La transmisión del movimiento

 

ELEMENTOS TRANSMISORES Y PROPAGADORES DEL MOVIMIENTO.

La transmisión del movimiento desde un eje motriz hasta el eje resistente o de salida, ha sido un problema que el hombre ha tenido que solucionar para poder construir cualquier máquina. Así, hoy día podemos reducir o aumentar la velocidad de salida, transmitir movimiento entre ejes que modifican su posición durante el funcionamiento, entre ejes paralelos próximos, perpendiculares, que se cruzan... siempre con el objetivo de propagar el movimiento y transmitirlo hasta donde se necesite utilizar. Para clarificar las ideas veamos el siguiente cuadro:

2. ÁRBOL DE TRANSMISIÓN.

Es un elemento de máquina, cilíndrico o no, sobre el que se montan diferentes piezas mecánicas y que es capaz de transmitir momentos torsores. Según la colocación y características de los ejes que une, se utiliza un medio u otro de acoplamiento. Éste puede ser:

• Acoplamiento rígido: Bridas  Los elementos se encuentran colocados en la misma línea y no sufren variación de posición durante el funcionamiento. En este caso se unen de una forma rígida mediante bridas o platillos unidos por tornillos. El esfuerzo máximo en forma de momento torsor que el acoplamiento será capaz de soportar se calcula mediante la fórmula:

 

 

Z = nº de tornillos
.d = Diámetro de los tornillos
DL=Diámetro del centro de los taladros al centro del plato.
tadm = Esfuerzo de cortadura admisible correspondiente al material utilizado para los tornillos.

 

 

• Acoplamiento móvil: Este tipo de acoplamiento permite que exista una cierta inclinación entre los ejes a unir durante el funcionamiento de la máquina. Dependiendo de las necesidades se usan diferentes tipos:
• Acoplamiento elástico: Generalmente de caucho o elastómero, que absorbe las irregularidades  del giro por desviaciones, hasta un máximo de unos 15º.

 

 

 

• Acoplamientos cardán: Podemos trasmitir el movimiento entre dos ejes que durante el funcionamiento de la máquina permanecen no alineados. Consta básicamente de dos horquillas, que se unen mediante una cruz o cruceta. Para que los movimientos sean posibles se intercalan unos rodamientos.

 

• Juntas homocinéticas: Cumplen la misma función que las juntas cardán pero no producen oscilaciones. Se emplea en la industria del automóvil y en concreto en la trasmisión del movimiento a las ruedas.

  

• 
  Acoplamiento móvil deslizante: Este tipo de acoplamiento permite que el árbol o eje pueda variar sus propiedades en cuanto a la resistencia a la torsión. El acoplamiento móvil más utilizado es el manguito deslizante, compuesto  de dos piezas estriadas en los extremos de unión, una por su parte exterior y la otra por el interior.

3.TRANSMISIÓN MEDIANTE RUEDAS DE FRICCIÓN.

Se realiza mediante dos discos, fijos a sus respectivos ejes, transmitiéndose el movimiento por fricción. Para lo cual utilizamos materiales con alto coeficiente de rozamiento con lo que se evita que deslicen o resbalen uno con respecto al otro. Entre las particularidades de este sistema destacamos:

• No necesita apenas mantenimiento
• Fácil de fabricar
• No produce ruidos
• No puede transmitir grandes esfuerzos.

• RUEDAS DE FRICCIÓN EXTERIORES.

Formadas por dos discos que se encuentran en contacto por sus periferias de modo que la rueda conductora hace girar  a la conducida.

La relación de transmisión(i ): partimos del supuesto de que no existe deslizamiento. Por lo tanto la velocidad tangencial debe ser idéntica.       Vt= w·r
            w= velocidad angular
            r = radio de la rueda
n = r.p.m del piñón (con N nos referiremos a las de la rueda)

Luego si la velocidad en la periferia debe ser identica igualando las expresiones:

• RUEDAS DE FRICCIÓN INTERIORES

Se caracterizan porque la conductora y la conducida giran en el mismo sentido, cumpliéndose las mismas relaciones que el caso anterior.

