¿Qué son los sellos/retenes y cómo se diseñan?

La función de un reten radial es mantener un fluido, por ejemplo aceite, un gas, etc., dentro de un volumen, que normalmente se encuentra atravesado por un eje que gira o se mueve axialmente.
El reten va montado en la parte fija de la máquina (alojamiento) y tiene un labio flexible (asistido por un resorte) que sella contra el eje en movimiento, impidiendo el paso de fluido que se debe retener.

Para el diseño y selección de sellos se debe considerar lo siguiente:

  • El fluido a ser sellado interno o externo
  • Temperatura media del ambiente
  • El eje en cual el eje sellador se desliza
  • Los diseños de elemento sellador para el cual se desarrollo el herramental

El elemento que sella debe ser lo suficiente flexible para que adapte al descentrado del eje, pero suficientemente rígido para evitar falla en condiciones de operación

La combinación de ángulos que se miden entre la superficie recortada y el ángulo de aproximación es crítico esto particularmente cierto del ángulo en dirección al aceite, Si el ángulo es demasiado agudo, un sellado bien diseñado funcionará eficientemente.

Instalación de sellos

La cavidad cilíndrica debe ser redonda y lisa así como contener un chaflan apropiado con un mínimo de marcas de herramienta y sin ranuras de regreso de herramienta, Se debe diseñar en el fondo de la cavidad cilíndrica y esta misma cavidad deberá estar concéntrica a la superficie de retención del cojinete

Diseño

Tolerancia del orificio.

Los diámetros exteriores del orificio son normalmente más grandes que el orificio del sello: de 0,13 mm para el metal y 0,51 mm para la goma. Para asegurar el necesario ajuste a presión, respete las dimensiones indicadas en los cuadros.
Las tolerancias de los cuadros sólo tienen aplicación para materiales ferrosos. Por ejemplo, el aluminio generalmente tiene un límite de expansión térmica mayor que el acero

Velocidad

El desgaste que sufre el labio de un retén es consecuencia directa de la velocidad de giro del eje. A partir de esta velocidad y teniendo en cuenta el diámetro del eje, se obtiene la velocidad lineal (VL) con la que trabaja el labio.
Se calcula VL según la siguiente expresión:

Tipos de sellos:

  • Sellos radiales de fieltro
  • Sellos de contacto positivo radiales
  • Sellos de espacio libre
  • Sellos Laberinto
  • Sellos de tipo buje y anillos
  • Sellos de anillo partido
  • Sellos mecánicos axiales
  • Juntas
  • Juntas tóricas
  • Sellos de fuelle
  • Sellos de cartucho
  • Sellos laberínticos
  • Sellos radiales de eje
  • Sellos de eje axial

Materiales empleados en Retenes

¿Qué es un mallado en FEA y cuántos tipos existen?

El mallado es uno de los componentes clave para obtener resultados precisos de un modelo FEA. Los elementos de la malla deben tener en cuenta muchos aspectos para poder discretizar los gradientes de tensión con precisión.

Normalmente, cuanto menor es el tamaño y mayor el número de elementos de la malla, más precisa es la solución, ya que los diseños se muestrean mejor en los dominios físicos. La compensación es que cuanto mayor es la precisión, más grandes se vuelven las simulaciones y, por lo tanto, los tiempos de resolución se extienden.

Estas piezas más pequeñas se denominan elementos (finitos). Los elementos están conectados entre sí en los nodos. Estos elementos y nodos también se llaman mallas. El ensamblaje de elementos y nodos es llamado modelo de elementos finitos.

Propiedades de los Elementos

Los elementos de malla pueden ser elementos 1D, 2D o 3D en función del modelo a simular. El modelo FEA es siempre un modelo tridimensional, por lo que si es 1D o 2D se utilizan elementos, es necesario definir 1 o 2 dimensiones en para ser analizado.

Estas dimensiones están definidas por las propiedades del elemento.

Elementos 1D

Los elementos 1D se utilizan cuando la longitud de la estructura es 8 ~ 10 veces mayor que su ancho y espesor y cuando las cargas externas se aplican solo a las juntas.

Hay 3 tipos de elementos 1D:

  • • Elemento de varilla: solo realizar compresión
  • • Elemento de celosía (barra): realiza tensión y compresión
  • • Elemento de viga: asumir tensión, compresión, cortante
  • y momento

Las propiedades de sección y material deben asignarse para
elementos.

Elementos 2D

Los elementos 2D se utilizan cuando la longitud y el ancho de la estructura es significativamente mayor que su espesor.

Hay diferentes tipos de elementos 2D:

  • • Placa: elemento 2D general
  • • Membrana: no se dobla
  • • Superficie: sin espesor
  • • Deformación plana: la deformación normal a la superficie es 0
  • • Carcasa compuesta: elementos de placa 2D con capas compuestas

Elementos 3D

Es necesario asignar propiedades de espesor y material para elementos

Las propiedades de los elementos 3D solo están presentes para asignar materiales y sistemas de coordenadas de materiales a mallas 3D.

Hay 2 tipos principales de elementos 3D, elementos tetraédricos (4 caras, 4 nodos) y elementos hexaédricos (6
caras, 8 nodos).

Los elementos de segundo orden, también llamados elementos cuadráticos, agregan 1 nodo medio a cada borde.

El cálculo es más preciso para elementos hexaédricos que para elementos tetraédricos. Y es más precisa para elementos de segundo orden porque la función de aproximación será cuadrática en lugar de lineal.

¿Qué es un material Isotrópico, Anisotrópico y Ortotrópico?

Para la ingeniería la clasificación de materiales es fundamental porque gracias a las propiedades que mantiene se le puede asignar una aplicación en específica debido a las características con las cuales se comporta ese material.

Tal es la diferencia entre los materiales Isotrópicos, Ortotrópicos y Anisotrópicos que los hace diferentes uno con otros dependiendo de las propiedades mecánicas y térmicas que los diferencian unos con otros.

Materiales isotrópicos

Los materiales isotrópicos tienen propiedades materiales idénticas en todas las direcciones en cada punto dado. Esto significa que cuando se aplica una carga específica en cualquier punto del eje x, yoz, los materiales isotrópicos exhibirán la misma resistencia, tensión, deformación, módulo de Young y dureza. 

En correlación con la interacción de la luz en la materia, los materiales isotrópicos no dependen de la dirección en la que viaja la luz. Para cada longitud de onda, solo tendrá un índice de refracción único y constante. El índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de fase en un material a través del cual pasa la luz . Por tanto, podemos decir que la velocidad de la luz en materiales isotrópicos no se ve afectada por el curso variable de la irradiación

Un material isotrópico es altamente moldeable y puede tomar cualquier forma. Dado que las propiedades de sus microcomponentes son las mismas en cualquier orientación, su comportamiento también es altamente predecible. Los metales, los vidrios, la mayoría de los líquidos y los polímeros son ejemplos de materiales isotrópicos. 

