Roscas y engranes

TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE ECATEPEC ESTRADA CARBALLO ZULEYMA GUADALUPE GONZALEZ MONTES ANTONIA RAMIREZ CAVIA SHEYLA MELANIE VIDAL ALLENDE MAYRA LIZBETH 8201 INVESTIGACION: ENGRANES, ROSCAS SUS PARTES TIPOS MATERIA: METROLOGIA Y NORMALIZACION PROFESOR_: ING. JORGE ARTURO GARCIA BARRERA ENGRANES DEFINICION: Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una maquina. Los engranajes estan formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina ‘corona’ y la menor ‘pinon’.

Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones mas importantes de los engranajes es la transmision del movimiento desde el eje de una fuente de energia, como puede ser un motor de combustion interna o un motor electrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas esta conectada por la fuente de energia y es conocido como engranaje motor y la otra esta conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido. 1] Si el sistema esta compuesto de mas de un par de ruedas dentadas, se denomina tren de engranajes La

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principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmision por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relacion de transmision TIPOS DE ENGRANES La principal clasificacion de los engranajes se efectua segun la disposicion de sus ejes de rotacion y segun los tipos de dentado. Segun estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes: Ejes paralelos Engranajes especiales. Parque de las Ciencias de Granada. * Cilindricos de dientes rectos Cilindricos de dientes helicoidales * Doble helicoidales * Ejes perpendiculares * Helicoidales cruzados * Conicos de dientes rectos * Conicos de dientes helicoidales * Conicos hipoides * De rueda y tornillo sin fin Por aplicaciones especiales se pueden citar * Planetarios * Interiores * De cremallera Por la forma de transmitir el movimiento se pueden citar * Transmision simple * Transmision con engranaje loco * Transmision compuesta. Tren de engranajes Transmision mediante cadena o polea dentada * Mecanismo pinon cadena * Polea dentada Caracteristicas que definen un engranaje de dientes rectos

Elementos de un engranaje. Representacion del desplazamiento del punto de engrane en un engranaje recto. Los engranajes cilindricos rectos son el tipo de engranaje mas simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequenas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan. * Diente de un engranaje: son los que realizan el esfuerzo de empuje y transmiten la potencia desde los ejes motrices a los ejes conducidos. El perfil del diente, o sea la forma de us flancos, esta constituido por dos curvas evolventes de circulo, simetricas respecto al eje que pasa por el centro del mismo. * Modulo: el modulo de un engranaje es una caracteristica de magnitud que se define como la relacion entre la medida del diametro primitivo expresado en milimetros y el numero de dientes. En los paises anglosajones se emplea otra caracteristica llamada Diametral Pitch, que es inversamente proporcional al modulo. El valor del modulo se fija mediante calculo de resistencia de materiales en virtud de la potencia a transmitir y en funcion de la relacion de transmision que se establezca.

El tamano de los dientes esta normalizado. El modulo esta indicado por numeros. Dos engranajes que engranen tienen que tener el mismo modulo. * Circunferencia primitiva: es la circunferencia a lo largo de la cual engranan los dientes. Con relacion a la circunferencia primitiva se determinan todas las caracteristicas que definen los diferentes elementos de los dientes de los engranajes. * Paso circular: es la longitud de la circunferencia primitiva correspondiente a un diente y un vano consecutivos. * Espesor del diente: es el grosor del diente en la zona de contacto, o sea, del diametro primitivo. Numero de dientes: es el numero de dientes que tiene el engranaje. Se simboliza como (Z). Es fundamental para calcular la relacion de transmision. El numero de dientes de un engranaje no debe estar por debajo de 18 dientes cuando el angulo de presion es 20? ni por debajo de 12 dientes cuando el angulo de presion es de 25?. * Diametro exterior: es el diametro de la circunferencia que limita la parte exterior del engranaje. * Diametro interior: es el diametro de la circunferencia que limita el pie del diente. * Pie del diente: tambien se conoce con el nombre de dedendum.

