Material a trabajar: Acero de contracción st -37 de 3/8”
Herramientas:
Instrumentas: galgas de afilar a 60º y 84º
Maquinaria y equipo: esmeril eléctrico con 2 muelas
QUE SE HACE
Afilar caras I, H, D, G simétricamente.
afilar ángulos de incidencia de 6º j y c
El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchos de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente.
La forma más básica de un engrane es una pareja de ruedas, una de ellas provistas de barras cilíndricas y la otra formada por dos ruedas unidas por barras cilíndricas.
En la figura se aprecia un mecanismo para repeler ataques enemigos, consiste de aspas al nivel del techo movidas por un eje vertical, unido a un "engranaje" , el movimiento lo producen soldados que giran una rueda a nivel del piso y provocando que los enemigos que han alcanzado el techo sean expulsados. En este mecanismo se muestra la transmisión entre dos ejes paralelos, uno de ellos es el eje motor y el otro el eje conducido.
Leonardo se dedica mucho a la creación de máquinas de guerra para la defensa y el ataque, sus materiales son madera, hierro y cuerdas las que se elaboran en forma rudimentaria, pero sus esquemas e invenciones trascienden el tiempo y nos enseñan las múltiples alternativas que nos brindan mecanismos básicos de palancas, engranes y poleas unidas entre sí en una máquina cuyo diseño geométrico es notable
En la segunda figura se puede apreciar la transmisión trasera para un carro, el eje vertical mueve el "engrane" que impulsa las ruedas hacia adelante o atrás. En este mecanismo los ejes están perpendiculares entre sí
CLASIFICACIÓN
Engranajes Cilíndricos (para ejes paralelos y que se cruzan)
Engranajes Cónicos (para ejes que se cortan y que se cruzan)
Tornillo sin fin y rueda helicoidal (para ejes ortogonales)
Un par de engranes que trabajan unidos se diseñan a partir de sus círculos primitivos o de paso, estos círculos son siempre tangentes entre sí. El diámetro de estos círculos se obtiene de multiplicar el módulo por la cantidad de dientes. El módulo se define como el tamaño de los dientes y para que dos engranes trabajen juntos deben tener igual módulo. Se tiene entonces:
Dpb = M Z
En donde
Dpb: diámetro primitivo o de paso M: módulo Z: cantidad total de dientes del engrane
Si se tienen dos engranajes 1 y 2 con velocidades de giro n1 [rpm] y n2 [rpm] se pueden obtener unas relaciones de gran utilidad. Si los dos engranes van a trabajar juntos, en una unidad de tiempo ambos recorren la misma cantidad de metros, por ejemplo en un minuto ambos recorren:
n1 p Dp1 = n2 p Dp2
n1 / n2 = Dp2 / Dp1 Pero Dpb = M Z
n1 / n2 = Z2 / Z1
Se define la relación de transmisión i: 1 como la cantidad de vueltas que debe dar el engranaje motor para que el engranaje conducido de una vuelta. Por ejemplo, un reductor que disminuya a un cuarto la velocidad de giro tiene una relación 4: 1.
En general: i = n1 / n2 = Dp2 / Dp1 = Z2 / Z1
De esta forma, un diseño de engranajes parte por definir el módulo y la relación de transmisión que se desea, de esta forma y usando las relaciones anteriores se obtienen los diámetros de paso
Los engranes propiamente tales son ruedas provistas de dientes que posibilitan que dos de ellas se conecten entre sí.
Engranaje tornillo sinfín con rueda helicoidal
Este mecanismo se compone de un tornillo cilíndrico o hiperbólico y de una rueda (corona) de diente helicoidal cilíndrica o acanalada. Es muy eficiente como reductor de velocidad, dado que una vuelta del tornillo provoca un pequeño giro de la corona. Es un mecanismo que tiene muchas pérdidas por roce entre dientes, esto obliga a utilizar metales de bajo coeficiente de roce y una lubricación abundante.* CORONA: Fabricada en bronce de aleación especial norma SAE91700
* TORNILLO SINFÍN: Realizado en acero templado, cementado y con rectificado de flancos para obtener un rendimiento dinámico máximo.