El vidrio ofrece una amplia gama de aplicaciones. En la industria del embalaje, se utiliza para frascos y botellas en el almacenamiento de alimentos para prolongar la vida útil. También se utiliza como vajilla como vasos, platillos, cuencos y recipientes para alimentos. Se pueden fabricar fachadas de edificios, equipos médicos y varios electrodomésticos para vidrio.

Los metales, por otro lado, además de tener generalmente una resistencia relativamente alta, exhiben una alta resistencia térmica y al desgaste. Todos los objetos que se utilizan a diario emplean una u otra forma de metal. Se utiliza como menaje de cocina, equipo médico, herramientas, implantes, armaduras de construcción, soportes, así como joyería y componentes básicos para máquinas y vehículo.

Materiales anisotrópicos

Los materiales anisotrópicos, también conocidos como materiales «triclínicos», son medios dependientes de la dirección que se componen de estructuras cristalinas asimétricas. En otras palabras, las propiedades mecánicas de los materiales anisotrópicos dependen de la orientación del cuerpo del material. Cada superficie reacciona de manera diferente al aplicar la misma carga a diferentes ejes. Esto implica que si se mide una determinada propiedad mecánica o térmica a lo largo del eje x, las mediciones diferirán al tomarla a lo largo del eje y o el eje z. Además, la concentración y la distribución de átomos son diferentes con respecto a los ejes de referencia. Entonces, a medida que cambia el eje, las medidas también cambian. 

Debido a su estructura interna asimétrica, sus características y comportamientos varían con la dirección de aplicación de la luz. Es decir, produce un rango de índice de refracción para cada longitud de onda en particular. 

Los materiales anisotrópicos se subdividen en tipos, a saber: 

  • Uniaxial : cristaliza en los sistemas de cristal tetra y hexagonal, incluidos los plásticos. Para cada longitud de onda, hay dos índices de refracción extremos.
  • Biaxial : cristaliza en los sistemas de cristal mono, orto y triclínico y normalmente tiene tres índices de refracción que tienen dos extremos opuestos y uno es neutro entre los dos [2]. 

Los ejemplos típicos de materiales anisotrópicos son la madera y diversos compuestos industriales.

os materiales anisotrópicos naturales son a menudo diferentes tipos de madera y roca. La estructura de este tipo de rocas en su mayoría está laminada, mientras que las maderas están reforzadas de forma natural, como se ve a través de la orientación de sus fibras. 

La microestructura en los materiales anisotrópicos generalmente se compone de diferentes capas que están unidas entre sí en materiales naturales o una serie de ingredientes moldeados entre sí. Una de las aplicaciones ejemplares de los materiales anisotrópicos se centra en los compuestos.

Los composites se utilizan a menudo como «preimpregnados», que tienen una forma similar a la de una tela y se utilizan para moldear varias piezas de máquinas. El propio material sirve como resina que refuerza y ​​añade resistencia a cualquier estructura

Physics of Rocks for CO2 reservoir characterisation and monitoring - …

Materiales ortotrópicos

Un material es ortotrópico si sus propiedades mecánicas o térmicas son únicas e independientes en tres direcciones mutuamente perpendiculares. Ejemplos de materiales ortotrópicos son la madera, muchos cristales y metales laminados.

Por ejemplo, las propiedades mecánicas de la madera en un punto se describen en las direcciones longitudinal, radial y tangencial. El eje longitudinal (1) es paralelo a la dirección de la fibra (fibra); el eje radial (2) es normal a los anillos de crecimiento; y el eje tangencial (3) es tangente a los anillos de crecimiento.

¿Qué son los Remaches, cómo se diseñan y cuál es su simbología?

El remache es un método de sujeción y de unión principalmente debido a su simplicidad, seguridad y bajo costo

Básicamente un remache es un pasador de metal dúctil que se inserta a través de barrenos en dos o mas piezas, teniendo los extremos formados encima para sostener las piezas firme mente

Una de las principales cualidades que tienen los remaches es que se les pueden dar diferentes usos tales como unir diferentes piezas de diferentes materiales, así como funcionar como sujetadores, espaciadores y pivote de dos ejes, contacto eléctrico, tope o inserto

Una desventaja del remache es que una vez unida ambas piezas para su mantenimiento se dificulta ya que hay que destruir el remache para realizar el mantenimiento respectivo lo que generaría un maltrato de piezas así como la destrucción del remache

El remachado es esencialmente un proceso de forja, que se ha desarrollado partiendo de un proceso de martillado a mano hasta llegar al método actual de colocación a máquina. El material empleado es acero dulce, es decir, con poco contenido de carbono, característica que favorece el conformado, ya que el material se deforma fácilmente, siendo este tipo de material es fácilmente maleable

El proceso de remachado puede ser realizado en caliente o en frio según el tamaño del remache o roblón, entendiendo por remaches de pequeño tamaño los de diámetro inferior a 12 mm, las operaciones de unión se practican en frio y cuando es superior se realizan calentando previamente el roblón. A esta operación se le llama caldeo. Inicialmente la cabeza de los remaches se conseguía a golpe de martillo, pero actualmente todo esta simplificado por el uso de maquinaria especial. Para realizar el remachado primero se perfora la chapa a unir, se coloca el remache (frío o caliente) en la perforación y se conforma la otra cabeza.

El montaje de la unión remachada se realiza colocando las dos piezas a unir en posición de montaje haciendo coincidir los agujeros de las dos piezas. Seguidamente se introduce el remache y se coloca una pieza denominada sufridera apoyada sobre la cabeza del remache. Esta pieza tiene una cavidad de forma inversa a la cabeza del remache. Posteriormente, con otra pieza denominada estampa se golpea el extremo opuesto del remache, adoptando este la forma de la cavidad de la estampa y produciendo el remachado.

Tipos de remaches

Simbología

Diseño

¿Qué son los Anillos de Retención y cómo se diseñan?

Para la industria los anillos retenedores son elementos indispensables de fijaciones de ejes, bujes, rodamientos, entre otras cosas. En la industria Automotriz este elemento es indispensable para muchas partes que llevan movimiento en el vehículo.

Los anillos de retención son esencialmente vigas delgadas y circulares que
son lateralmente estables y se cargan en flexión pura. Se utilizan varios enfoques de diseño para diseñar anillos para aplicaciones dadas y todas se basan en principios de ingeniería mecánica como la ley de Hooke y el teorema de Castigliano.