Es la parte del diente comprendida entre la circunferencia interior y la circunferencia primitiva. * Cabeza del diente: tambien se conoce con el nombre de adendum. Es la parte del diente comprendida entre el diametro exterior y el diametro primitivo. * Flanco: es la cara interior del diente, es su zona de rozamiento. * Altura del diente: es la suma de la altura de la cabeza (adendum) mas la altura del pie (dedendum). * Angulo de presion: el que forma la linea de accion con la tangente a la circunferencia de paso, ? (20? o 25? son los angulos normalizados). Largo del diente: es la longitud que tiene el diente del engranaje * Distancia entre centro de dos engranajes: es la distancia que hay entre los centros de las circunferencias de los engranajes. * Relacion de transmision: es la relacion de giro que existe entre el pinon conductor y la rueda conducida. La Rt puede ser reductora de velocidad o multiplicadora de velocidad. La relacion de transmision recomendada[7] tanto en caso de reduccion como de multiplicacion depende de la velocidad que tenga la transmision con los datos orientativos que se indican: Velocidad lenta: Velocidad normal : Velocidad elevada:

Hay dos tipos de engranajes, los llamados de diente normal y los de diente corto cuya altura es mas pequena que el considerado como diente normal. En los engranajes de diente corto, la cabeza del diente vale: (), y la altura del pie del diente vale (M) siendo el valor de la altura total del diente () Engranajes cilindricos de dientes helicoidales Engranaje helicoidal Los engranajes cilindricos de dentado helicoidal estan caracterizados por su dentado oblicuo con relacion al eje de rotacion. En estos engranajes el movimiento se transmite de modo igual que en los cilindricos de dentado recto, pero con mayores ventajas.

Los ejes de los engranajes helicoidales pueden ser paralelos o cruzarse, generalmente a 90?. Para eliminar el empuje axial el dentado puede hacerse doble helicoidal. Los engranajes helicoidales tienen la ventaja que transmiten mas potencia que los rectos, y tambien pueden transmitir mas velocidad, son mas silenciosos y mas duraderos; ademas, pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten. De sus inconvenientes se puede decir que se desgastan mas que los rectos, son mas caros de fabricar y necesitan generalmente mas engrase que los rectos. *[8]

Lo mas caracteristico de un engranaje cilindrico helicoidal es la helice que forma, siendo considerada la helice como el avance de una vuelta completa del diametro primitivo del engranaje. De esta helice deriva el angulo ? que forma el dentado con el eje axial. Este angulo tiene que ser igual para las dos ruedas que engranan pero de orientacion contraria, o sea: uno a derechas y el otro a izquierda. Su valor se establece a priori de acuerdo con la velocidad que tenga la transmision, los datos orientativos de este angulo son los siguientes: Velocidad lenta: ? = (5? – 10? ) Velocidad normal: ? (15? – 25? ) Velocidad elevada: ? = 30? Las relaciones de transmision que se aconsejan son mas o menos parecidas a las de los engranajes rectos. Engranajes helicoidales dobles Vehiculo Citroen con el logotipo de rodadura de engranajes helicoidales dobles Este tipo de engranajes fueron inventados por el fabricante de automoviles frances Andre Citroen, y el objetivo que consiguen es eliminar el empuje axial que tienen los engranajes helicoidales simples. Los dientes de los dos engranajes forman una especie de V. Los engranajes dobles son una combinacion de helice derecha e izquierda.

El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y esta se elimina por la reaccion del empuje igual y opuesto de una rama simetrica de un engrane helicoidal doble. Un engrane de doble helice sufre unicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola helice o del engranaje recto. Toda discusion relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a los engranajes helicoidales dobles, exceptuando que el angulo de la helice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.

Con el metodo inicial de fabricacion, los engranajes dobles, conocidos como engranajes de espina, tenian un canal central para separar los dientes opuestos, lo que facilitaba su mecanizado. El desarrollo de las maquinas talladoras mortajadoras por generacion, tipo Sykes, hace posible tener dientes continuos, sin el hueco central. Como curiosidad, la empresa Citroen ha adaptado en su logotipo la huella que produce la rodadura de los engranajes helicoidales dobles. Engranajes conicos Engranaje conico

Se fabrican a partir de un tronco de cono, formandose los dientes por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmision entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los datos de calculos de estos engranajes estan en prontuarios especificos de mecanizado. [9] Engranajes conicos de dientes rectos Efectuan la transmision de movimiento de ejes que se cortan en un mismo plano, generalmente en angulo recto, por medio de superficies conicas dentadas.