Cajas de reductores
El problema básico en la industria es reducir la alta velocidad de los motores a una velocidad utilizable por las máquinas. Además de reducir se deben contemplar las posiciones de los ejes de entrada y salida y la potencia mecánica a transmitir.
Para potencias bajas se utilizan moto-reductores que son equipos formados por un motor eléctrico y un conjunto reductor integrado. Las herramientas manuales en general (taladros, lijadoras, cepillos, esmeriles, etc.) poseen un moto-reductor.
Para potencias mayores se utilizan equipos reductores separados del motor. Los reductores consisten en pares de engranajes con gran diferencia de diámetros, de esta forma el engrane de menor diámetro debe dar muchas vueltas para que el de diámetro mayor de una vuelta, de esta forma se reduce la velocidad de giro. Para obtener grandes reducciones se repite este proceso colocando varios pares de engranes conectados uno a continuación del otro.
En estas cajas es importante notar que se abren en dos mitades y la línea de unión está en el plano que forman los ejes. Este diseño se basa en la conveniencia de abrir la caja al nivel de los ejes para extraerlos con facilidad y permitir el cambio de rodamientos, sellos de aceite, revisar el desgaste de los dientes y otras mantenciones preventivas.
La figura siguiente muestra una caja con engranes tipo tornillo sinfín y rueda helicoidal, como ya se dijo, este mecanismo es muy conveniente como reductor de velocidad en un solo paso. El tornillo o gusano se ubica en la parte inferior de la caja para asegurar una lubricación abundante.
RENDIMIENTO DEL GRUPO REDUCTOR TORNILLO SINFÍN – CORONA
· Ángulos de avance elevados en el tornillo.
· Rozamiento bajo (buena lubricación) del equipo.
· Potencia transmitida elevada.
· Relación de transmisión baja (factor más determinante).
A continuación mostramos un ejemplo de tabla para la elección de un grupo reductor tornillo sinfín de la empresa transpower:
CARACTERISTICAS DEL REDUCTOR
2. Velocidad, en RPM, de entrada y de salida.
3. n2 rpm, velocidad a la salida.
Línea NMTR
SELECCION DE POTENCIA DE LOS REDUCTORES
En el trabajo diario en la industria es muy difícil que se den las condiciones idóneas para el trabajo de un elemento como un Reductor o Motorreductor. Por lo tanto, para calcular la potencia que debe tener un reductor a acoplar a una determinada carga, la potencia requerida por la máquina accionada a través del reductor se debe multiplicar por el FACTOR DE SERVICIO; el resultado se llamará Potencia de Elección. En algunos casos es más importante el par que puede dar un reductor que la potencia, por lo que en la elección se tendrá más en cuenta este par.
Para el cálculo del Factor de Servicio se tendrán en cuenta las características específicas de trabajo a realizar.
VENTAJAS DE USAR REDUCTORES
· Alta eficiencia de la transmisión de potencia del motor.
· Alta regularidad en cuanto a potencia y par transmitidos.
· Poco espacio para el mecanismo.
· Poco tiempo de instalación y mantenimiento.
· Elemento seguro en todos los aspectos, muy protegido.
MANTENIMIENTO DE REDUCTORES
Los engranajes, casquillos y rodamientos de los reductores y motorreductores están lubricados habitualmente por inmersión o impregnados en la grasa lubricante alojada en la carcasa principal. Por lo tanto, el Mantenimiento pasa por revisar el nivel de aceite antes de la puesta en marcha. La carcasa tendrá visibles los tapones de llenado, nivel y drenaje del lubricante, que deben estar bien sellados. Debe mantenerse especialmente limpio el orificio de ventilación; también debe respetarse el tipo de lubricante recomendado por el fabricante, que suele ser el más adecuado a su velocidad, potencia y materiales constructivos.
Según el tipo del reductor, se suele recomendar una puesta en marcha progresiva, en cuanto a la carga de trabajo, con unas 50 horas hasta llegar al 100%. Asimismo, es muy recomendable el sustituir el aceite la primera vez tras 200 horas de trabajo, pudiendo incluso el decidir en ese momento un "lavado" del Reductor. A partir de ese momento, los cambios del lubricante deberán hacerse SIEMPRE de acuerdo con las recomendaciones del fabricante, siendo plazos habituales cambios cada 2.000 horas de trabajo.