Un anillo de retención es útil justo para retener partes de un ensamblaje de manera segura. Se trata de una solución de fijación para los componentes y montajes que van en ranuras, carcasas o ejes, proporcionando un hombro para retener todo un ensamble.

Una de las mejores características de estos productos es que eliminan roscados, taladrados y perforados, así como otras operaciones que requieren los sujetadores tradicionales como tornillos, tuercas, clavijas, pasadores, arandelas y más

Tipos de anillos

Anillos Interiores

Se trata de un anillo que encaja en una ranura. que abarcará el diámetro exterior del anillo y es típicamente contenido en algún tipo de vivienda. Un exterior libre El diámetro generalmente se especifica en los anillos internos.

Anillos Exteriores

Un anillo que encaja en una ranura. que abarcará el diámetro interior del anillo y normalmente se utiliza en algún tipo de eje. Un diámetro interior libre es generalmente especificado en anillos externos.

Diseño de Anillos

Los parámetros generales a considerar son los siguientes

  • Diámetros de anillo de .500 pulg. A 24.000 pulg. (12,7 mm a 610 mm) se puede producir en st
  • 181/5000Una buena regla general es ± .010 pulg. (0.25 mm) por cada 1.000 pulg. (25,4 mm) de diámetro. La excepción son los anillos por debajo de 1.500 pulg. (38,1 mm) que debe permanecer en ± 0,15 pulg. (0,38 mm).
  • La tolerancia del espesor del anillo debe ser de ± 0,002 pulg. (0,05 mm). Para mantener una tolerancia controlada estadísticamente de ± 0,001 pulg. (0,025 mm), se requiere rectificado secundario agregando un gasto significativo.
  • La tolerancia del ancho radial de la sección del anillo de la tolerancia debe ser de ± 0,004 pulg. (0,102 mm) mínimo.
  • Flatness: La hélice libre máxima debe ser igual al anillo máximo
    grosor. Las tolerancias del plato se especifican generalmente como 0,005 pulg. (0,13 mm) sobre el grosor máximo de la sección del material cuando se mide bajo placas paralelas que ejercen una carga de 10 lb (4,5 kg).

¿Qué son los Resortes Helicoidales y cómo se diseñan?

Los resortes Helicoidales son muy utilizados en la Industria automotriz para absorber las vibraciones del camino, son fundamentales en la suspensión automotriz, pero no solamente tiene esas aplicaciones si no en otros lugares podemos encontrarlas como en palancas, frenos, transmisiones , motores etc.

Resortes Helocoidales

Se utilizan para resistir las fuerzas de compresión aplicadas y/o para
almacenar energía. Tienen la configuración de resorte más común y se encuentran en muchas aplicaciones como la automotriz, aeroespacial y entre otras. La forma más común del resorte de compresión es un resorte cilíndrico hecho de alambre redondo, se producen muchas otras formas.

El diámetro exterior, el diámetro interior y el diámetro medio se utilizan para describir dimensiones del resorte de compresión helicoidal. El diámetro medio es igual a la suma de O.D

I.D. dividido por dos, y se emplea en los cálculos de diseño de resortes para tensión y deflexión. El O.D. se especifica para resortes que operan en una cavidad, mientras que el I.D. se especifica para resortes que operan sobre una varilla, asiento o eje. Mínimo
La holgura diametral entre el resorte y la cavidad o varilla es:

0.05D – cuando Dc es mayor que 13 mm (0.512 «)
0.10D – cuando Dc es menor de 13 mm (0.512 «)
Dc es el diámetro de la varilla o cavidad.

El diámetro aumenta cuando se comprime un resorte. Aunque el aumento de El diámetro suele ser pequeño, debe tenerse en cuenta cuando los espacios mínimos son establecido. El aumento de diámetro es función del paso inicial del resorte y puede estimarse a partir de la siguiente ecuación donde p = paso.

Número de vueltas

El número total de vueltas debe especificarse como número de referencia. Para muelles con extremos cuadrados, el número total de bobinas menos dos es el número de bobinas activas. Hay algo de actividad en las bobinas terminales, pero durante la deflexión algo de material activo entra en contacto con las bobinas de los extremos y se vuelve inactivo

Un resorte de compresión helicoidal se puede enrollar hacia la izquierda o hacia la derecha

Materiales de resortes

¿Qué son las bandas/correas transmisoras de potencia y cómo se diseñan?

Las bandas o correas son componentes flexibles en tranmision de potencia, generalmente empleada en todas las industrias pero una de sus principales sectores en el cual las vamos a poder encontrar son en la industria automotriz para tomar la sincronía de los motores como una banda de distribución.

Estos elementos son utilizados para transmitir movimiento en componentes como compresores, alternadores, bombas de agua, bombas de liquido de dirección e inclusive elementos más complejos como un supercargador.

Las bandas son elementos que se encuentran montados en poleas y tensores los cuales en conjunto hacen que se genere un movimiento generando una transmision de un mecanismo en especifico

Las bandas deben soportar altas temperaturas, así como soportar tensiones, torques elevados, altas revoluciones por minuto, así como soportar las condiciones climáticas a las que estén sometidas hablando de temperatura y presión.

Cabe destacar que un sistema de transmision por bandas es bastante bueno y eficiente, así como su costo es más barato que un sistema de engranes cadenas pero tiene una desventaja, que su mantenimiento suele ser económico pero en cierto punto continuo debido a las propiedades del material que empieza a fisurarse y presentar holguras

Tipos de bandas

Bandas planas

Nos brindan una flexibilidad, absorción correcta de vibraciones así como una transmision eficiente a altas velocidades de giro (RPM), estas tienen la caracaterística de estar básicamente en poleas realetivamente pequeñas pueden ser empalmadas o conectadas para funcionamiento sinfin

Tiene una eficiencia del 98% acercándose mucho a los mecanismos por engranajes

Bandas en v

Son las más empleadas en la industria ya que sus características de ñas bandas en V funcionan mejor en velocidades que oscilan entre los 1500 a 6000 ft/min (8 a 30 m/s), sin embargo funcionan gasta 10,000 ft/min (50m/s)

Composición y Propiedades de materiales para bandas

Diseño de bandas

Cuando se emplea una transmisión de banda
abierta, los ángulos de contacto se determinan
mediante

Diseño de poleas en V

¿Qué son los engranes de Piñón y cremallera y cómo se diseñan?

Los sistrmas de engranes de íñon y cremallera se utilizan para convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal. Una cremallera tiene dientes rectos cortados en una superficie de una sección cuadrada o redonda de la barra y funciona con un piñón, que es un engranaje cilíndrico pequeño que se engrana con la cremallera.