Los dientes convergen en el punto de interseccion de los ejes. Son utilizados para efectuar reduccion de velocidad con ejes en 90°. Estos engranajes generan mas ruido que los engranajes conicos helicoidales. Se utilizan en transmisiones antiguas y lentas. En la actualidad se usan muy poco. [10] Engranaje conico helicoidal Se utilizan para reducir la velocidad en un eje de 90°. La diferencia con el conico recto es que posee una mayor superficie de contacto. Es de un funcionamiento relativamente silencioso. Ademas pueden transmitir el movimiento de ejes que se corten.

Los datos constructivos de estos engranajes se encuentran en prontuarios tecnicos de mecanizado. Se mecanizan en fresadoras especiales. [11] Engranaje conico hipoide Engranaje conico hipoide Un engranaje hipoide es un grupo de engranajes conicos helicoidales formados por un pinon reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, que se instala principalmente en los vehiculos industriales que tienen la traccion en los ejes traseros. Tiene la ventaja de ser muy adecuado para las carrocerias de tipo bajo, ganando asi mucha estabilidad el vehiculo.

Por otra parte la disposicion helicoidal del dentado permite un mayor contacto de los dientes del pinon con los de la corona, obteniendose mayor robustez en la transmision. Su mecanizado es muy complicado y se utilizan para ello maquinas talladoras especiales (Gleason)[12] Engranajes interiores Mecanismo de engranajes interiores Los engranajes interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los dientes estan tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior.

Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un pinon, un engranaje pequeno con pocos dientes. Este tipo de engrane mantiene el sentido de la velocidad angular. [14] El tallado de estos engranajes se realiza mediante talladoras mortajadoras de generacion. Engranaje loco o intermedio Detalle de engranaje intermedio loco En un engrane simple de un par de ruedas dentadas, el eje impulsor que se llama eje motor tiene un sentido de giro contrario al que tiene el eje conducido. Esto muchas veces en las maquinas no es conveniente que sea asi, porque es necesario que los dos ejes giren en el mismo sentido.

Para conseguir este objetivo se intercalan entre los dos engranajes un tercer engranaje que gira libre en un eje, y que lo unico que hace es invertir el sentido de giro del eje conducido, porque la relacion de transmision no se altera en absoluto. Esta rueda intermedia hace las veces de motora y conducida y por lo tanto no altera la relacion de transmision. [16] Un ejemplo de rueda o pinon intermedio lo constituye el mecanismo de marcha atras de los vehiculos impulsados por motores de combustion interna, tambien montan engranajes locos los trenes de laminacion de acero.

Los pinones planetarios de los mecanismos diferenciales tambien actuan como engranajes locos intermedios. ROSCAS DEFINICION Una Rosca es una arista helicoidal de un tornillo (rosca exterior) o de una tuerca (rosca interior), de seccion triangular, cuadrada o roma, formada sobre un nucleo cilindrico, cuyo diametro y paso se hallan normalizados. Se denomina rosca al fileteado que presentan los tornillos y los elementos a los que estos van roscados (tuercas o elementos fijos).

Las roscas se caracterizan por su perfil y paso, ademas de su diametro. El perfil de rosca metrica ISO es de seccion triangular equilatera, con aristas inferiores redondeadas y arista superior chaflanada, mientras que el perfil de rosca inglesa Whitworth es de seccion triangular isosceles, con todas sus aristas redondeadas. La «rosca de paso de gas» tiene un perfil triangular con un angulo de 55° en el vertice y cortes redondeados. En el sistema norteamericano Sellers, a cada diametro corresponde un determinado numero de filetes por pulgada.

Las roscas de perfil trapecial estan especialmente indicadas para la transmision de esfuerzos en un solo sentido mientras que la rosca de filete redondo o de cordon se utiliza en los casos en los que ha de recibir impactos persistentes. Las roscas de perfil cuadrado se emplean cuando sea conveniente evitar la accion radial de la rosca. Partes de la Rosca Paso de la Rosca (P) Numero de hilos de rosca por pulgada, significa el numero de paso por pulgada y se halla dividiendo 1 por el numero de hilos por pulgada. Para roscas cuadradas o Acme cada paso incluye un hilo de rosca y un espacio.

