Tornillos Sin Fin

En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a un dispositivo que transmite el movimiento entre ejes que son perpendiculares entre sí, mediante un sistema de dos piezas: el "tornillo" (con dentado helicoidal), y un engranaje circular denominado "corona".

Tipos:

En función de la geometría de los dientes del tornillo y del engranaje, hay tres tipos de configuraciones del sin fin:

• Sin garganta". Es el tipo más sencillo. En este caso, las caras exteriores de los dientes coinciden con las superficies iniciales en las que se mecanizan: la del cilindro en el que se inscribe el tornillo, y la de la banda exterior del disco en el que se talla el engranaje. Es decir, son superficies regladas, con sección recta según la dirección de las generatrices del cilindro y del disco.
• "Con una garganta". En una operación adicional, se talla un surco de perfil circular en la cara exterior de los dientes del engranaje (parecido a la garganta con la que se diseñan las poleas para hacer encajar la sección de la cuerda en el perfil del disco). Con esta disposición, los dientes del engranaje se hacen encajar en el diámetro interior de la hélice tallada en el tornillo, mejorando el contacto entre las dos piezas.
• "De doble garganta". Como en el caso anterior, se dispone una garganta en los dientes del engranaje, y además se adapta el contorno del tornillo al del engranaje con el que encaja, adoptando la característica forma de "reloj de arena" (el diámetro del tornillo y el tamaño de sus dientes aumenta desde el centro a los extremos), de forma que se incrementa notablemente la superficie de contacto entre las dos piezas dentadas. Este tipo de mecanismo es de fabricación más compleja, aunque tiene la ventaja de poder soportar cargas mecánicas más altas. Por su especial geometría, también se denominan "tornillos globulares" o envolventes.

En máquinas de alto rendimiento se ha generalizado el uso del sin fin de "doble garganta". Los otros dos tipos se utilizan en la fabricación de dispositivos más sencillos y de menor coste.

Fabricación:

En los tornillos helicoidales en primer lugar se tallan los dientes y posteriormente se ajustan a sus dimensiones definitivas. Tornillos sin fin se utilizan en prensas, laminadores, cadenas de montaje, maquinaria en industrias de explotación minera, en timones de barco y en sierras circulares. Además, en fresadoras y máquinas herramienta sirven para ubicar los útiles de corte en la zona de trabajo con alta precisión, utilizando sistemas de doble tornillo con tolerancias estrictas. También se utilizan en los mecanismos de control de muchos tipos de ascensores y de escaleras mecánicas, debido a su tamaño compacto y a la no reversibilidad del movimiento.

Tipos de engranajes cónicos

Los engranajes cónicos se clasifican en diferentes tipos de acuerdo a la geometría:

• Engranajes cónicos rectos tienen una superficie cónica dentada y los dientes son rectos y apuntan hacia el centro.
• Engranajes cónicos espirales con los dientes curvados en un ángulo que permite el contacto del diente debe ser gradual y suave.
• Engranajes cónicos Zerol son muy similares a un engranaje cónico excepción sólo es que los dientes están curvados: los extremos de cada diente son coplanares con el eje, pero el medio de cada diente se barre circunferencialmente alrededor del engranaje. Engranajes cónicos Zerol puede ser considerado como engranajes cónicos espirales (que también tienen dientes curvados) pero con un ángulo de espiral de cero (lo que los extremos de los dientes se alinean con el eje).
• Engranajes cónicos hipoides son similares a los cónicos espirales, pero las superficies de paso son hiperbólicos y cónicos no. Piñón puede ser compensado por encima o por debajo, el centro de engranajes, lo que permite mayor diámetro del piñón, y una vida más larga y más suave de malla, por ejemplo, con proporciones adicional, 6:1, 8:1, 10:1. En un caso límite de hacer que el "bisel" paralelo superficie con el eje de rotación, esta configuración se asemeja a un tornillo sin fin

Engranajes Helicoidales

Los engranajes helicoidales:

Los engranajes helicoidales se utilizan para  transmitir movimiento entre ejes que pueden estar colocados paralelamente o no, en el primer caso se dice que los engranajes helicoidales son del tipo paralelo y en el otro del tipo cruzado.

            La forma de los dientes en los  engranajes  helicoidales es una helicoide de envolvente  Si una hoja de papel cortada en forma de paralelogramo se enrolla alrededor de un cilindro, el borde exterior del papel se convierte en una hélice. Si desenrollamos dicha hoja, cada  punto del borde genera una curva envolvente. Esta superficie obtenida  cuando todos los puntos del flanco (borde) generan una envolvente  se llama helicoide de envolvente.