En general, la cremallera y el piñón se denominan colectivamente «cremallera y piñón». Hay muchas formas de usar engranajes. Por ejemplo, como se muestra en la imagen, se usa un engranaje con la cremallera para girar un eje paralelo.

Si la aplicación requiere una larga longitud que requiere múltiples cremalleras en serie, tenemos bastidores con las formas de los dientes configuradas correctamente en los extremos. Estos se describen como «cremalleras con extremos mecanizados». Cuando se produce una cremallera, el proceso de corte de dientes y el proceso de tratamiento térmico pueden hacer que intente salir de la realidad. Podemos controlar esto con prensas especiales y procesos correctivos.

Hay aplicaciones en las que la cremallera es estacionaria, mientras el piñón atraviesa y otras donde el piñón gira sobre un eje fijo mientras la cremallera se mueve. El primero se usa ampliamente en sistemas de transporte, mientras que el segundo se puede usar en sistemas de extrusión y aplicaciones de elevación / descenso.

Como elemento mecánico para transferir el movimiento rotativo a lineal, las cremalleras de engranajes a menudo se comparan con los husillos de bolas. Hay ventajas y desventajas para usar cremalleras en lugar de tornillos de bola. Las ventajas de una cremallera son su simplicidad mecánica, gran capacidad de carga y sin límite de longitud, etc. Sin embargo, una desventaja es la reacción. Las ventajas de un husillo de bolas son la alta precisión y menor holgura, mientras que sus defectos incluyen el límite de longitud debido a la desviación.

La cremallera y los piñones se utilizan para mecanismos de elevación (movimiento vertical), movimiento horizontal, mecanismos de posicionamiento, topes y para permitir la rotación sincrónica de varios ejes en maquinaria industrial en general. Por otro lado, también se utilizan en sistemas de dirección para cambiar la dirección de los automóviles. Las características de los sistemas de piñón y cremallera en la dirección son las siguientes: estructura simple, alta rigidez, pequeña y ligera, y excelente capacidad de respuesta. Con este mecanismo, el piñón, montado en el eje de dirección, se engrana con una cremallera de dirección para transmitir el movimiento giratorio posteriormente (convirtiéndolo en movimiento lineal) para que pueda controlar la rueda. Además, la cremallera y los piñones se utilizan para otros fines, como juguetes y puertas laterales deslizantes.

Diseño y fórmulas

En el sector atomotriz

El mecanismo de dirección se utiliza para cambiar la dirección de los automóviles y se clasifican principalmente en tipos de cremallera y piñón.

De estos dos, el mecanismo de dirección tipo piñón y cremallera se ha convertido en la corriente principal utilizada en muchos automóviles pequeños. Su construcción es simple con otras características como peso ligero, alta resistencia, baja fricción, capacidad de respuesta superior, etc.

El mecanismo de dirección de tipo cremallera y piñón consiste en un piñón unido a la punta del eje de dirección en el que está montado el volante. El piñón está engranado con una cremallera para que el movimiento del mango gire el piñón que a su vez mueve la cremallera lateralmente. La rueda se mueve hacia la izquierda y hacia la derecha a través del sistema de tirantes conectados a los extremos del bastidor.

¿Qué son las Cadenas de Transmisión y cómo se diseñan para la industria Automotriz?

Los sistemas de transmisión por cadena se emplean para transmitir movimiento entre dos ejes paralelos que se encuentran alejados entre sí tal es el caso de las cadenas de distribución de motor que une el árbol de levas con el cigüeñal mediante el movimiento de los sprockets de los ejes del cigüeñal y árbol de levas y este movimiento lo permite en sincroniza gracias a la cadena que esta fabricada con fundiciones de acero gris así como acero fundido

Las transmisiones por cadena son menos sensibles a la suciedad y a la falta de mantenimiento. que los engranajes y otras unidades, también se pueden usar en altas temperaturas de funcionamiento Las cadenas de rodillos de acero se utilizan en todo Ingeniería. Se utilizan en la fabricación de máquinas herramientas, en la construcción de vehículos y motores.

Las ventajas que tienen las cadenas es que pueden tener distancias ilimitadas entre los centros de los ejes, así como un tamaño reducido y facilidad de ensamblaje, flexibilidad así como soportar altas temperaturas de operación y presión

Componentes

Tipos de cadenas

Medidas de cadenas

Diseño

La forma de las ruedas de cadena está determinada por el tamaño de la cadena, número de dientes y el par a transmitir.

Ruedas con los cubos permiten la transmisión de un par más alto, mientras que la placa las ruedas solo pueden usarse para la transmisión de pares más pequeños.

Cálculo de velocidad de cadena


Dimensiones de cadenas automotrices

¿Qué es el acabado superficial y cuál es su simbología?

El acabado superficial en la ingeniería es medible y tiene una simbología peculiar en el cual conforme al proceso de manufactura al cual se someta la pieza tendrá ciertas especificaciones de calidad de superficie que deberá cumplir como producto final.

Por lo tanto deben de tener una tolerancia, estas especificaciones son puestas en los planos de trabajo que delimitan cuales serán los parámetros y limites que deberá tener la superficie de la pieza ya terminada algunos conceptos básicos son:

Las rugosidades son irregularidades de paso en las superficies mecanizadas, debido a la acción cortantes de de los dientes de las herramientas.

La unidad de rugosidad es la micra (1 micra= 1 µm = 0,001 mm). Se mide a través de unos instrumentos electrónicos llamados rugosímetros (mecánicos, ópticos, eléctricos y electrónicos). Esta rugosidad debe estar definida en los distintos planos constructivos de la piezas, pero no se hace de forma numérica, sino utilizando unos signos y valores numéricos.

Las ondulaciones son irregularidades mas espaciadas y pueden producirse por flexión de la máquina herramienta o de la pieza por vibraciones.

Proporción de los símbolos

El símbolo gráficos y sus componentes debe dibujarse de acuerdo con Norma UNE 1 037-83 ampliada con la ISO 1302-2002. El símbolo básico está formado por dos trazos desiguales inclinados aproximadamente 60º con relación a la línea que representa la superficie considerada

Simbología

Tolerancia de mecanizado

Dirección de mecánizado

Tabla de Valores Ra

Esta medida se indica en los planos constructivos de las piezas mediante signos y valores numéricos, de acuerdo a la normas de calidad existentes, que varían según la región geográfica

En la tabla, se recogen los valores de la rugosidad Ra(valor de la rugosidad media) relacionados con la designación correspondiente (clase de rugosidad) y los signos antiguos para su representación

Indicación de planos de fabricación

¿Qué son los Grados de Libertad en los marcos de referencia Datum? – GD&T

Para el desarrollo de Marcos de Referencia Datum en GD&T encontrarémos referencias muy importantes como son los Grados de Libertad. Todas las partes tienen seis grados de libertad, tres translacionales y tres rotacionales, el cual puede ser constreñido o restringido por referencias de característica datum en un marco de control de característica.