Hilos por pulgada Es el reciproco del paso y el valor especificado para regir el tamano de la forma de la rosca. Diametro Mayor o Nominal (D) Es el diametro mas grande de un tornillo. Diametro Menor o de la raiz (d) Es el diametro mas pequeno de un tornillo. Diametro Primitivo o de paso (Dp) En una rosca, el diametro de un cilindro imaginario cuya superficie corta a las formas o perfiles de los filetes de modo que sus anchos y los huecos entre ellos sean iguales. El juego entre dos roscas que emparejan se regula principalmente por estrechas tolerancias sobre los diametros primitivos.

Profundidad de las Roscas (Pr) La distancia entre la cresta y la raiz medida perpendicularmente al eje. Clasificacion. Las roscas pueden ser interiores o exteriores segun recubran la parte externa de un cilindro o el interior de un orificio tambien cilindrico, respectivamente. Dos piezas que se rosquen la una en la otra, como el caso de un tornillo y su correspondiente tuerca, deberan tener, logicamente, el mismo perfil paso y diametro nominal de rosca. Existen roscas a derechas o a izquierdas, aunque la mas frecuente es la primera.

Las roscas a izquierdas se emplean cuando por motivo de vibraciones o similares y para evitar el aflojamiento de la tuerca, como en cilindros de gas, bujes y en los cubrellamas o trompetillas de fusiles, sea oportuno prever una contratuerca. Existen tambien tornillos de rosca multiple, utilizados cuando el paso pueda ser superior al normal. Existen tres tipos de representacion de roscas, son ellas la simbolica, la esquematica y la detallada. Al dibujar roscas es muy importante dibujarlas lo mas sencillo posible, la representacion verdadera de una rosca de tornillo rara vez se usa en los dibujos de trabajo debido a que es poco practico.

Representacion Simbolica. Hoy es bastante normal la representacion simbolica de las roscas, para un agujero roscado que esta oculto a la vista se dibujan lineas invisibles paralelas al eje que representa la raiz y los diametros mayores. Se utiliza en diametros pequenos donde seria poco practico o dificil dibujar las roscas completas. Representacion Esquematica. Para el dibujo esquematico de la rosca externa se dibujan las lineas perpendiculares al eje, con lineas delgadas para representar la cresta de la rosca y lineas gruesas para representar la raiz Representacion Detallada.

Es la forma mas real de dibujar una rosca. Se utiliza en roscas de 1” aproximadamente y mayores. En este metodo se sustituyen las lineas elipticas por lineas rectas. Designacion. Designaciones Basicas. Las roscas metricas se encuentran designadas por la letra “M” seguida por el tamano nominal (diametro mayor basico en milimetros) y el paso en milimetros, separados por una “X”. Para la serie de roscas ordinarias la indicacion del paso debe omitirse. Designaciones Completas Esta comprende la designacion basica, una identificacion para la clase de tolerancia.

La designacion de la clase de tolerancia se separa de la designacion basica con una diagonal, incluyendose el simbolo para la tolerancia del diametro de paso el cual ira inmediatamente despues del simbolo para el diametro de la cresta. Cada uno de estos simbolos debe al mismo tiempo estar constituido por una cifra que indique el grado de tolerancia seguida por una letra que indicara la posicion de la tolerancia (una letra mayuscula para las roscas internas y una letra minuscula para cuerdas externas). Tipos Rosca en V Aguda

Se aplica en donde es importante la sujecion por friccion o el ajuste, como en instrumentos de precision, aunque su utilizacion actualmente es rara. Rosca Redondeada Se utiliza en tapones para botellas y bombillos, donde no se requiere mucha fuerza, es bastante adecuada cuando las roscas han de ser moldeadas o laminadas en chapa metalica. Rosca Cuadrada. Esta rosca puede transmitir todas las fuerzas en direccion casi paralela al eje, a veces se modifica la forma de filete cuadrado dandole una conicidad o inclinacion de 5° a los lados. Rosca Acme. Ha reemplazado generalmente a la rosca de filete truncado.

