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Preparacin de Informes en formato IEE

DISEO DE UN SISTEMA PION-ENGRANE Jairo JaqueJaquepaucar_jairovinicio@hotmail.com

Diseo de un Sistema Pion-Engrane.

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RESUMEN: diseo de un sistema de transmisin pin-engranaje donde se utiliza piones-engranajes rectos, identificaremos sus partes para su posterior diseo tal como dimetro interior, dimetro exterior, paso circular, su mdulo, etc. Los datos iniciales para el diseo se los obtendr de tablas tal como es el caso de modulo, el paso diametral nmero de dientes tanto del pin como de engran , y una relacin de transmisin de 900 rpm del pin.

PALABRAS CLAVE: Paso circular, modulo (m),

INTRODUCCIN [1]

Se denominaengranajeoruedas dentadasalmecanismoutilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de unamquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denominacorona' y la menor 'pin'. Un engranaje sirve para transmitirmovimiento circularmediante contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde elejede una fuente de energa, como puede ser unmotor de combustin internao unmotor elctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas est conectada por lafuente de energay es conocida como engranaje motor y la otra est conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1Si el sistema est compuesto de ms de un par de ruedas dentadas, se denomina 'tren.

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

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Disear un sistema de engranajes rectos tomando como inicio las RPM y la potencia.

OBJETIVOS ESPECIFICOS . Utilizar diversas frmulas y tablas que engloban el diseo de un engrane recto.

FUNDAMENTO TERICO

Engranajes [2]:

Engranaje es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas. En su aspecto ms sencillo, las ruedas dentadas son piezas cilndricas en cuya superficie lateral se han tallado unos dientes. Situadas en posicin adecuada, los dientes de una rueda se introducen en los huecos de la otra, transmitindose el movimiento de manera que ambas ruedas giran en sentido contrario.

Ambas ruedas estn inmovilizadas sobre sus respectivos ejes mediante chavetas u otros elementos de unin, de este modo, cuando gira un eje, gira su correspondiente rueda, ya la inversa.

El eje que tiene movimiento propio se denomina eje motriz; y la rueda sobre l montada,rueda conductora. El eje al que se transmite el movimiento recibe el nombre de eje conducido; y su rueda correspondiente,rueda conducida. Independientemente de su carcter de conductora o conducida, la de mayor nmero de dientes se denominarueda; y la de menor nmero de dientes,pin.

Figura 1. Sistema de engrane. Tomado de http://polamalu.50webs.com/OF1/mecanica/engranajes.htm

Los engranajes son los mecanismos ms utilizados para transmitir el movimiento entre los diferentes rganos de las mquinas, pudindose decirque soninsustituibles cuando:

Se desea mantener una rigurosa relacin de transmisin. Los ejes estn muy prximos entre s. Los ejes no son paralelos.

TRANSMISIN ENTRE EJES PARALELOS [3]

Se utiliza para la transmisin entre ejes (o rboles) con poca separacin, siendo la forma de los piones o ruedas dentadas, cilndrica. Normalmente el tallado de los dientes es sobre la superficie exterior de la rueda, aunque tambin puede ser interior.

DIENTES RECTOS

Son los ms sencillos de fabricar y se utilizan en mquinas para transmitir pequeos esfuerzos. Se emplea en maquinaria que utilice ejes cuya velocidad no es muy elevada, ya que es un sistema ruidoso y causa vibracin. Adems de producir mucho ruido, tiene el inconveniente de transmitir el esfuerzo slo sobre el diente que est engranado.

Figura 2. Dientes rectos. Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/04/04-engranajes1.pdf

Para caracterizar una rueda dentada con dientes rectos, es necesario definir una serie de parmetros bsicos que son:

Figura 3. Parmetros bsicos de una rueda dentada. Tomado de: http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/04/04-engranajes1.pdf

Dimetro primitivo (dp): es el correspondiente a la denominada circunferencia primitiva. Dicha circunferencia es la que tendra una rueda de friccin con la misma relacin de transmisin. Por eso, cuando dos ruedas dentadas engranan, sus circunferencias primitivas son tangentes entre s.

Dimetro exterior (de): es el correspondiente a la circunferencia que limita exteriormente los dientes. Dimetro interior (di): es el que corresponde a la circunferencia que limita interiormente los dientes.

Mdulo (m): es el cociente entre el dimetro primitivo dp y el nmero de diente z que posee la rueda

Figura 4. Formula de mdulo. Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/04/04-engranajes1.pdf

Esta magnitud se mide en mm, normalmente.