Los tres grados translacionales de libertad son descritos como X, Y, y Z. Los tres grados rotacionales de libertad son descritos como u, v, y w.

NOTA: En el significado esta porción de algunas figuras en este Estándar, los grados de libertad transnacional y rotacional son anotados tal como en las

GRADOS DE LIBERTAD CONSTREÑIDO POR CARACTERISTICAS DATUM PRIMARIOS SIN TOMAR EN CUENTA EL LIMITE (BOUNDARY) DE MATERIAL

La relación entre la característica datum primaria y su característica datum simuladora constriñe o restringe los grados de libertad de acuerdo a la condición límite (Boundary) de material aplicada a la característica datum en el marco de control de la característica. El simulador de característica datum restringe el movimiento de la característica datum y establece el datum o datums.

Aunque colecciones de características pueden ser usados para establecer un datum simple, para simplicidad, Los grados de libertad constreñidos o restringidos dependen de ya sea que la característica datum referenciada como una característica datum primaria, secundaria o terciaria.

Los siguientes datums primarios son derivados desde las características datums asociadas simuladoras:

  • (a).- una característica datum planar (nominalmente plano) establece una característica datum simuladora que crea un datum plano y constriñe tres grados de libertad (uno de translación y dos rotaciones).
  • (b).- un ancho como una característica datum (dos superficies paralelas opuestas) establece una característica datum simuladora que crea un plano central datum y res-tringe o constriñe tres grados de libertad (una translación y dos rotaciones).
  • (c).- una característica datum esférica establece una característica datum simuladora que crea un punto centro datum y constriñe o restringe tres grados de libertad translacionales.
  • (d).- una característica datum cilíndrica establece una característica datum simuladora que crea un eje datum (línea) y constriñe o restringe cuatro grados de libertad (dos translacionales y dos rotaciones).
  • (e).- Una característica datum de forma cónica establece una característica datum simuladora que crea un eje datum y un punto datum y constriñe o restringe cinco grados de libertad (tres translaciones y dos rotaciones).
  • (f).- una característica datum o forma lineal extruida establece una característica datum simuladora que crea un plano datum y un eje datum y constriñe o restringe cinco grados de libertad (dos de translación y tres rotaciones).
  • (g).- un datum característico complejo establece una característica datum simuladora que crea un plano datum, punto datum, y un eje datum y constriñe o restringe seis grados de libertad (tres translaciones y tres rotaciones).

GRADOS DE LIBERTAD CONSTREÑIDOS DE UNA PARTE

Cuando las características datum son referenciadas en un marco de control de característica, la parte es restringida o constreñida en rotación y translación relativa a la característica datum simuladora aplicable en el orden especificado de precedencia con modificadores aplicables que establece el marco de control de característica. Esto define las relaciones geométricas que existe entre las zonas de tolerancia geométrica y el marco de referencia datum.

Los simuladores de característica datum son usados para asociar las características datum y los datums. Esto constriñe o restringe el movimiento (grados de libertad) entre la parte y el marco de característica datum asociado.

¿Qué es un Marco de Control y cómo funciona? – GD&T

Los marcos de control son elementos de identificación y tolerancia en forma de casillas que se localizan en los planos de fabricación en donde en cada casilla viene un simbolo y/o una especificación para el segmento en el cual se coloca

En la ingeniería el GD&T es muy importante para tener una fabricación optima de la pieza sin errores y la introducción de los marcos de control es una herramienta importante para las especificaciones de la pieza

Marco de control de característica es un rectángulo dividido en compartimentos conteniendo el símbolo de característica geométrica seguido por el valor de la tolerancia o descripción, modificadores y cualquier referencia de característica datum aplicable. Cuando sea aplicable, la tolerancia es precedida por el símbolo de diámetro o diámetro esférico y seguido por un modificador de condición de material.

Cuando una tolerancia geométrica es relacionada a un datum, esta relación es indicada metiendo la letra de la característica datum de referencia en un compartimento seguido por la tolerancia. Cuando sea aplicable, la letra de referencia de característica datum es seguida por un modificador de límite (Boundary) de material.

Cuando un datum es establecido por dos o más características datum (ejemplo, un eje establecido por dos características datum) todas las letras de característica datum de referencia, separadas por un guión, son metidas en compartimento simple. Cuando sea aplicable, cada letra de característica datum de referencia es seguida por un modificador de límite (Boundary) de material.

Marco de Control de Característica Incorporando Dos o Tres Características Datum de Referencia

Donde más de un datum es requerido, las letras de la característica datum (cada una seguida por un modificador límite (Boundary), cuando sea aplicable) son metidos en compartimentos separados en el orden deseado de precedencia, desde izquierda hacia la derecha. Las letras de característica datum de referencia no necesitan estar en orden alfabético en el marco de control de característica

Marco de Control de Característica Compuesta

Para un marco de control de característica contiene una sola entrada de un símbolo de característica geométrica (posición o perfil) seguida por cada tolerancia y requerimiento de datum uno arriba del otro.

Marco de Control de Característica Combinado y Símbolo de Característica Datum

Cuando una característica o patrón de características controladas por una tolerancia geométrica también sirve como una característica datum, el marco de control y el símbolo de característica datum puede ser combinada

El símbolo de característica datum puede estar adjunto al marco de control de característica. En el ejemplo de tolerancia posicional, una característica es controlada para posición en relación a los datums A y B, e identificada como característica datum C.

Para el caso de tolerancias proyectadas es decir; cuando una tolerancia posicional o de orientación es especificada como una zona proyectada de tolerancia, el símbolo de zona proyectada de tolerancia es colocado en el marco de control de característica junto con la dimensión indicando la mínima altura de la zona de tolerancia. Esta seguirá la tolerancia establecida y cualquier modificador.

Cuando se necesite aclarar, la zona proyectada de tolerancia será indicado con una línea de cadena, y la altura mínima de la zona de tolerancia es especificada en una vista del dibujo. La dimensión de la altura puede entonces ser omitida desde el marco de control de característica.

Colocación del Marco de Control de Característica

Un marco de control de característica está relacionado a una característica considerada por uno de los siguientes métodos y como es descrito en la

  • (a).- localizando el marco abajo o adjunto una nota con una guía dirigida o dimensión pertinente respecto a la característica.
  • (b).- adjuntar una guía desde el marco apuntando a la característica.
  • (c).- Adjunto a un lado, esquina, o un final del marco respecto a una línea de extensión desde la característica, proveyendo esta una superficie plana.
  • (d).- Adjunto a un lado, esquina, o un final del marco respecto a una extensión de la línea de dimensión pertinente al tamaño de la característica.
  • (e).- colocando una nota, carta, o el bloque general de tolerancia.