En caso de disponer de Reductores de repuesto, estos deben permanecer completamente llenos del lubricante recomendado, para prevenir la oxidación de los elementos internos, así como protegidos los acoplamientos. Es importante "marcar" en el mismo reductor la necesidad de vaciar el lubricante sobrante ANTES de ser puesto en servicio.
Para finalizar, reiterar que los consejos aquí dados son solo recomendaciones GENERALES, y que siempre que sea posible y conocidas, deben atenderse las recomendaciones específicas del Fabricante para el modelo en cuestión.
En la segunda figura se puede apreciar la transmisión trasera para un carro, el eje vertical mueve el "engrane" que impulsa las ruedas hacia adelante o atrás. En este mecanismo los ejes están perpendiculares entre sí.
Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre árboles que se cruzan. El árbol motor coincide siempre con el tornillo sin fin, que comunica el movimiento de giro a la rueda dentada que engrana con él, llamada corona. Una vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de la corona. En ningún caso puede usarse la corona como rueda motriz. Puede observarse un tornillo sin fin en el interior de muchos contadores mecánicos.Por cada vuelta de la corona, el tornillo completa tantas vueltas como número de dientes tenga la corona. Por lo tanto, la relación de transmisión del mecanismo es simplemente
i = 1 / d corona
donde
i : relación de transmisiónd corona : número de dientes de la corona
La relación de transmisión resulta ser inferior a la unidad, de manera que el mecanismo actúa siempre como reductor. Alternativamente, puede calcularse en función del diámetro primitivo de la corona y del paso de rosca del tornillo,
El tornillo sin fin es un caso particular de engranajes helicoidales con ejes que se cruzan a 90º.
El número de dientes del piñón es igual al número de entradas del tornillo. La máxima relación de transmisión se conseguirá con Z1 = 1 (tornillo de una entrada).
En general, el paso de rosca del tornillo será igual al paso axial del tornillo por el número de entradas.
p = p d1 ctgß1 = Pax Z1 = p max Z1
Tornillo sin fin cilíndrico y corona de dientes cóncavos.
Corona y tornillo globoidal.
Irreversibilidad del movimiento
El mecanismo de tornillo sin fin corona , dependiendo del coeficiente de rozamiento entre dientes y del ángulo de hélice, presenta la característica de que es un mecanismo no reversible, es decir, aunque el tornillo puede girar en cualquier sentido y arrastrar a la corona, si ésta es la que gira, no puede arrastrar al tornillo.
Características y dimensiones del tornillo sin fin y de la corona.
Tornillo sin fin de montacargas
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.
Tornillo sin fin y corona glóbicos
Tornillo sin fin y corona glóbica
Con el fin de convertir el punto de contacto en una línea de contacto y así distribuir mejor la fuerza a transmitir, se suelen fabricar tornillos sin fin que engranan con una corona glóbica.
Otra forma de distribuir la fuerza a transmitir es utilizar como corona una rueda helicoidal y hacer el tornillo sin fin glóbico, de esta manera se consigue aumentar el números de dientas que están en contacto.
Finalmente también se produce otra forma de acoplamiento donde tanto el tornillo sin fin como la corona tienen forma glóbica consiguiendo mejor contacto entre las superficies.
Mecanizado de coronas y tornillos sin fin
El mecanizado de las coronas de engranaje de tornillo sin fin se puede realizar por medio de fresas normales o por fresas madre. El diámetro de la fresa debe coincidir con el diámetro primitivo del tornillo sin fin con la que engrane si se desea que el contacto sea lineal. El mecanizado del tornillo sin fin se puede hacer por medio de fresas biocónicas o fresas frontales. También se pueden mecanizar en el torno de forma similar al roscado de un tornillo. Para el mecanizado de tornillos sin fin glóbicos se utiliza el procedimiento de generación que tienen las máquinas Fellows.