Paso circular (p): es el arco de la circunferencia primitiva limitado entre dos flancos homlogos de dos dientes consecutivos. El paso se puede obtener dividiendo la longitud de la circunferencia primitiva Lp entre el nmero de diente.

Figura 5. Formula de paso circular. Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/04/04-engranajes1.pdf

La relacin entre el mdulo m y el paso p de una rueda vendr dado por la siguiente expresin:

Figura 6. Relacin entre modulo y paso. Tomado de http://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2009/04/04-engranajes1.pdf

MATERIALES [4].Losmaterialesusados para engranajes rectos son los mismos que se usan para los dems tipos, es de consideracin las cargas axiales y flexionantes generadas en los engranajes para laseleccinde los materiales.

Tabla 1 materiales para engranajes [4]

DETERIORO Y FALLO DE LOS ENGRANAJES

Las dos principales fuentes de fallo en un diente de engrane son por friccin y flexin, (llamados tambin pitting y bending en ingls), esto es debido a que las fuerzas lgicas durante la transferencia de la fuerza por el diente/engranaje, la friccin de diente contra diente y la fuerza que deben de resistir los dientes, (el que transfiere y el que recibe), como lo podemos apreciar en la grfica del desplazamiento del punto de engrane.

Figura 7. Desplazamiento de un punto de engranaje Tomado de simplemachines2011.wikispaces.com/file/view/Engranaje.docDebido a la friccin sobre las superficie de los dientes, esta rea se despasivisa, una de las cuales se vuelve andica, mientras la otra se vuelve catdica, conduciendo esta zona a una corrosin galvnica localizada. La corrosin penetra la masa del metal, con iones de difusin limitados. Este mecanismo de corrosin por friccin es probablemente la misma que la corrosin por grietas crevice corrosinPara minimizar el deterioro de la friccin es necesario seleccionar el lubricante adecuado, tomando en cuenta no solo la potencia de la aplicacin, as como la temperatura, ciclo de trabajo, etc.La flexin solo puede minimizarse seleccionando los materiales adecuados y/o seleccionando ms material para el diente / engranaje, en otras palabras, seleccionando un engranaje ms grande.Como todo elemento tcnico el primer fallo que puede tener un engranaje es que no haya sido calculado con los parmetros dimensionales y de resistencia adecuada, con lo cual no es capaz de soportar el esfuerzo al que est sometido y se deteriora o rompe con rapidez.El segundo fallo que puede tener un engranaje es que el material con el que ha sido fabricado no rene las especificaciones tcnicas adecuadas principalmente las de resistencia y tenacidad.Tambin puede ser causa de deterioro o rotura si el engranaje no se ha fabricado con las cotas y tolerancias requeridas o no ha sido montado y ajustado en la forma adecuada.Igualmente se puede originar el deterioro prematuro de un engranaje es que no se le haya efectuado el mantenimiento adecuado con los lubricantes que le sean propios de acuerdo a las condiciones de funcionamiento que tenga.Otra causa de deterioro es que por un sobre esfuerzo del mecanismo se superen los lmites de resistencia del engranaje.La capacidad de transmisin de un engranaje viene limitada: Por el calor generado, (calentamiento) Fallo de los dientes por rotura (sobre esfuerzo sbito y seco) Fallo por fatiga en la superficie de los dientes (lubricacin deficiente y dureza inadecuada) Ruido como resultante de vibraciones a altas velocidades y cargas fuertes.Los deterioros o fallas que surgen en los engranajes estn relacionadas con problemas existentes en los dientes, en el eje, o una combinacin de ambos. Las fallas relacionadas con los dientes pueden tener su origen en sobrecargas, desgaste y grietas, y las fallas relacionadas con el eje pueden deberse a la desalineacin o desequilibrado del mismo produciendo vibraciones y ruidos. TRATAMIENTOS [5]Los tratamientos que se les practican a los engranajes se dan principalmente en los dientes, los ms comunes son:Carburizado(a): Es uno de los mtodos ms ampliamente usados para el endurecimiento superficial de los dientes, el engrane cortado se coloca en un medio carburizante y se calienta, la capa superficial de los dientes del engranaje absorbe el carbono (difusin) y depuse de una o mas horas de mantenerlo a temperatura elevada, el carbono ha penetrado para dar la profundidad de endurecido requerida.Nitrurado(a): Es un procedimiento de endurecimiento superficial que se aplica a los engranajes de acero aleado el engranaje a nitrurar recibe un tratamiento de bonificado para darle un endurecimiento promedio. Las zona que no va