¿Qué es la fuerza de impacto y cómo se calcula?

Las fuerzas de impacto actúan sobre objetos que caen golpeando el suelo, chocando automóviles y similares. La energía cinética dinámica de un objeto en movimiento, como una bola que cae o un automóvil, se puede expresar como

E = 1/2 mv 2                (1)

dónde

  • E = energía cinética (dinámica) (J, ft lb)
  • m = masa del objeto (kg)
  • v = velocidad del objeto (m / s, ft / s)

En un impacto, como un accidente automovilístico, el trabajo realizado por la fuerza del impacto que ralentiza un objeto en movimiento a lo largo de una distancia al deformar la zona de deformación se puede expresar como

W = F promedio s (2)

dónde

  • W = trabajo realizado (J, ft lb)
  • avg = fuerza de impacto promedio durante la deformación (N, lb f )
  • s = distancia de deformación, zona de deformación (m, ft)

Cuando una zona de deformación se deforma en un accidente automovilístico, la fuerza de impacto promedio está diseñada para ser lo más constante posible.

En un impacto donde el objeto no se deforma , el trabajo realizado por la fuerza del impacto que ralentiza el objeto en movimiento equivale al trabajo realizado por una fuerza de resorte , y puede expresarse como

W = 1/2 F máx s     

    = 1/2 ks 2                (2b)

dónde

  • W = trabajo realizado (J, ft lb)
  • max = fuerza máxima al final de la deformación (N, lb f )
  • k = constante de resorte
  • s = distancia de deformación (m, ft)

En un accidente automovilístico, la energía dinámica se convierte en trabajo y las ecuaciones 1 y 2 se pueden combinar para

avg s = 1/2 mv 2                 (3)

La fuerza de impacto promedio se puede calcular como  

Promedio de F = 1/2 mv 2 / s (3b)

La distancia de disminución de la deformación se puede calcular como

s = 1/2 mv 2 /  F promedio                (3c)

¡Nota! – La distancia de disminución de la deformación es muy importante y la clave para limitar las fuerzas que actúan sobre los pasajeros en un accidente automovilístico.

Ejemplo: accidente automovilístico

Un automóvil con una masa de 2000 kg conduce con una velocidad de 60 km / h (16,7 m / s) antes de chocar contra un muro de hormigón macizo. El frente del automóvil impacta 0.5 m (la distancia de deformación).

La fuerza de impacto se puede calcular como

  • máx  = 1/2 (2000 kg) (16,7 m / s) 2 / (0,5 m) 
  •    = 558 kN

Tenga en cuenta que la fuerza de gravitación (peso) que actúa sobre el automóvil es solo

  • w = mg
  •   = (2000 kg) (9.81 m / s 2 )
  •   = 19,6 kN

¡El impacto crea una fuerza 28 veces la gravedad!

Fuerza de impacto de un objeto que cae

La energía dinámica en un objeto que cae en el momento del impacto cuando toca el suelo se puede calcular como

  • E = F peso h
  •    = ma g h (4)

dónde

  • peso = fuerza debida a la gravedad – o peso (N, lb f )
  • g = aceleración de gravedad (9.81 m / s 2 , 32.17405 pies / s 2 )
  • h = altura de caída (m)

Si la energía dinámica de la caída se convierte en trabajo de impacto, las ecuaciones 2 y 4 se pueden combinar para

avg s = ma g h (5)

La fuerza de impacto se puede expresar como  

avg = ma g h / s (5b)

La distancia de disminución de la deformación se puede expresar como

s = ma g h / F promedio                 (5c)

Ejemplo: un automóvil que cae

El mismo automóvil que el anterior cae desde una altura de 14.2 my choca en la zona de deformación con la parte delantera hacia abajo sobre una enorme pista de concreto. El frente impacta 0.5 m (distancia de desaceleración) como arriba. La fuerza de impacto se puede calcular como

Promedio F = (2000 kg) (9.81 m / s 2 ) (14.2 m) / (0.5 m)

   = 558 kN

¡Nota! – ¡un accidente automovilístico en 90 km / h (25 m / s) se compara con una caída de 32 m !

Ejemplo: una persona que cae de una mesa

Una persona con un peso (fuerza gravitacional) de 200 lb (lb f ) cae desde una mesa de 4 pies de altura.

La energía del cuerpo que cae cuando toca el suelo se puede calcular usando (4) como

  • E = (200 lb f ) (4 pies)
  •    = 800 pies lb

El impacto en un cuerpo humano puede ser difícil de determinar, ya que depende de cómo el cuerpo toque el suelo, qué parte del cuerpo, el ángulo del cuerpo y / o si se usan las manos para proteger el cuerpo, etc. 

Para este ejemplo, usamos una distancia de impacto de 3/4 de pulgada (0.0625 pies) para calcular la fuerza de impacto:

  • Promedio de F = (800 pies lb) / (0.0625 pies)
  •   = 12800 lb f

En unidades métricas – persona con peso 90 kg, distancia de caída 1,2 my distancia de impacto 2 cm :

  • E = (90 kg) (9.81 m / s 2 ) (1.2 m)
  •    = 1059 J
  • Promedio de F = (1059 J) / (0.02 m)
  •    = 53 kN

¿Qué es el Circulo de Kamm y cómo funciona?

Básicamente en dinámica del vehículo el Círculo de Kamm es una representación gráfica para comprender las cargas que un neumático puede estar sometido. En él se representan las fuerzas longitudinales, y por otro lado las laterales. La resultante de las dos fuerzas debe quedar en todo momento dentro del círculo que nos da el agarre disponible para que no pierda adherencia.

Para mantener la estabilidad se debe cumplir que la suma de la fuerza de tracción y la fuerza de guiado (llamada fuerza resultante) no supere nunca el límite de adherencia de los neumáticos.

Dicho límite se representa mediante el círculo de Kamm.
Si alguna de las fuerzas sobrepasa el círculo de Kamm, el vehículo se comportará de forma inestable

En aquellas situaciones en que se quiere acelerar pero alguna o todas las ruedas motrices tienen una fuerza de adherencia baja, las ruedas patinan y es necesario modificar la fuerza de tracción, para que se mantenga dentro del círculo de Kamm, independientemente del motivo por el que resbalan, hielo, arena, etc.

El vehículo no avanzará correctamente hasta que la fuerza resultante esté comprendida dentro del círculo de Kamm. Sólo así se logra que el vehículo supere de forma estable y segura esa situación.

