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EJES Y RODAMIENTOS
EJE
Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo —no gira— y un sistema derodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza permite que ésta gire alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.

EJES CARGADOS
La carga sobre ejes de transmisión giratorios es de dos tipos principales: torsión debida al torque transmitido o flexión por una carga transversal sobre los engranes ylas ruedas dentadas. Tales cargas frecuentemente se presentan combinadas, ya que, por ejemplo, el torque transmitido puede estar asociado con fuerzas en los dientes de los engranes o en las ruedas dentadas sujetas a los ejes.
SUJECIONES Y CONCENTRACIONES DE ESFUERZOS
Mientras que algunas veces es posible diseñar ejes de transmisión, cuya sección no cambia de diámetro a lo largo de su longitud,es más común que los ejes tengan varios escalones u hombros donde el diámetro cambia para alojar elementos sujetos como cojinetes, ruedas dentadas, engranes, etcétera, la cual también presenta un conjunto de dispositivos que se utilizan comúnmente para sujetar o ubicar los elementos sobre el eje. Cada uno de estos cambios en el contorno contribuye en algo a la concentración de esfuerzos, lo cualse debe tomar en cuenta en los cálculos de esfuerzo por fatiga para el eje.

Varios métodos para sujetar elementos giratorios a los ejes
CARGAS SOBRE EJES
El caso más general de carga sobre un eje es la combinación de un torque variable y un momento variable. También habrá cargas axiales, cuando la línea central del eje es vertical o está ajustado con engranes helicoidales o tornillos sinfíncon una componente de fuerza axial. La combinación de un momento de flexión y un torque sobre un eje giratorio genera esfuerzos multiaxiales.




POTENCIA DEL EJE
La potencia transmitida a través de un eje se suele obtener a partir de principios básicos. En cualquier sistema giratorio, la potencia instantánea es el producto del torque por la velocidad angular.

Donde ω se debe expresar enradianes por unidad de tiempo. Cualesquiera que sean las unidades base utilizadas para los cálculos, en general la potencia se convierte a unidades de caballos de potencia (hp), en cualquier sistema inglés, o a kilowatts (kW), en cualquier sistema métrico. La potencia media se obtiene a partir de:

ESFUERZOS EN EL EJE
En el entendido de que las siguientes ecuaciones deben aplicarse para unadiversidad de puntos sobre el eje y también deberán considerarse sus efectos multiaxiales combina- dos, primero se debe obtener los esfuerzos aplicados en todos los puntos de interés. Los esfuerzos más grandes alternantes y medios de flexión se encuentran en la superficie exterior y se obtienen de:

Donde kƒ y kƒm son los factores de concentración de esfuerzos de fatiga por flexión en las componentesalternante y media


Donde d es el diámetro local del eje en la sección de interés. Los esfuerzos cortantes alternantes y de torsión medio se obtienen a partir de:



Si hay una carga de tensión axial Fz, normalmente sólo tiene una componente media (como el peso de los elementos) y se obtiene con:

DISEÑO DE EJES
Para el diseño de ejes, se consideran algunas reglas prácticas generales comosigue:
1. Para minimizar tanto las deflexiones como los esfuerzos, la longitud del eje debe mantenerse tan corta como sea posible y tiene que minimizar los voladizos.
2. Una viga en voladizo tiene mayor deflexión que una simplemente soportada (montada sobre silletas) con las mismas longitud, carga y sección transversal, por lo que habrá de utilizarse el montaje sobre silletas a menos que,...