Es mas resistente, mas facil de tallar y permite el empleo de una tuerca partida o de desembrague que no puede ser utilizada con una rosca de filete cuadrado. Rosca Acme de Filete Truncado. La rosca Acme de filete truncado es resistente y adecuada para las aplicaciones de transmision de fuerza en que las limitaciones de espacio la hacen conveniente. Rosca Whitworth. Utilizada en Gran Bretana para uso general siendo su equivalente la rosca Nacional Americana. Rosca Trapezoidal. Este tipo de rosca se utiliza para dirigir la fuerza en una direccion.

Se emplea en gatos y cerrojos de canones. La designacion de las roscas se hace por medio de su letra representativa e indicando la dimension del diametro exterior y el paso. Este ultimo se indica directamente en milimetros para la rosca metrica, mientras que en la rosca unificada y Witworth se indica  a traves de la cantidad de hilos existentes dentro de una pulgada. Por ejemplo, la rosca M 3,5 x 0,6 indica una rosca metrica normal de 3,5 mm de diametro exterior con un paso de 0,6 mm. La  rosca W 3/4 »- 10 equivale a una rosca Witworth normal de 3/4 pulg de diametro exterior 10 hilos por pulgada. La tabla siguiente entrega informacion para reconocer el tipo de rosca a traves de su letra caracteristica, se listan la mayoria de las roscas utilizadas en ingenieria mecanica. Es posible crear una rosca con dimensiones no estandares, pero siempre es recomendable usar roscas normalizadas para adquirirlas en ferreterias y facilitar la ubicacion de los repuestos. La fabricacion y el mecanizado de piezas especiales aumenta el costo de cualquier diseno, por lo tanto se recomienda el uso de las piezas que estan en plaza.

Se han destacado solamente las roscas metricas, unificadas y withworth por ser las mas utilizadas, pero existen muchas roscas importantes para usos especiales. Le entregan a continuacion las tablas detalladas de estas tres familias de roscas para las series fina y basta. Con respecto al sentido de giro, en la designacion se indica  «izq» si es una rosca de sentido izquierdo, no se indica nada si es de sentido derecho. De forma similar, si tiene mas de una entrada se indica «2 ent» o «3 ent». Si no se indica nada al respecto, se subentiende que se trata de una rosca de una entrada y de sentido de avance derecho.

En roscas de fabricacion norteamericana, se agregan mas simbolos para informar el grado de ajuste y tratamientos especiales SUJETADORES ROSCADOS. Unir es uno de los problemas basicos en ingenieria, las piezas basicas siempre se integran formando piezas mas complejas. Una clasificacion para las uniones las separa en : uniones permanentes, uniones semipermanentes y uniones desmontables. En el primer grupo, se reunen las uniones que una vez ensambladas son muy dificiles de separar. Es el caso de las soldaduras, remaches y ajustes muy forzados. Estas uniones, si se separan, implican danos en la zona de union.

Un segundo grupo lo forman las uniones que en general no van a desmontarse, pero se deja abierta esta posibilidad. Para esto se usan principalmente uniones roscadas. Finalmente, las uniones que deben ser desmontables para efectos de mantenimiento o traslados utilizan elementos roscados,  chavetas, lenguetas, pasadores y seguros elasticos. En las figuras siguientes se ejemplifican diversos elementos de union, el eje roscado se une por medio de una tuerca a la polea. La polea gira arrastrada por la chaveta inserta en el eje, este rota al interior del buje debido al ajuste deslizante que existe entre ellos.

El buje se une al soporte por medio de un ajuste apretado y finalmente, el conjunto se une al soporte por medio de una golilla gruesa y un pasador conico. RESISTENCIA DEL PERNO. Las normas de prueba de pernos indican cargarlo contra su propio hilo, sin utilizar una probeta representativa. Esto genera un valor llamado carga de prueba, la cual puede utilizarse para disenar en reemplazo de la resistencia a la fluencia. Se adjuntan las marcas con que se indica el grado de resistencia de los pernos, para las normas SAE, ASTM y Metrica. Se adjunta tambien la tabla de marcas de los productos American Screw.