Elementos Transformadores de Movimiento

• Trinquete: Impide el giro de un eje en un sentido y lo permite en el otro.
• Cremallera: Transforma el movimiento circular en lineal alternativo o viceversa.
• Biela-manivela: Transforma el movimiento circular en alternativo (lineal o rotativo) o viceversa.
• Cigüeñal: Eje acodado que, junto a una biela y un émbolo, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en circular o viceversa.
• Excéntrica y leva: Transformación del movimiento circular en rectilíneo alternativo.
  • Excéntrica: Disco excéntrico.
  • Leva: Forma que define una función de desplazamiento.
• Tornillo-tuerca: Movimiento circular en lineal.

Transmisión por Engranajes

Los engranajes son elementos cilíndricos con resaltos denominados dientes, conformando ruedas dentadas.

Los engranajes cilíndricos pueden ser:

• De dientes rectos: Cuando los dientes son paralelos al eje de giro del cilindro.
• De dientes helicoidales: Cuando los dientes son parte de una hélice que envuelve a dicho eje.

Transmisión entre Ejes Paralelos

Los engranajes montados sobre ejes paralelos, dispuestos a una distancia L (siendo ésta de igual medida a la suma de sus radios primitivos), se denominan de engrane exterior, pudiendo tener dientes rectos, helicoidales o en V.

Engranajes de Dientes Rectos

Características que definen un engranaje de dientes rectos:

• Circunferencia primitiva: Coincide con la circunferencia de las ruedas de fricción.
• Circunferencia de dedendo: Limita los dientes por la parte interior.
• Circunferencia de adendo: Limita los dientes por la parte exterior.
• Relación de transmisión (i):

  i = d(p) / D(p) = r(p) / R(p) = n / N = Z(p) / Z(P)

  Donde:

  • d(p), r(p), n, Z(p): Diámetro primitivo, radio primitivo, velocidad de giro (rpm) y número de dientes del piñón.
  • D(p), R(p), N, Z(P): Diámetro primitivo, radio primitivo, velocidad de giro (rpm) y número de dientes de la rueda.
• Paso circunferencial (p): Es la distancia entre dos puntos homólogos de los dientes consecutivos, medida sobre la circunferencia primitiva.
• Módulo (m): Es el factor de proporcionalidad entre ruedas dentadas, que es necesario que sea el mismo entre los engranajes para que puedan engranar. p = número pi * m

Son sencillos de fabricar y se utilizan en máquinas para transmitir pequeños esfuerzos y mantener la relación de transmisión constante. Tienen como inconvenientes: transmiten el esfuerzo solo sobre el diente que está engranado, generando ruidos y vibraciones.

Ruedas Dentadas Interiormente

Los engranajes internos tienen los dientes tallados con la cabeza orientada hacia el interior de la rueda. La forma de los dientes es igual a la forma del vacío de un engranaje externo.

Cremallera

Es un engranaje de radio infinito, resultando recto el tramo que engrana con un piñón. Mientras el engranaje cilíndrico gira sobre su eje, la cremallera tiene un movimiento de traslación rectilíneo.

Dientes Helicoidales

Los engranajes con dientes helicoidales tienen dientes formados con una inclinación sobre la línea normal a la rueda. Actúan como si fueran infinitas ruedas cilíndricas con dientes rectos de espesor infinitesimal, dispuestas una tras otra. El contacto de los dientes es gradual, lo que reduce el ruido y las cargas dinámicas, permitiendo la transmisión de mayores potencias. Generan un esfuerzo axial.

Clasificación:

• Engranajes a ejes paralelos.
• Engranajes a ejes oblicuos.
• Engranajes a ejes perpendiculares.

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 R * cos(β), siendo β el ángulo de la hélice.

Dientes en V

Los engranajes con dientes en V se utilizan para contrarrestar las fuerzas axiales generadas por los engranajes helicoidales.

Transmisión entre Ejes Perpendiculares

• Engranajes cónicos con dientes rectos y ejes a 90º: Para obtener los distintos parámetros de los engranajes cónicos se utilizan expresiones similares a las ya vistas para los engranajes cilíndricos, teniéndose en cuenta la influencia de los ángulos que determinan las dimensiones del diente.
• Tornillo sin fin: Este mecanismo sirve para transmitir el movimiento entre ejes que forman en el espacio un ángulo cualquiera.

Trenes de Engranajes

Un tren de engranajes es un conjunto de dos o más engranajes que se utilizan para transmitir potencia y movimiento. La relación de transmisión total de un tren de engranajes se calcula como el producto de las relaciones de transmisión de cada etapa:

i = producto nº dientes impulsores / producto nº dientes conducidos

Poleas y Correas

En la transmisión por poleas y correas, el movimiento se transmite desde el eje motriz a la polea motriz y de ésta a la correa por fricción, que a su vez acciona la polea conducida.

Tipos de correas:

• Trapezoidal: Es la más utilizada para usos industriales.
• Plana/rectangular: Se utiliza para transmitir pequeñas potencias o para transmitir el movimiento entre ejes que no son paralelos. La forma curvada de la polea evita su salida durante el giro.
• Redonda: Suele emplearse en máquinas que giran a muy pocas revoluciones o cuando es necesario transmitir el movimiento entre ejes que no son paralelos.

Árbol de Transmisión

Un árbol de transmisión es un elemento de máquina, generalmente cilíndrico, capaz de transmitir momentos torsores.

Tipos de acoplamientos para árboles de transmisión:

• Acoplamiento rígido de bridas: Los elementos se encuentran colocados en la misma línea y no sufren variación de posición durante el funcionamiento.
• Acoplamiento móvil: Permite que exista una cierta inclinación entre los ejes.
  1. Acoplamiento elástico: Utiliza un elemento elástico para absorber vibraciones y desalineaciones, permitiendo un máximo de unos 15º de desviación angular.
  2. Acoplamiento cardán: Permite la transmisión de movimiento entre dos ejes no alineados. Consta de dos horquillas, unidas mediante una cruz o cruceta.
  3. Juntas homocinéticas: Cumplen la misma función que las juntas cardán, pero sin las oscilaciones de velocidad que éstas producen.
• Acoplamiento móvil deslizante: Permite que el eje pueda variar su longitud durante el funcionamiento.

Transmisión Mediante Ruedas de Fricción

Las ruedas de fricción transmiten el movimiento por fricción, utilizando materiales con alto coeficiente de rozamiento.

Ventajas:

• No necesitan apenas mantenimiento.
• Fáciles de fabricar.
• No producen ruidos.

Desventaja:

• No pueden transmitir grandes esfuerzos.