ENGRANAJES LUIS CAYCEDO
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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