MECANISMO DE ENGRANAJE

ESTUDIANTE:

YAN CARLOS ALDANA JAIMES

1.098.753.377

PROFESOR:

THOMAS LERZUND

UNIDADES TECNOLOGICAS DE SANTANDER

MECANISMOS

BUCARAMANGA 25 DE NOVIEMBRE DEL 2015

INDICE

1. Que es un mecanismo de engranaje?2. Tipos de engranajes?3. Como se clasifican según la situación de sus ejes y que tipos de engranajes

se ajustan mejor?4. Según su forma como se clasifican sus dientes?5. Detalle gráficamente un engranaje recto6. Que dice la ley fundamental del engranaje?7. Que es un tren de engranaje?8. Que son engranajes epicicloidales y usos?9. Que es una caja de cambios y sus tipos de cajas?

1. Que es un mecanismo de engranaje.

Se denomina engranaje 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 el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocida como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

2. Tipos de engranajes.

En general los engranajes se pueden clasificar de dos formas:

Una primera clasificación se relación con la posición de los ejes en los que van montados los engranajes.

Una segunda clasificación, según la forma de los dientes del engranaje.

3. Como se clasifican según la situación de sus ejes y que tipos de engranajes se ajustan mejor?

Según la situación de sus ejes se pueden clasificar:

Ejes paralelos:

•Cilíndricos de dientes rectos.

•Cilíndricos de dientes helicoidales.

•Doble helicoidales.

Ejes perpendiculares

•Helicoidales cruzados.

•Cónicos de dientes rectos.

•Cónicos de dientes helicoidales.

•Cónicos hipoides.

•De rueda y tornillo sinfín.

Por aplicaciones especiales se pueden citar

•Planetarios.

•Interiores de cremallera.

Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar

•Transmisión simple.

•Transmisión con engranaje loco.

•Transmisión compuesta.

Transmisión mediante cadena o polea dentada.

•Mecanismo piñón cadena

•Polea dentada

SISTEMA DE EJES PARALELOS

Dos o más de los engranajes utilizan ejes paralelos entre sí. Se emplea en los engranes reductores para cambiar la velocidad y la dirección del movimiento de los ejes. En esta configuración de ejes paralelos se emplean engranajes rectos, helicoidales y helicoidales dobles.

SISTEMA DE EJES QUE SE INTERCEPTAN.

Los engranajes que entran en contacto están sobre ejes que no son paralelos en si, pero en la proyección de sus ejes se interceptan. Se usan para cambiar la dirección del movimiento. En esta configuración de ejes que se interceptan se emplean engranajes cónicos rectos y cónicos helicoidales.

SISTEMA DE EJES QUE NO SE INTERCEPTAN.

Los ejes de los dos engranajes tienen ángulos rectos y no se cortan si se extienden sus líneas de eje. En esta configuración de ejes que no se interceptan se emplean engranajes helicoidales cruzados, engranajes hopoides, engranajes de rueda y tornillo sin fin y engrane de cremallera y piñón, siendo esta última configuración empleada únicamente para convertir movimiento giratorio del piñón en desplazamiento lineal de la cremallera.

4. Según su forma como se clasifican sus dientes?

CILÍNDRICOS DE DIENTES RECTOS.

Son el tipo más común de los engranajes el cual es un tipo de engranaje formado por dos ruedas cilíndricas con dientes rectos y están montadas en ejes paralelos a los ejes de giro de las dos ruedas. Como consecuencia, este engranaje se emplea para transmitir movimiento entre dos ejes paralelos. 

El engranaje motriz se denomina piñón, y la conducida rueda. En el contacto entre las ruedas engranadas aparecen esfuerzos tangenciales (que provocan flexión y torsión del árbol de transmisión) y radiales (que provocan solo flexión).

A veces, los engranajes rectos se utilizan para crear reducciones de engranaje de gran tamaño.

Los Engranajes de dientes rectos se utilizan en muchos dispositivos, esto es porque la rueda dentada recta puede es muy dura. Cada vez que un diente de la

rueda se acopla a un diente en el otro engranaje, los dientes chocan, y este impacto hace un ruido. También aumenta la presión sobre los dientes del engranaje.

