio de fuerzas extensibles, y se
utiliza sobre todo para la transmisión y transporte de energía
en los sistemas mecánicos. La función y las aplicaciones de la
cadena son similares a la de una correa.
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53. TRANSMISIONES POR CADENAS:
En el caso más simple, la transmisión por cadena consta de una
cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedas de estrella,
ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la
otra conducida.
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54. • Nota:
Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas
protectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas
y a elevadas velocidades se emplean carcasas donde la cadena es lubricada
por inmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de
inicio del engrane entre la cadena y las ruedas dentadas.
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57. • Hay muchas clases de cadena, por ello es conveniente
clasificar cada tipo de cadena por el material utilizado
en su composición o por el método de construcción de
ellas:
• Podemos clasificar cadenas en cinco tipos:
1. Cadena de hierro fundido.
2. Cadena de acero de molde.
3. Cadena forjada.
4. Cadena de acero.
5. Cadena plástica.
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58. Según su aplicación, las cadenas
pueden ser divididas para su
estudio en tres grupos:
• Cadenas de carga..
• Cadenas de tracción.
• Cadenas de transmisión de potencia.
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59. Cadenas de carga:
Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellas son
empleadas predominantemente en las máquinas elevadoras de carga.
Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas.
Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas
sencillas.
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60. Cadenas de tracción:
Son empleadas para mover cargas en las maquinas
transportadoras, trabajan con velocidades medias (hasta
2-4 m/s). En su fabricación se emplean eslabones de
pasos largos, usualmente entre los 50 y 1000 mm.
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61. • Cadenas de transmisión de potencia:
En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas
como engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje de
rotación a otro. Generalmente son empleados eslabones
pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos
entre 4 y 63.5 mm, con el objetivo de reducir las cargas
dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para
asegurar una conveniente duración.
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62. TIPOS DE CADENAS DE
TRANSMISIÓN DE POTENCIA.
• Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más
conocidos tipos de cadenas son las de casquillos, las de
eslabones perfilados (desmontables), las dentadas, las de
rodillos y las correas dentadas.
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63. • Cadenas de Casquillos:
las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos,
pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente más
ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extra
ligeras de casquillos con pasadores huecos para disminuir el peso de las
cadenas.
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64. • Cadenas de Eslabones
Perfilados:
Este tipo de cadena tiene la ventaja de un fácil arme y desarme de sus eslabones,
pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos
eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro.
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66. Cadenas Dentadas:
Las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas
silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de
dientes. Estas chapas están enlazadas en determinado orden
y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea el tipo
constructivo de la cadena.
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67. • Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones
envuelvan completamente el dentado de las ruedas, por lo que el tallado
de los sprocketsson realizados con fresas de perfil cortante de flancos
rectos. Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada fresa
puede ser empleada para ruedas de igual paso y número de dientes
cercanos al del patrón de la fresa.
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68. Cadenas de Rodillos:
las cadenas de rodillos son un medio altamente eficiente y
versátil de transmisión mecánica. Hasta la fecha, en el campo
de las aplicaciones industriales la cadena de rodillos ha sido la
de mayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de
transmisión.
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69. Cadenas de Rodillos:
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71. menu
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72. menu
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73. menu
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74. UNIONES
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75. UNION A PRESION
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76. UNION ACODADA
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77. menu
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78. menu
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79. Longitud de la cadena
• La fórmula para el largo de la cadena "L" es:
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81. PIÑONES Y CORONAS
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82. menu
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83. TIPO C
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84. menu
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85. menu
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86. Formulas para el calculo
geométrico de las ruedas
dentadas de cadena de rodillo
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87. menu
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88. menu
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89. menu
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91. Ejercicio
• Un molino de bola esta siendo movido por un
motor eléctrico de 30 HP con una transmisión
de correas en V pero como estas no duran
(pues se patinan) se requiere cambiar a
transmisión por cadena.
• La velocidad del motor es de 870 RPM y la del
molino debe ser de 300 RPM, siendo de 30”
la distancia entre centros de los ejes.
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92. menu
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93. menu
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94. • Piñón de 20 dientes: capacidad de
transmisión de potencia esta en 46.3 HP a
900 RPM y de 41.7 a 800 RPM.
• 4.63-41.7= 4.6 HP esto para una diferencia
de 100 RPM (900-800), sin embargo la
diferencia entre 800 RPM y 870 RPM es
solamente 70 RPM o sea el 70% de 4.6 da
3.222 HP y este se le suma a 41.7 ; entonces la
capacidad de transmisión es de 44.92 HP.
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95. • R= 870/300= 2.9
• Nconducido= Nconductor * R
• Nconducido= 58
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96. menu
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97. Calculo para el
piñón conductor
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98. Calculo para el piñón
conducido
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99. Longitud de la cadena
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