El ángulo de la hélice es el mismo en cada engranaje pero en uno la hélice debe ser derecha y en el otro izquierda.

            El contacto inicial entre los dientes de los  engranajes helicoidales es un punto que se extiende a una línea a medida que aumenta el contacto entre ellos. La línea de contacto en estos engranajes es una diagonal a través de la cara del diente. Esta conexión gradual de los dientes hace que la transferencia  uniforme de la carga de un diente a otro, le de a los engranajes helicoidales la capacidad de transmitir cargas elevadas a altas  velocidades. En el caso de los engranajes helicoidales, el hecho de que ellos se conecten gradualmente hace que la relación de contacto no tenga gran importancia, siendo el área de contacto la que se hace significativa, ya que es proporcional al ancho de la cara del engranaje.

            Los engranajes helicoidales someten a los soportes de los ejes a cargas radiales y axiales.

            Cuando las cargas de empuje o axiales se vuelven altas o son objetables, es conveniente usar engranajes helicoidales dobles. Un engranaje helicoidal doble (tipo espina de pescado) es equivalente a dos engranajes helicoidales de sesgo opuesto, montados lado a lado sobre el mismo eje. Estos engranajes  desarrollan reacciones de empuje opuestas que cancelan la carga axial.

            Cuando dos o más engranajes helicoidales adyacentes están montados en el mismo eje, la inclinación de los dientes (derecha e izquierda) de los engranajes debe seleccionarse de  manera que se produzca la mínima carga de empuje axial.

            Los engranajes helicoidales montados sobre ejes no paralelos se llaman engranajes helicoidales cruzados, llamados  antiguamente en espiral, dentro de este tipo de engranajes se encuentran los llamados de tornillo sinfín, cuyos ejes se cruzan  pero con un ángulo de 90º. En este tipo de engranajes los  dientes se frotan unos contra otros por lo que se producen pérdidas considerables de potencia por fricción.

Fórmulas Constructivas de los Engranajes Rectos

Diámetro primitivo: 

Módulo: 

Paso circular:  

Número de dientes: 

Diámetro exterior: 

Grueso del diente: 

Hueco del diente: 

Diámetro interior: 

Pie del diente: 

Cabeza del diente: 

Altura del diente: 

Distancia entre centros: 

Ecuación general de transmisión': 

Biela-Manivela

• Biela: Es un elemento rígido y largo que permite la unión articulada entre la manivela y el émbolo. Está formada por la cabeza, la caña o cuerpo y el pie. La forma y la sección de la biela pueden ser muy variadas, pero debe poder resistir los esfuerzos de trabajo, por eso es hecha de aceros especiales o aleaciones de aluminio.

• Manivela: Es una palanca con un punto al eje de rotación y la otra en la cabeza de la biela. Cuando la biela se mueve alternativamente, adelante y atrás, se consigue hacer girar la manivela gracias al movimiento general de la biela. Y al revés, cuando gira la manivela, se consigue mover alternativamente adelante y atrás la biela y el émbolo.

Mapa Conceptual sobre la Polea

Mapa Conceptual sobre la Polea

¿Que es un Engrane?

Se denomina engranaje o ruedas dentadas al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una maquina

Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón. Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular  mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones más importantes de los engranajes es la transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de energía, como puede ser un motor de combustión interna o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas está conectada por la fuente de energía y es conocido como engranaje motor y la otra está conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.                                                                

Si el sistema está compuesto de más de un par de ruedas dentadas, se denomina tren de engranajes.

La principal ventaja que tienen las transmisiones por engranaje respecto de la transmisión por poleas es que no patinan como las poleas, con lo que se obtiene exactitud en la relación de transmisión.

Tipos de Engranajes.

La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

Ejes paralelos:

• Cilíndricos de dientes rectos:                                                                                                               
• Cilíndricos de dientes helicoidales

• Doble helicoidales

Ejes perpendiculares:

• Helicoidales cruzados
• Cónicos de dientes rectos
• Cónicos de dientes helicoidales
• Cónicos 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:

• Transmisión simple
• Transmisión con engranaje loco
• Transmisión compuesta.

Transmisión mediante cadena o polea dentada:

• Mecanismo piñón cadena
• Polea dentada