Presentan la ventaja de ser muy fáciles de fabricar, pero tienen el inconveniente de ser muy ruidosos y producir vibraciones. Se suelen emplear en mecanismos en los que la potencia a transmitir y el número de revoluciones no es muy grande. Algunas aplicaciones son los mecanismos de un planetario y los de un reloj.

Un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes.

CILÍNDRICOS DE DIENTES HELICOIDALES

Los engranajes cilíndricos de dentado helicoidal están caracterizados por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación. La forma transversal del diente es exactamente igual que en el caso de los dientes rectos. 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.

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 corten. 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

La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial que este produce, para contrarrestar esta reacción se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y transversalmente al árbol.

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 un ángulo que forma el dentado con el eje axial. Este ángulo tiene q ser igual para las ruedas que engranan pero de orientación contraria, o sea: Uno a derecha y otro a izquierda. Su valor se establece a priori de acuerdo con la velocidad que tenga la transmisión.

ENGRANAJES DOBLE HELICOIDALES.

El objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los engranajes forman una especie de V.

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 esta se elimina por la reacción de empuje igual y opuesto de una rama simétrica de un engranaje helicoidal doble.

Un engranaje de doble hélice sufre únicamente la mitad de error de deslizamiento que el de una sola hélice o del engranaje recto. Toda discusión relacionada a los

engranajes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el ángulo de la hélice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

Superan el problema de carga axial presente en engranajes helicoidales simples al tener dos sets de dientes que una posición "V". Cada engranaje en un engranaje helicoidal doble puede ser considerado como un par de engranajes helicoidales simples. Esta configuración cancela la carga axial ya que cada mitad del engranaje acepta la carga en direcciones opuestas. Pueden ser intercambiados directamente con engranajes rectos sin necesidad de usar rodamientos distintos. Engranajes helicoidales dobles son mas difíciles de fabricar debido a la complejidad de su forma.

CÓNICOS DE DIENTES RECTOS

Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan.

Efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente el ángulo recto, 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 de 90 grados. Estos engranajes generan más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco.

Estos engranajes se fabrican a partir de un trozo de cono, y presentan los dientes formados en superficies cónicas por medio de fresado de su superficie exterior.

En sus usos efectúan la transmisión de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en ángulo rector aunque no es el único ángulo pues puede variar dicho ángulo como por ejemplos, 45, 60, 70, etc, por medio de superficies conicas dentadas. Los dientes convergen en el punto de intersección de los ejes. Son utilizados para efectuar reducción de velocidades con ejes de 90 grados. Estos engranajes generan mas ruido que los engranajes conicos helicoidales. En la actualidad se uzan muy poco

Por ejemplo, en un automóvil con tracción delantera o trasera el diferencial (llamado también mando final o simplemente eje trasero) es el ultimo eslabon importante entre el motor y las rudas. Desempeña tres funciones desviar la potencia a 90 grados, disminuir las revoluciones por minuto que produce el motor al transmitirlas, y dividir la potencia entre las dos ruedas, para que una gire mas rápidamente y corra a mayor distancia en el lado externo de la curva, mientras que la otra gira mas despacito al recorrer menos distancia al lado interno.

CÓNICOS DE DIENTES HELICOIDALES

Son similares a los cónicos espirales, pero las superficies de paso son hiperbólicas y cónicas no. Piñón puede ser compensado por encima o por debajo, el centro de engranajes, lo que permite mayor diámetro del piñón, y una vida más larga y más suave de malla, por ejemplo, con proporciones adicional, 6:1, 8:1, 10:1. En un caso límite de hacer que el "bisel" paralelo superficie con el eje de rotación, esta configuración se asemeja a un tornillo sinfin.

DE RUEDA Y TORNILLO SIN FIN

El tornillo sinfin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos: el tornillo (sinfín), que actúa como elemento de entrada (o motriz) y la rueda dentada, que actúa como elemento de salida (o conducido) y que algunos autores llaman corona. La rosca del tornillo engrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de ambos son perpendiculares entre sí.

