ejes

Ejes o flechas

Un eje o flecha es el componente de los dispositivos mecánicas que transmiten energía rotacional y potencia.
En el proceso de transmitir potencia a una velocidad de giro o rotacional especifica, el eje se ve sometido a un momento de torsión o torque. Por consiguiente en el eje se genera tensión por esfuerzo de corte por torsión. A su vez, por lo regular, un eje soportacomponentes transmisores de potencia como engranes, poleas acanaladas para bandas o ruedas dentadas de cadena, que ejercen fuerzas sobre el eje en sentido transversal, es decir perpendiculares a su eje. Estas fuerzas transversales provocan que se generen momentos de flexionen el eje, ello requiere de un análisis de tensión debida a la flexión.

Fuerzas que ejercen elementos de maquinaria sobre los ejesRuedas dentadas rectas
T=63,000 (P)/n
Wt=T/(D/2)
Wr=Wt tanφ φ=20 ó 25°


Engranes helicoidales
T=63,000 (P)/n
Wt=T/(D/2)
Wr=Wt tanφn / cos ψ
Wx=Wt tan ψ

Catarinas y cadenas
Fc= TA / (DA /2) = TB / (DB /2)
Donde:
TA= torque ejercido en la rueda dentada A por el eje
TB= torque de reacción que ejerce el eje sobre la rueda dentada B

Poleas y bandas
FN=F1-F2
FN=T /(D/2)FB=1.5FN para banda en V
FB=2.0FN para banda plana

Concentraciones de tensión en ejes

Para montar y ubicar en forma correcta los distintos tipos de elementos mecánicos en los ejes, por lo regular, el diseño final incluye varios diámetros, cuñeros, ranuras para anillos y otras discontinuidades geométricas que dan lugar a concentraciones de tensión
Estas concentraciones de tensióndeben ser tomadas en cuenta durante el análisis del diseño.

Valores preliminares de diseño Kt

Aquí se consideran los tipos de discontinuidades geométricas que se encuentran con mas regularidad en ejes que transmiten potencia: cuñeros, chaflanes de hombro y ranuras para anillos de sujeción.


Cuñeros

Fig.9-6
Un cuñero consiste en una ranura longitudinal que se corta en un eje paramontar una cuña, ello permite transferir torque a partir del eje hacia el elemento que transmite potencia o viceversa
Dos son los tipos de cuñeros que se utilizan con mas frecuencia: el de perfil y el de corredera o rastra. El cuñero de perfil se fresa en el eje utilizando una fresa con diámetro igual al ancho de la cuña, la ranura resultante tiene el fondo plano y en su extremo presenta unaesquina aguda a escuadra. El cuñero de corredera se fabrica del mismo modo que el anterior pero solo en los extremos del eje.
KT=2.0 (perfil)
KT=1.6 (corredera)

Chaflanes de hombros

Fig.9-7
Cuando en un eje se presentan cambios de diámetro para producir un hombro contra el cual se coloca un elemento mecánico, se genera una concentración de tensión que depende de la relación entre los 2diámetros y del diámetro del chaflán. Se sugiere que el diámetro del chaflán sea lo más grande posible para minimizar la concentración de tensión; sin embargo, a veces el diseño del engrane, el cojinete u otro elemento afecta el radio que puede utilizarse para fines de diseño. Los chaflanes se clasificaran de acuerdo con dos categorías: con bordes cortantes y con bordes redondeados
Bordes cortantes.Describe un hombro con un radio de chaflán relativamente pequeño. El canal interno del balero tiene un radio que se produce en la fábrica, no obstante es pequeño. El radio del chaflán en el eje debe ser aun más pequeño para que el balero asiente debidamente contra el hombro. Cuando se coloca un elemento con un chaflán mas grande en su diámetro interior que asienta contra el hombro o cuando no seasienta nada que se apoye en el hombro, el radio del chaflán puede ser mucho más grande, bien redondeado y el factor de concentración de esfuerzo es mas pequeño. Para el diseño utilizaremos los valores siguientes:
KT=2.5 (chaflán con bordes cortantes) baleros
KT=1.5 (chaflán con bordes redondeados)
Si r/d es aproximadamente de 0.03 es un chaflán con bordes cortantes, si r/d=0.17 es con bordes...