Otra situación también delicada es el deslizamiento lateral de una o varias ruedas cuando el vehículo derrapa, ya sea en recta o en curva.
En estos casos la fuerza de guiado lateral es tan elevada que repercute en la fuerza resultante, ya que supera el límite de adherencia del neumático, todo ello a pesar de que la fuerza de tracción sí que está dentro del círculo de Kamm.

Para recuperar la estabilidad en el vehículo es necesario lograr que la fuerza lateral disminuya, hasta el punto de que la fuerza resultante quede
dentro del círculo.

Dato Histórico

Esta teoría sobre las fuerzas transferibles del neumático a la superficie de la carretera se remonta a Wunibald Kamm. Después de varios años de actividades en Daimler y otras industrias, fundó el Instituto de Investigación de Ingeniería Automotriz y motores de aeronaves en la Universidad Técnica de Stuttgart, como fue nombrado en la década de 1930. Más tarde, este instituto con el primer túnel de viento para el tamaño completo del vehículo fue asumido por Daimler-Benz y desarrollado.

¿Qué es la dinámica del vehículo y cuáles son sus conceptos básicos?

Un automóvil al circular por las calles es sometido a distintos factores como el frenado el giro de ruedas y la aceleración esto produce un gran número de fuerzas

Si la suma de todas las fuerzas es cero, significa que está en reposo. Si es diferente de cero, estará en movimiento.
Todas estas fuerzas varían en función de una magnitud física denominada aceleración, que es la que modifica la velocidad y dirección de cualquier objeto.

En el momento en que se supera el número de fuerzas se producen derrapajes, bloqueo de ruedas e incluso puede ocasionar que el vehículo pierda el control y se salga del camino.

Fuerzas sobre las ruedas

Las fuerzas que intervienen en las ruedas al conducir son las siguientes:

  • Fuerza de tracción es producida por el motor y genera el movimiento.
  • Fuerzas de guiado lateral, responsables de conservar la direccionabilidad del vehículo.
  • Fuerza de adherencia depende del peso que recae sobre la rueda.
  • Fuerza de frenado, que actúa en dirección contraria al movimiento de la rueda. Depende de la fuerza de adherencia y del coeficiente de rozamiento entre la calzada y la rueda.

La unidad de medida resultante es el Newton (N).

Fuerzas que intervienen en el vehículo

Cuando el vehículo esta en marcha es sometido a las mismas fuerzas mencionadas sólo que en diferente proporción en cada rueda y esto va a depender de la distribución del peso y las condiciones del camino por el cual este circulando cada rueda

Al frenar, la carga del vehículo recae con mayor intensidad en el eje delantero (cabeceo), o en el caso de una curva la carga se apoya en mayor proporción en las ruedas exteriores que en las interiores (balanceo).

La suma de todas las fuerzas que provocan el giro del vehículo sobre su eje de geometría vertical aplicadas en cualquier punto se denominan pares de viraje.
Se entiende como par el efecto que se produce al aplicar una fuerza sobre un brazo de palanca respecto a un punto de giro, denominado eje de geometría. Este es el concepto del par de apriete de un tornillo.

Un par de viraje muy conocido en el vehículo se produce al bloquearse una de las ruedas traseras durante una curva; este hecho provoca un par de viraje que ocasiona el derrape del vehiculo. Lo mismo sucede con el aire lateral en autopistas, hecho especialmente acentuado en los camiones

Subviraje y Sobreviraje

La trayectoria no es más que el espacio recorrido por un móvil durante un período de tiempo.

Para la conducción estable la trayectoria trazada por el conductor hace que el vehículo tome dicho trazo. Cuando se traza una curva por encima del límite estable, el comportamiento puede ser de dos tipos: subviraje o sobreviraje.

El subviraje es la desviación del vehículo por la parte exterior de la trayectoria. Consecuencia de que le influye un par de viraje que disminuye la guiabilidad. Ocurre con frecuencia en curvas en las que súbitamente aparece hielo o grava y las ruedas deslizan

En el sobreviraje el vehículo tiende a tomar la curva excesivamente cerrada, desviándose de la trayectoria por la parte interior. En este caso el par de viraje resultante es de sentido contrario. Aparece en aquellas situaciones en que los frenos posteriores se bloquean con facilidad y el piso está resbaladizo.

En el caso de producirse en rectas y por encima del límite estable, se producen unas fuerzas laterales que impiden que el vehículo siga una trayectoria recta.

¿Cómo calcular la fuerza de tracción de un automóvil?

La fuerza de tracción entre la rueda de un automóvil y la superficie se puede expresar como

  • F = μ t W
  •    = μ t ma g   (1)

dónde

  • F = esfuerzo de tracción o fuerza que actúa sobre la rueda desde la superficie (N, lb f )
  • μ t = coeficiente de tracción – o fricción – entre la rueda y la superficie
  • W = peso o fuerza vertical entre la rueda y la superficie (N, lb f ) )
  • m = masa en la rueda (kg)
  • g =  aceleración de la gravedad (9.81 m / s 2 , 32.17405 pies / s 2 )

Coeficientes de tracción para neumáticos normales

SuperficieCoeficiente de tracción
– μ t –
Hielo mojado0.1
Hielo Seco / Nieve0.2 0.2
Arena suelta0.3 – 0.4
Arcilla seca0.5 – 0.6
Grava laminada en húmedo0.3 – 0.5
Grava laminada en seco0.6 – 0.7
Asfalto mojado0.6
Hormigón mojado0.6
Asfalto seco0.9
Hormigón seco0.9

Ejemplo: fuerza de tracción en un automóvil que acelera

La fuerza de tracción máxima disponible de una de las dos ruedas traseras en un automóvil con tracción trasera, con una masa de 2000 kg distribuida equitativamente en las cuatro ruedas, sobre asfalto mojado con un coeficiente de adhesión de 0.5 , se puede calcular como

  • una_rueda = 0.5 ((2000 kg) (9.81 m / s 2 ) / 4)
  •   = 2453 N

La fuerza de tracción de ambas ruedas traseras.

  • ambas ruedas = 2 (2452 N)
  •      = 4905 N

¡Nota! – que durante la aceleración, la fuerza del motor crea un momento que intenta rotar el vehículo alrededor de las ruedas motrices. Para un automóvil con tracción trasera, esto es beneficioso por una mayor fuerza vertical y una mayor tracción en las ruedas motrices. 

Para un automóvil con tracción delantera, la fuerza de tracción se reducirá durante la aceleración. 