El funcionamiento es muy simple: Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de dientes igual al número de entradas del sinfín. Se puede deducir de todo ello que el sistema posee una relación de transmisión muy baja, o lo que es lo mismo, es un excelente reductor de velocidad y, por lo tanto, posee elevada ganancia mecánica. Además de esto, posee otra gran ventaja, y es el reducido espacio que ocupa.

En nuestra vida cotidiana lo podemos ver claramente en las clavijas de una guitarra. En este caso, la cuerda es recogida con precisión por eje de transmisión de una pequeña rueda dentada que es conducida por un tornillo que gira gracias a la acción de la clavija.

No podemos olvidar el limpiaparabrisas, que se acciona gracias a este mecanismo.

ENGRANAJE DE CREMALLERA Y PIÑÓN.

Permite convertir un movimiento giratorio en uno lineal continuo, o viceversa.

Aunque el sistema es perfectamente reversible, su utilidad práctica suele centrarse solamente en la conversión de giratorio en lineal continuo, siendo muy apreciado para conseguir movimientos lineales de precisión (caso de microscopios u otros instrumentos ópticos como retroproyectores), desplazamiento del cabezal de los taladros sensitivos, movimiento de puertas automáticas de garaje, sacacorchos, regulación de altura de los trípodes, movimiento de estanterías móviles empleadas en archivos, farmacias o bibliotecas, cerraduras.

Cuando el piñón gira, sus dientes empujan los de la cremallera, provocando el desplazamiento lineal de esta.

Si lo que se mueve es la cremallera, sus dientes empujan a los del piñón consiguiendo que este gire y obteniendo en su eje un movimiento giratorio.

El mecanismo piñon-cremalera funciona como un engranaje simple, esto significa que tanto la cremallera como el piñón han de tener el mismo paso circular y en consecuencia el mismo modulo.

ENGRANAJES PLANETARIOS.

Es un sistema que permite hacer varias desmultiplicaciones con un solo juego de engranajes. Se utiliza de muy diversas maneras: por ejemplo, es el diferencial de casi todos los coches de motor y cambio transversal; también es el engranaje común en las cajas de cambio automáticas con convertidor hidráulico de par.

Está formado por cuatro elementos: planeta, satélites, porta satélites, y corona.

El planeta es una rueda con dentado exterior. Constituye el engranaje interior del sistema.

Los satélites son varias ruedas con dentado exterior (generalmente tres o cuatro) que pueden estar fijas con relación al planeta y la corona, o bien pueden girar sobre ellos.

El portasatélite es una pieza que une los ejes de giro de los satélites. Si no hay movimiento relativo entre el planeta y del portasatélites (por ejemplo, cuando giran sincrónicamente), los satélites no se giran alrededor del planeta. Si hay giro relativo entre el planeta y el portasatélites, los satélites giran alrededor del planeta (el sentido de giro de los satélites es siempre inverso al del planeta). Si el planeta y portasatélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los satélites), puede haber transmisión de par entre el planeta y el portasatélites, o viceversa.

La corona es una rueda con dentado interior, engranada en los satélites. Si hay giro relativo entre la corona y el portasatélites, los satélites giran a lo largo de la corona. (el sentido de giro del los satélites es siempre inverso al de la corona). Si la corona y portasatélites se mueven sincrónicamente (por tanto, sin giro de los satélites), puede haber transmisión de par entre la corona y el portasatélites, o viceversa.

En una transmisión, hay un semieje conectado al planeta, otro al portasatéltes y otro a la corona. Estos tres elementos pueden impulsar, ser impulsados o girar solidariamente. Las distintas relaciones de transmisión dependen solo de los dientes que tengan el planeta y la corona, número de dientes de los satélites no influye en las relaciones de transmisión.

Sus ventajas

• Son compactos

• Los planetarios siempre van engranados constante y completamente, eliminando la posibilidad de que se produzcan daños en los dientes debido a choques en las maniobras de engrane.

• Son fuertes y robustos, pudiendo soportar cargas de par mayores en comparación con otras combinaciones de engranajes de transmisiones manuales.

