144580055 Unidad 3 Engranes



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6 SEMESTRE


DISEÑO DE ELEMENTOS MECANICOS

ENGRANES









Engranes
Tipos de engranes:
Los engranes se dividen en tres clases principales: engranes de eje paralelo, engrane no paralelo coplanares y engranes no paralelos no coplanares.
Los engranes de eje paralelo son los engranes más simples y popular, estos engranes conectan ejes paralelos y pueden trasmitir grandescantidades de potencia, se clasifican en engranes rectos y engranes helicoidales son dos de los principales tipos de engranes.
Engranes rectos: son los más simples y de tipo más común

Fig.1 Engranes rectos.
Engranes helicoidales: tienden a ser menos ruidosos así como la carga que se trasmite es más grande lo cual implica que su vida es mucha más larga, así como una de sus desventajas es que producen unempuje lateral adicional a lo largo del eje.

Fig.2 Engrane helicoidal.
Aunque la capacidad de la carga total de los engranes helicoidal es mayor esta se distribuye normal y axialmente, mientras que en los engranes rectos toda la carga se distribuye normalmente.
Engranes no paralelos coplanares.
Son ejes con engranes no paralelos y que son coplanares (rector y helicoidales), los engranescónicos, rectos, zerol y espirales son coplanares no paralelos.
La característica común de esta clase es la reexpedición de la potencia alrededor de una esquina como se podría requerir.

Fig.3 Engrane cónico con dientes rectos.
Engranes no paralelos no coplanares.
Este tipo de engranes son los mas complejos en geometría y manufactura, por lo cual son mas caros que los demás tipos de engranes, ejemploengrane de trasmisión con tornillo sin fin note que son no paralelos no coplanares proporcionan relaciones de reducción considerables mas alta sque la de un juego de engranes.

Fig.4 Engrane con tornillo sin fin.
Análisis de fuerzas en engranes rectos, helicoidales, cónicos y sinfín corona.
Análisis de fuerzas para engranes rectos
Antes de iniciar el análisis de las fuerzas que actúan en los trenes deengranes se explicara la notación que se usará. Si se asigna el número 1 al bastidor o armazón de la máquina, el engrane de entrada se designa con 2 y los engranes sucesivos se designaran con los números 3,4, etc., hasta llegar al último tren. Además, pueden intervenir varios ejes y, por lo general, habrá uno dos engranes montados en cada árbol, así como otros elementos. Se designaran los ejescon las letras minúsculas a, b, c, etc.
Con esta notación, la fuerza ejercida por el engrane dos contra el engrane tres se representa por F23. La fuerza del engrane 2 contra el eje a será Fa2 representará la fuerza ejercida por el árbol a contra el engrane 2. Desafortunadamente, también será necesario emplear subíndices pera indicar las direcciones. Las direcciones de los ejes coordenados seindicaran de ordinario por las letras x, y y z, las direcciones radial y tangencial por los subíndices r y t. Adoptando esta notación Ft43 es la componente tangencial de la fuerza que ejerce el engrane 4 contra el 3.

La figura 5(a) muestra un piñón montado sobre un eje a que gira en el sentido del reloj, a n2 rpm. Y que mueve otro engrane montado en el eje b, a n3 rpm. Las reacciones entre dientesconectados ocurren a lo largo de la línea de presión.

En la figura 5(b) el piñón aparece separado de la rueda y del eje y sus efectos se han sustituidos por fuerzas. Así Fa2 yTa2 son la fuerza y el momento de rotación (torsión) respectivamente, ejercidos por el árbol a contra el piñón 2.
F32 es la fuerza ejercida por el engrane 3 contra el piñón. Usando un enfoque similar se obtiene el diagrama decuerpo libre de la rueda (Fig. 5(c)).

Fig.5 Diagramas de un cuerpo libre para ilustrar las fuerzas que actúan entre dos engranes de un tren simple.

En la figura 5 se ha trazado de nuevo dicho diagrama para el piñón y se han descompuesto las fuerzas en sus componentes tangencial y radial. Ahora se definirá wt = Ft32como la carga transmitida. Esta carga tangencial es realmente la componente útil...