La aceleración máxima del automóvil en estas condiciones se puede calcular con la Segunda Ley de Newton como

  • un auto = F / m
  •    = (4904 N) / (2000 kg)
  •    = 2,45 m / s 2
  •    = (2.45 m / s 2 ) / (9.81 m / s 2 )
  •    = 0.25 g

dónde

un automóvil = aceleración del automóvil (m / s 2 )

El tiempo mínimo para acelerar de 0 kmh a 100 kmh se puede calcular como

  • dt = dv / a car    
  •   = ((100 km / h) – (0 km / h)) (1000 m / km) (1/3600 h / s) / (2.4 m / s 2 )
  •   = 11.3 s

dónde

  • dt = tiempo utilizado (s)
  • dv = cambio en la velocidad (m / s)

¿Qué son las mangas/bosses en diseño de plásticos?

Las mangas/bosses generalmente están diseñados para aceptar insertos, tornillos autorroscantes, pasadores de accionamiento, etc., para su uso en el montaje o montaje de piezas.

Evite mangas/bosses independientes siempre que sea posible. Las mangas/bosses deben estar unidos a las paredes o costillas por medio de costillas o refuerzos para la estabilidad estructural

Reglas de manga/bosses

  • El D.O. de la maga idealmente debería ser 2.5 veces el diámetro del tornillo para aplicaciones de tornillos autorroscantes.
  • Normalmente el diámetro exterior de la manga es 2 veces la dimensión del diámetro interior
  • El espesor de la pared en base a la manga/bosses deberá ser 60% o menos del espesor nominal de la pared más de lo especificado creará espesores masivos que incrementarán el ciclo de producción y costos
  • La altura de la manga no deberá exceder 3 veces la mencionan del diámetro exterior
  • La manga/bosses deberá contener radios en su exterior de la base en donde se intersecta con la pared. El radio deberá ser entre 25 y 50% del espesor de la pared y el radio mínimo es de 0.381mm
  • El diámetro interior deberá tener radios en el fondo de la manga con la dimensión mínima de radio de 0.254mm
  • El ángulo de salida en el diámetro exterior tendrá como mínimo 1/2°
  • El ángulo de salida en el diámetro interior tendrá como mínimo 1/4°
  • Mangas cerca de paredes deberá estar a una distancia mínima de 3.175 entre manga y pared
  • La distancia mínima entre dos mangas juntas deberá ser 2 veces el espesor de la pared nominal
  • La manga/bosses deberá tener un diámetro mayor en la entrada para permitir que el tornillo pueda entrar y centrarse con facilidad, este diámetro deberá ser entre 0.5mm a 0.8mm

La posición de manga/bosses y como se diseña es portante para el diseño robusto, tal como se muestra en la siguiente imagen

Radios de y longitudes de perno formador del diámetro interno de la manga/bosses

¿Qué es la linea de partición en diseño de plásticos?

La linea de partición, son fundamental para el diseño de piezas plásticas, es donde se partirá la geometría del diseño para expulsarlo del molde, es decir donde el acero del molde se abrirá y expulsará la pieza plástica, para ello es importante delimitar la linea de partición, para ello muchos softwares como solidworks cuentan con un módulo de inyección de plásticos para delimitar correctamente la linea de partición

Es importante tener en cuenta la linea de partición porque puede afectaar el desempeño de diseño de:

  • Ángulos de Salida
  • Espesor de paredes
  • Requerimientos cosméticos
  • Gometría negativa u opuesta al ángulo de salida
  • Costo del molde
  • Costo de componentes

La linea de partición dejará un pequeño escalón de 0.05mm hasta 0.15mm, esto va a de pender de las características de construcción del molde

Si es crítico como el caso de una flecha, se podrá poner un pequeño plano de 0.15 mm a 0.25 mm para evitar interferencias provocadas por la linea de partición

¿Qué es un engrane cónico y cómo se diseña?

Los engranes cónicos son empleados comúnmente para transmision de potencia entre dos arboles cuyos ejes se cortan, Los ángulos pueden cortarse a cualquier ángulo, el más empleado es el de 90°.

Son muy parecidos a los conos rodantes que tienen el mismo ápice. Los dientes son de la misma forma que la de los dientes de engranes rectos, pero son un poco más delgados hacia el ápice del cono.

La ventaja de esto es que muchos términos de ángulos rectos aplica también para engranes cónicos

Fórmulas de trabajo de engranes cónicos

¿Qué es un Engranaje Helicoidal y cómo se diseñan?

Los engranajes helicoidales y cónicos-helicoidales están diseñados para aplicaciones difíciles tales como los transportadores en la minería, plantas papeleras, extrusoras, coladas continuas o grúas de puertos.

Estos engranajes deben proporcionar un alto nivel de fiabilidad operativa en condiciones difíciles, como entornos calientes, húmedos y polvorientos, a velocidad muy baja y con cargas pesadas. El reto consiste en mejorar el rendimiento, haciendo posible al mismo tiempo una producción modular rentable.

Los engranajes helicoidales ofrecen un refinamiento sobre los engranajes rectos. Los bordes de los dientes no son paralelos al eje de rotación, pero están posicionados en angulo. Ya que el engranaje es curvo, este angulo causa que la forma del diente pertenezca al segmento de una hélice. Engranajes helicoidales pueden ser acoplados en paralelo u orientación cruzada. La primera se refiere a cuando los ejes están en paralelo; esta es la orientación mas común. En la segunda, los ejes no son paralelos.

Para dientes en angulo se acoplan de manera mas gradual que los engranajes de diente recto lo que causa una operación mas suave y sin ruido.

En engranajes helicoidales paralelos, cada par de dientes hace contacto en un solo punto del engranaje; una curva móvil de contacto crece gradualmente a lo largo de la cara del diente hasta un cierto máximo después del cual disminuye hasta terminar contacto en un solo punto en el lado opuesto.

En engranajes rectos los dientes se acoplan súbitamente en una línea de contacto a lo largo de todo el ancho lo que causa stress y ruido. Engranajes rectos generan un sonido característico a altas velocidades y no pueden soportar tanta torsión como los engranajes helicoidales.

Mientras que engranajes de ángulo recto son usados en aplicaciones de baja velocidad y situaciones donde el control de ruido no es un problema, el uso de engranajes helicoidales es indicado cuando la aplicación requiere alta velocidad o gran transmisión de potencia.

Angulo

El ángulo β que forma el dentado con el eje axial deriva de la hélice, es importante considerar que el ángulo tiene que se igual para las dos ruedas que engranan pero de orientación contraria.

El valor se establece de acuerdo con la velocidad que tenga la transmisión:

  • Velocidad lenta: β = 5° a 10°.
  • Velocidad normal: β= 15° a 25°.
  • Velocidad elevada: β = 30°.
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