5. Detalle gráficamente un engranaje recto

Dibujo de detalle para rueda dentada.

En el dibujo de detalle de ruedas dentadas hay que tener en cuenta convenciones Importantes que nos permitirán realizar la representación de la rueda dentada y nos permitirán interpretar sus características en un plano, ellos son:

1. Los contornos y las aristas de una rueda dentada se representan en dos vistas

2. La superficie primitiva se representa con una línea de cadena de guion simple, aunque se trate de partes ocultas o de secciones y se representa:

3. Como regla general no se representa la superficie de raíz del diente, salvo en las secciones, sin embargo cuando resulte conveniente en las vistas no seccionadas se puede representar como línea continua de trazo fino, el perfil de los dientes se define por referencias dentro del mismo plano o en el mismo dibujo. Cuando resulte indispensable, se dibujaran uno o dos dientes en trazo de contorno grueso.

Si es necesario indicar la orientación de los dientes se emplearan los símbolos que se muestran en la siguiente tabla.

6. Que dice la ley fundamental del engranaje?

La Ley Fundamental de los engranes tiene como objeto garantizar que la relación de velocidades entre dos engranes acoplados sea constantes; es decir, que no se presenten fluctuaciones.

La normal común de los perfiles de dientes entre dos puntos de contacto dentro del engranado debe pasar siempre por el Punto de Paso ubicado en la Línea de Centros.

La relación de velocidades angulares es una constante definida por la relación de radios medidos desde el punto de paso.

El diseño adecuado de engranes se basa en la aplicación de ecuaciones y estándares que rigen el dimensionamiento y selección para fabricación. Esto permite el emparejamiento y la intercambiabilidad entre engranes fabricados en serie. A continuación se listan las principales ecuaciones y seguidamente los principales parámetros de diseño.

7. Que es un tren de engranaje?

Un tren de engranajes es un sistema formado por varios engranajes conectados entre sí. Los trenes de engranajes se emplean para conseguir mecanismos de transmisión con características que no podrían conseguirse con un sólo engranaje (por ejemplo una relación de transmisión elevada). Cada engranaje del tren se denomina etapa del tren de engranajes.

En función de los movimientos de los ejes que componen el tren de engranajes, éstos se clasifican en:

Tren de engranajes de ejes fijos. Tren de engranajes planetarios o epicicloidales.

En este mecanismo las velocidades de giro de los sucesivos ejes (N1, N2, N3 y N4) se van reduciendo a medida que se engrana una rueda de menor número de dientes (conductor con Zb dientes) con una de mayor número (conducida con Za dientes).

Si el engrane se produce desde una rueda de mayor número de dientes a una de menor número, obtendremos un aumento de velocidad.

8. Que son engranajes epicicloidales y usos?

Un engranaje planetario o engranaje epicicloidal es un sistema de engranajes (o tren de engranajes) consistente en uno o más engranajes externos o planetas que rotan sobre un engranaje central o sol. Típicamente, los planetas se montan sobre un brazo móvil o portaplanetas que a su vez puede rotar en relación al sol. Los sistemas de engranajes planetarios pueden incorporar también el uso de un engranaje anular externo o corona, que engrana con los planetas. Otra terminología extendida y equivalente es la que considera el eje central el planeta, siendo los engranajes a su alrededor satélites acoplados por tanto a un portasatélites.

El engranaje planetario más utilizado se encuentra dentro de la transmisión de un vehículo.

La velocidad de transmisión en un sistema de engranaje planetario es muy poco intuitiva, especialmente porque hay varias formas de convertir la rotación de entrada en una de salida. Los tres componentes básicos de un engranaje epicicloidal son:

Sol: El engranaje central. Portaplanetas (Carrier): Sujeta uno o más engranajes planeta periféricos,

del mismo tamaño, engranados con el sol. Corona o anillo: Un anillo externo con dientes en su cara interna que

engrana con el o los planetas.

10.Que es una caja de cambios y sus tipos de cajas?

