C'alculo de ruedas plásticas

Ingeniería Mecánica, 3 (2007) 25-32

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Cálculo de engranajes plásticos.
J. L. Moya Rodríguez *, J. A. Velázquez Pérez **.
* Centro de Estudios CAD - CAM – CAQ Universidad Central de Las Villas. Cuba. E-mail. jorgemr@fim.uclv.edu.cu, Fax: 53 42 281608, teléfono: 53 42 214408 ** Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Universidad Veracruzana. Xalapa . México. E-mail: jvelazquez@uv.mx,teléfono: 52 228 8179477.

(Publicado por primera vez en Ingeniería Mecánica Vol. 6, No. 2)
Resumen. En los últimos tiempos los materiales plásticos han tenido una proliferación en todos los campos de la Industria Mecánica, debido esencialmente a su bajo costo y a las mejoras de las propiedades mecánicas que se han ido logrando. En el caso particular de las transmisiones por engranajes existe unagran cantidad de estos materiales que pueden ser usados y de hecho se utilizan para la fabricación de ruedas dentadas de características muy disímiles. En la literatura científica existe muy poca información disponible sobre las fallas de engranajes plásticos, métodos de cálculo a resistencia y posibles materiales a emplear con sus respectivas propiedades mecánicas. Inclusive este tema no seaborda en los currículos de estudio tradicionales en Ibero-América. Queda mucho por discutir aun acerca del empleo de las correcciones del dentado en estas ruedas dentadas plásticas. En el presente trabajo se hace un análisis de los materiales, características, estudio de las fallas principales, métodos de cálculo y ejemplos de aplicación de los engranajes plásticos. Palabras claves: Plásticos,engranes, perfil dentado.

2. Características generales. 1. Introducción.
Para los ingenieros mecánicos el uso de engranajes plásticos hoy en día es insoslayable debido al bajo costo, el bajo peso, la reducción de ruido y otros parámetros de vital importancia en las aplicaciones con engranajes. Mientras existe mundialmente una gran experiencia en el diseño de engranajes metálicos que data de cientosde años, los engranajes plásticos son tema de estudio de los Ingenieros Mecánicos de hace solo unas pocas décadas. Producto del desconocimiento, cuando un engranaje plástico falla, inmediatamente se tiende a culpar a la pobre calidad de estos materiales siendo en realidad debido a los proyectistas y constructores que realmente no dominan la teoría y practica de los engranajes plásticos. La primeraintención de todo ingeniero es tratar de reemplazar los materiales metálicos con materiales plásticos usando el mismo diseño, pero lamentablemente esto no es posible, ya que existen enormes diferencias entre las propiedades mecánicas, métodos de fabricación, geometría y cálculo de los engranajes. De hecho, existe una mayor libertad en cuanto a forma y modificaciones del diente en los engranajesplásticos. Los engranajes plásticos se usan fundamentalmente en mecanismos de precisión donde se trasmite una baja potencia, sin embargo, hoy en día se puede llegar a potencias de alrededor de 50 kW. Este número se ha ido incrementando a medida que han surgido nuevos materiales. Entre las ventajas de estos engranajes se pueden citar el bajo peso e inercia, no requiere lubricación, bajo ruido,compatibilidad con medios hostiles a los engranajes metálicos, posibilidad del uso del código de colores en los procesos de ensamblaje y bajo costo. Sin embargo, estos engranajes también tienen sus desventajas, como ineficiencia a elevadas temperaturas, intolerancia a agentes químicos en el ambiente y baja resistencia. Existen dos métodos esenciales para fabricar engranajes plásticos: a través demoldes de inyección y a través de maquinado. Los engranajes que se fabrican a través de moldes de inyección generalmente tienen pequeñas dimensiones debido a que los plásticos se contraen mucho a medida que se enfrían. Sin embargo los engranajes hechos por moldes tienen ventajas sobre los maquinados ya que tienen superficies más duras y más lisas. Por otra parte es posible reforzarlos con fibra de...