Elemento Mecánico

Podemos decir que con respecto a diseño de elementos mecánicos, un elemento mecánico es la parte básica de metal o de diferentes materiales que en conjunto forman a una máquina.

Estos elementos deben estar diseñados para resistir y distribuir los resultados de diferentes esfuerzos que puedan presentarse tanto en reposo como en funcionamiento.

Transmisión

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación .Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión.

Potencia

El trabajo o la energía que se relaciona con los dispositivos mecánicos se asocia en forma invariable con el tiempo; por lo tanto, aparece la potencia, es decir el trabajo realizado por unidad de tiempo.

Transmisión de potencia

La transmisión de potencia entre ejes puede llevarse a cabo mediante una diversidad de formas. Además de los engranes, son comunes los elementos flexibles, como las bandas y cadenas. Esto permite transmitir potencia entre ejes que están separados una distancia considerable proporcionando al ingeniero gran flexibilidad en la colocación relativa de maquinaria impulsora y accionada.

Tipos de elementos de transmisión de potencia.

- Rigidos.- Semi-rigidos.- Flexibles.

Rigidos.

Engranes rectos: Definidos como elementos dentados que transmiten el movimiento rotatorio de un eje a otro. Son el tipo mas simple y mas común de engrane, se usan para transferir movimiento entre ejes paralelos y tienen dientes que son paralelos a los ejes de las flechas.

Ventajas Desventajas- Son fuertes y durables- Su eficiencia de transmisión

98%

- Son mas costosos que cadenas y bandas

- Aumenta el costo según la precisión

Engranes helicoidales: puede considerarse como un engrane recto como un maquinado en un equipo de láminas delgada donde cada una de ellas ha girado ligeramente con respecto a sus vecinos cuando se transmite la potencia con un par de engranes helicoidales, ambos están sujetos a una carga de empuje y esta puede eliminarse usando engranes dobles helicoidales o con dientes angulares

ventajas Desventajas- Silenciosos- Un factor dinamico bajo- Velocidades de rotación altas

- Pueden soportar solo cargas ligeras

Engranes cónicos: Los engranes cónicos permiten que los ejes trabajen en ángulo, casi siempre de 90°. Los dientes pueden ser rectos o en espiral. Al igual que con los engranes cilíndricos, los de dientes rectos provocan más ruido y vibraciones. Los de dientes en espiral, por su parte, requieren mayor precisión en la alineación y permiten menos juego interno en los rodamientos. Los engranes cónicos a menudo son empleados en relación 1:1 para crear derivaciones en la transmisión, que permiten sincronizar diversas partes de una máquina.

ventajas Desventajas- Usado para conectar ejes

perpendiculares- Es complicado calibrar y ajustar

los engranes

Poleas

Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. 

- Normalmente los ejes tienen que ser paralelos, pero el sistema también puede emplearse con ejes que se cruzan a 90º.

-  El sistema se compone, básicamente, de dos ejes (conductor y conducido), dos poleas (conductora y conducida) y una correa; a los que se les puede añadir otros operadores como poleas locas o tensores cuya finalidad es mejorar el comportamiento del sistema.

Ventajas DesventajasPosibilidad de trasmitir un movimiento circular entre 2 ejes situados a grandes dstancias entre si

Ocupa mucho espacio

Funcionamiento suave y silencioso La correa puede patinar si la velocidad es muy alta con la cual no se garantiza luna trasmisión efectiva

Costo de fabricación bajo y diseño sencillo

La potencia que se puede trasmitir es limitada

Junta universal

Es un elemento de transmisión de potencia y la carga permite un des alineamiento angular alto arriba de 35º comparado con transmisiones de engranes.

Es muy resistente a los esfuerzos, torques, el mantenimiento es mínimo (aplicación de grasa) y es de fácil reparación.

Ventajas DesventajasLa velocidad de la flecha de salida fluctúa de acuerdo con el ángulo y la velocidad de entrada.

El peso de la junta universal puede se muy alto.

El resultado es alta velocidad con el mínimo esfuerzo.

Puede llegar a tener movimientos bruscosEn la transmisión.

Ahorro de energía aproximadamente del 70% con un buen engrase.

Elementos flexibles

Bandas

Los elementos de máquinas elásticos o flexibles como bandas, cables, cadenas y otros similares se emplean en los sistemas de transporte y para transmitir potencia a distancias comparativamente largas.

- Se usan como remplazo de ejes, engranes, cojinetes, entre otros.- Reducen costos y simplifican diseños.- Absorción de cargas de impacto y amortiguamiento. - Aislamiento de vibraciones

Características

- Se pueden emplear para distancias grandes entre centros.- Excepto en el caso de bandas de sincronización. - En algunos casos se requiere de una polea guía o tensora para evitar

ajustes en la distancia entre centros, esto es debido al envejecimiento o instalación de bandas nuevas.

Tipos de bandas

Banda plana

Estas bandas planas tienen notables ventajas sobre las transmisiones de engranes y las de bandas en V. las bandas planas presentan una eficiencia de aproximadamente 98%.