• RUEDAS DE FRICCIÓN TRONCOCÓNICAS.

Sirven para transmitir el movimiento entre ejes cuyas prolongaciones se cortan. En el caso que el ángulo entre los ejes sea de 90º la relación de transmisión sigue siendo identica:
           

 

 

 

 

            Para cualquier otro ángulo entre los ejes entre los que se pretende transmitir el movimiento la relación será:

 

 

 

4.TRANSMISIÓN POR ENGRANAJES.

Al conjunto de dos o más ruedas dentadas, que tienen en contacto sus dientes de forma que cuando gira una giran las demás. Son el medio más utilizado para la trasmisión de potencia y garantizar la conservación de la relación de transmisión constante. Los dientes de las ruedas pueden ser: dientes restos, dientes helicoidales o en V...

4.1. TRANSMISIÓN ENTRE EJES PARALELOS.

4.1.1 DIENTES RECTOS.

Son los más sencillos de fabricar y se utilizan en máquinas para transmitir pequeños esfuerzos y mantener la relación de transmisión. En maquinaria de grandes dimensiones se utiliza siempre que la velocidad de ejes no sea muy elevada ya que de lo contrario se producirían  ruidos y vibraciones. Tienen además el inconveniente de transmitir el esfuerzo sólo sobre el diente que está engranado.

CARACTERISTICAS QUE DEFIENEN UN ENGRANAJE DE DIENTES RECTOS.

Tipo de circunferencia		Nomenclatura
Circunferencia primitiva	Coincide con la circunferencia de las ruedas de fricción.	Rp ( rueda) .rp ( piñón)
Circunferencia dedendo	Limita los dientes por la parte interior	Ri ( rueda) .ri (piñon)
Circunferencia adendo	Limita los dientes por la parte exterior.	Re ( rueda) .re (piñón)

Relación de transmisión.

 

 

Donde:
.zp: número de dientes del piñon
Zr: número de dientes de la rueda.

 

 

3) Características del diente.

Características del diente
Cabeza del diente ó altura de adendum	.h1 = 1·m
Pie del diente ó altura de dedendum	.h2 = 1,25·m
Altura del diente	.h = 2,25·m
Longitud del diente	.b = 10·m
Grueso del diente	.s  depende del proceso de fabricación
Hueco del diente	.w   “                      “                    “
paso	.p = s + w
Nota: m es el módulo del engranaje.

4) Paso
Es el arco de circunferencia primitiva limitado entre los flancos homólogos de dos dientes consecutivos. Por tanto basta con multiplicar el número de dientes con el paso para obtener la longitud de la circunferencia primitiva.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5) Módulo
Es un valor característico de las ruedas dentadas, que es necesario que sea el mismo entre dos engranajes para que puedan engranar, por ello los módulos están normalizados.
Se define como el diámetro de una circunferencia de longitud el valor del paso. Todo en milimetros.

                                                           P= p·m

6) Valor de los diámetros.

• Diámetros primitivos.

Lcircunf, primitiva = p·Dp = p · z = p·m·z ; Dp = m · z

• Diámetros adendo

De = Dp + 2h1 = m·z + 2m = m(z+2)

• Diámetros dedendo.

Di = Dp - 2h2 = m·z - 2,5m = m(z-2,5)

 

7) Ángulo de presión.

Limita el número de dientes mínimo para evitar el fenómeno de interferencia, por el cual un diente (b) que está siendo arrastrado por el motriz (a) en la salida del engrane contacta con el diente de arrastre siguiente (c).