La caja de cambios es un elemento de transmisión que se interpone entre el motor y las ruedas para modificar el número de revoluciones de las mismas e invertir el sentido de giro cuando las necesidades de la marcha así lo requieran. Actúa, por tanto, como transformador de velocidad y convertidor mecánico de par.

Si un motor de explosión transmitiera directamente el par a las ruedas, probablemente sería suficiente para que el vehículo se moviese en terreno llano. Pero al subir una pendiente, el par resistente aumentaría, entonces el motor no tendría suficiente fuerza para continuar a la misma velocidad, disminuyendo esta gradualmente, el motor perdería potencia y llegaría a pararse; para evitar esto y poder superar el par resistente, es necesario colocar un órgano que permita hacer variar el par motor, según las necesidades de la marcha. En resumen, con la caja de cambios se "disminuye" o "aumenta" la velocidad del vehículo y de igual forma se "aumenta" o "disminuye" la fuerza del vehículo.

Como el par motor se transmite a las ruedas y origina en ellas una fuerza de impulsión que vence las resistencia que se opone al movimiento, la potencia transmitida (Wf) debe ser igual, en todo momento, a la potencia absorbida en llanta; es decir:

Cm.- par desarrollado por el motorCr.- par resistente en las ruedasn.- número de revoluciones en el motorn1.- número de revoluciones en las ruedas

Clasificación de las cajas de cambios

Existen varios tipos de cajas de cambios y diversas maneras de clasificarlas. Hasta el momento en que no se habían desarrollado sistemas de control electrónico la distinción era mucho más sencilla e intuitiva ya que describía su construcción y funcionamiento. En tanto que se han desarrollado sistemas de control electrónico para cajas se da la paradoja que existen cajas manuales con posibilidad de accionamiento automatizado (por ejemplo Alfa Romeo) y cajas automáticas con posibilidad de intervención manual. La clasificación en función de

su accionamiento es una de las clasificaciones aceptadas por mayor número de autores:

Manuales, mecánicas o sincrónicas

Tradicionalmente se denominan cajas mecánicas a aquellas que se componen de elementos estructurales (y funcionales), rodamientos, etc. de tipo mecánico. En este tipo de cajas de cambio, la selección de las diferentes velocidades se realiza mediante mando mecánico, aunque éste puede estar automatizado.

Los elementos sometidos a rozamiento ejes, engranajes, sincronizadores, o selectores están lubricados mediante baño de aceite (específico para engranajes) en el cárter aislados del exterior mediante juntas que garantizan la estanqueidad.

Los acoplamientos en el interior se realizan mediante mecanismos compuestos de balancines y ejes guiados por cojinetes. El accionamiento de los mecanismos internos desde el exterior de la caja -y que debería accionar un eventual conductor- se realizan mediante cables flexibles no alargables o varillas rígidas.

Las distintas velocidades de que consta la caja están sincronizadas. Esto quiere decir que disponen de mecanismos de sincronización que permiten igualar las velocidades de los distintos ejes de que consta la caja durante el cambio de una a otra.La conexión cinemática entre el motor y la caja de cambios se realiza mediante el embrague.

Automáticas o hidromáticas.

La caja automática es un sistema que, de manera autónoma, determina la mejor relación entre los diferentes elementos, como la potencia del motor, la velocidad del vehículo, la presión sobre el acelerador y la resistencia a la marcha, entre otros. Se trata de un dispositivo electro hidráulico que determina los cambios de velocidad; en el caso de las cajas de última generación, el control lo realiza un calculador electrónico.Mientras que la caja de cambios manual se compone de pares de engranajes cilíndricos, la caja automática funciona con trenes epicicloidales en serie o paralelo que conforman las distintas relaciones de transmisión.

Comparación entre sistemas

WEBGRAFIA

https://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje

http://issuu.com/danielsilvaquintero/docs/engranajes

https://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje_planetario#/media/File:Train_planetaire.png

https://es.wikipedia.org/wiki/Caja_de_cambios#Clasificaci.C3.B3n_de_las_cajas_de_cambio

http://es.slideshare.net/emanuelcheke/ley-fundamenta-del-engranaje