La clave en este tipo de bandas para un buen funcionamiento está en la tensión inicial. Una manera de tensionar la banda es montar la banda impulsora y el motor en una placa articulada de montaje y por medio de su mismo peso tensionar la banda. Otra manera es tensionar por medio de una polea tensora.

Ventajas DesventajasSon eficientes para altas velocidades Tienden a deslizarseTrasmiten grandes potencias El coeficiente de fricción varia por

factores ambientales y con el grado de deslizamiento implicado

No requieren poleas de gran diámetro

Bandas en v

De los tipos básicos de correas, son las trapeciales las que han adquirido mayor aplicación en la industria.

La capacidad de carga de una correa trapecial es mayor que la de una plana debido al mayor coeficiente reducido de fricción.

Este tipo de bandas es utilizada principalmente en la industria automovilística, además de que por su geometría son mucho más rígidas que las correas planas y pueden abarcar distancias entre centros mayores

Ventajas DesventajasAlta capacidad de trasmisión de HP No tiene la capacidad de trasmitir altos

torques a bajas velocidadesMinimo alargamiento Requiere ajustes para la tensión.Cuando una sola correa en V es insuficiente pueden usarse bandas multiples.

Vida de la banda relativamente corta

Resistencia al aceite y al calor Existe perdida de potencia por friccion.

Bandas dentadas

Una banda de sincronización no se estira ni se desliza y en consecuencia trasmite potencia a una relación constante de velocidad angular.

- No requiere tensión inicial - Operan en inérvalos amplios de velocidades- Eficienciencia de 97 a 99%.- Mas silenciosas que las transmisiones de cadena - Muy precisas

Ventajas DesventajasGran sincronismo de marcha Costo elevadoAlta resistencia a la fatiga Vida de uso no tan larga en

comparación con elementos metálicosResistencia a altas temperaturasResistencia al contacto con aceites y derivados del petróleo.

Bandas redondas

Se emplean para bajas potencias , se caracterizan por el diámetro de la sección trasnsversal, que oscila en el rango de 3 y 12 mm. El perfil de las ranuras de la polea se selecciona semicircular, con radio igual al de la correa, o trapecial con angulo de 40o.

- Se construyen de cuero, algodón y caucho- Se utilizan en trasmisiones pequeñas- Se utilizan en trasmisiones de equipos de laboratorio.

Ventajas DesventajasApropiadas para aplicaciones de bajas cargas.

No soportan grandes potencias

Aplicaciones de baja responsabilidad Perdida de potencia por fricciónNo son costosasCable

El Cable es una máquina simple, que está compuesto de un conjunto de elementos que transmiten fuerzas, movimientos y energía entre dos puntos, de una manera predeterminada para lograr un fin deseado.

- Los cables pueden construise tanto de mateiales metálicos como de fibras sintéticas.

- Se forman por el arrollamiento, sobre un alma que puede ser metalica o textil, de un numero variable de cordones, compuestos por el trenzado de varios alambres elementales

Ventajas DesventajasPuede ser utilizado en gran variedad de mecanismos

Se necesita precaucion a la hora de usar los cables ya que pueden provocar accidentes

Existe un gran numero de posibilidades para la construcción de cablesPueden fabricarse de diversos materiales según sea la aplicacion

Semirrígidos.

Cadenas de rodillos.

Una cadena de rodillos proporciona un método accesible y eficiente para trasmitir potencia entre ejes paralelos. Los rodillos giran sobre casquetes que están ajustados a presión en las placas eslabon internas.

- Las cadenas pueden ser útiles para espaciamientos entre ejes que resultan muy grandes para engranes.

- Puede obtenerse una gran reducción en velocidad si se desea.- Las tolerancias para un impulsor de cadena son mayores que para

engranes y la instalación es relativamente sencilla

Ventajas DesventajasAlta resistencia a la temperatura Son ruidosasNo existe Deslizamiento Producen mayor vibración en el

sistema.No necesitan pretensión sobre la cadena

Deben lubricarse y son costosas.

Cadenas de dientes invertidos

También llamadas cadenas silenciosas debido a su operación relativamente silenciosa, consiste en una serie de placas de eslabon dentadas que están conectadas con pasadores para permitir articulación. El “diente” eslabon es de lados rectos, por lo común.

- Son fabricadas de varios espesores por lo cual no es necesario utilizar trasmisión por cadenas multiples.

- Debido a su operación mas suave, las cadenas de dientes invertidos pueden operar a velocidades poco mas altas que las cadenas de rodillos.

- Tambien cabe destacar que las cadenas silenciosas producen ruidos minimos y su eficiencia es superior al 99%.

-

Ventajas DesventajasVelocidades y capacidad de trasmisión significativamente mayores

Deben tomarse medidas precautorias para evitar que la cadena se deslice fuera de las ruedas dentadas

Trasmite potencia con mayor suavidad y con menos vibraciones

Necesita lubricación y mantenimiento

Mayor elasticidad para absorber impactosMayor eficiencia