4.1.2. DIENTES HELICOIDALES.

Los engranajes con dientes helicoidales son ruedas como los explicados anteriormente, pero con los dientes formados con una inclinación y sobre la normal a al rueda. Actúan como si fueran infinitas ruedas cilíndricas con dientes rectos de espesor infinitesimal, dispuestas una tras la otra.
Con estos engranajes se consigue que puedan transmitir potencia varios dientes al mismo tiempo que supone la ventaja de poder transmitir más potencia, con mayores velocidades y de un modo más silencioso.
En un engranaje con dientes helicoidales ambos deben tener el mismo ángulo y pero uno a la derecha y el otro a la izquierda.
El contacto inicial de los dientes de engranajes helicoidales es un pto que se extiende en una línea a medida que los dientes quedan mejor embonados. En engranajes rectos la línea de contacto es paralelo a los ejes, mientras en los helicoidales la línea es diagonal. Esta es la causa de que estos engranajes sometan a los soportes de los ejes a carga la radial y a una carga axial
.pt = pn· cosy     Paso transversal
.pn                              Paso normal.

A efectos de cálculo, una rueda helicoidal de radio R y número de dientes Z se puede considerar como si fuera de dientes rectos de radio:

 

4.1.3. DIENTES EN V.

Estos engranajes conservan las ventajas de los anteriores con un diseño que contrarresta las fuerzas axiales. Generalmente se forman uniendo dos engranajes de dientes helicoidales cuyos dientes forman un ángulo complementario.

4.2. TRANSMISIÓN ENTRE EJES PERPENDICULARES.

4.2.1 TRANSMISIÓN ENTRE EJES QUE SE CORTAN
4Cónicos con dientes rectos. Son los más simples, consideraremos que :
q1 + q2 = 90   

 

                                                                
4Cónicos con dientes helicoidales.
Al igual que ocurría con los engranajes cilíndricos, al utilizar dientes helicoidales se consiguen funcionamientos más suaves y capaces de transmitir mayores potencias.

 

4Tornillo sin fin.
Tiene la ventaja de que solamente se puede transmitir el movimiento del tornillo a la rueda cóncava y nunca al reves, lo que permite ser utilizado en aplicaciones en las que una vez el motor se ha parado no sea arrastrado por el propio peso. Con estos engranajes se consiguen grandes reducciones de velocidad y la posibilidad de transmisión de grandes esfuerzos.

 

 

 

5. TRENES DE ENGRANAJES.

Se diseñan para poder transmitir potencias buscando unas relaciones de velocidad específicas entre el eje motor y el receptor. La relación de transmisión final entre el engranje impulsor inicial y el impulsado final se determine:

6. POLEAS Y CORREAS.

 

            Es el sistema más habitual, sencillo y barato de transmitir movimiento entre ejes no alineados que se encuentran a una distancia considerable.
El movimiento se transmite desde el eje motriz a la polea y  de esta a la correa por fricción, que a su vez acciona la polea conducida.
El número de revoluciones de cada eje vendrá dado por el tamaño de las poleas. Así la relación de transmisión entre ambos, suponiendo que no patina.

Para valorar los ligeros deslizamientos y estiramientos se usa el coeficiente de deslizamiento (h)
En la práctica, la transmisión por correa, por tener mayor superficie de fricción que la transmisión mediante ruedas, puede transmitir mayores esfuerzos que con estos.
Para mejorar las condiciones de la transmisión se puede mejorar en dos sentidos:

• Aumentar el coeficiente de rozamiento, utilizando diferentes materiales.
• Aumentar la superficie de fricción, aumentando el ángulo que abraza la correa a la polea, utilizando correas con formas trapezoidales, redonda.

Para que la transmisión sea óptima, las correas deben tensarse adecuadamente.


Un caso especial dentro de este tipo de transmisión lo constituyen las transmisiones reguladoras, que pueden ser de correas dentadas o de cadena, en las que, debido a su diseño, la correa o cadena no desliza ni se estira, por lo que la relación de transmisión se mantiene exacta. Además de la posilibilidad de montaje sin necesitar un ángulo de contacto entre correa y polea suficientemente elevado, con lo que podemos montaar entre  ejes más cercanos y obtener mayores relaciones de transmisión. Son silenciosas, sin embargo son más caras y necesitan ser reemplazadas cada cierto tiempo de uso.