Engranajes

Elementos Mecánicos transformadores del movimiento

A. Piñón Cremallera

Se trata de un engranaje normal (piñón) que engrana con otro cuyo radio es infinito (cremallera). Dependiendo de cuál sea la rueda conductora y de que estén fijos o móviles, tendremos:

-El piñón gira y la cremallera está fija; entonces el piñón se desplaza. Como por ejemplo los tornos.

-La cremallera se desplaza mientras que el piñón esta fijo; en este caso el piñón gira. No hay aplicaciones, antiguamente eran las calculadoras mecánicas.

-El piñón gira sin desplazarse; entonces la cremallera se desplaza. Como por ejemplo en dirección de vehículos y puertas de garaje automáticas.

B. Tornillo- tuerca

La aplicación más utilizada es girar un tornillo y evitar que gira la tuerca.

-Concepto de hélice. Si se enrolla un plano (rampa) inclinado sobre un cilindro, se puede observar que la rampa forma la hélice del tornillo. Si sobre la hélice se pega un triángulo de goma de gran longitud, tendremos una rosca.

-Aplicaciones de los tornillos y tuercas. Desde el punto de vista  de la transformación del movimiento, los tornillos y las tuercas tienen dos aplicaciones:

·Para mover cargas y sujetar objetos: gato de coche y tornillo de banco.

·Para colocar objetos de manera precisa.

C. Leva y excéntrica

Son elementos que transforman el movimiento circular de un eje en un movimiento alternativo rectilíneo o circular.

-Excéntrica. Es un disco o cilindro cuyo eje de giro no coincide con su centro geométrico. La distancia entre el centro del disco y el del eje, recibe el nombre de excentricidad.

-Leva. Es una pieza metálica o de plástico con una forma determinada, sujeta a un eje, que al moverse produce el desplazamiento de una varillar o seguidor. Existen dos tipos de levas:

·Levas lineales. Tienen muy pocas aplicaciones.

·Levas horizontales. El desplazamiento máximo que sufre el seguidor se conoce como alzada de la leva. El retorno del seguidor de puede hacer por gravedad o mediante muelle. Dependiendo de la forma y del funcionamiento del seguidor, las levas se clasifican en dos tipos:

                Forma del seguidor -> Periféricas que provocan un movimiento lineal alternativo del seguidor, dependiendo de la forma de la leva; y Oscilantes que el seguidor describe un movimiento circular alternativo.

                Forma de la leva -> De Disco que son las más empleadas, para la apertura y cierre de las válvulas; Cilíndricas que a medida que giran provocan en la varilla un movimiento axial determinado; y De Caja que su fabricación es complicada por lo que resultan caras.

D. Biela-manivela-émbolo

Permite transformar un movimiento circular en uno lineal, o viceversa. Consta de tres piezas principales, de las cuales recibe su nombre: manivela, biela y émbolo. Desde el punto de vista industrial, se aprovechan estas dos propiedades para fabricar diversas máquinas. Así tenemos los siguientes ejemplos:

-Transformación del movimiento circular en lineal (manivela-biela-émbolo). El elemento conductor es la rueda (acoplada al eje de un motor) y el conducido al émbolo.

-Transformación del movimiento lineal en circular (pistón-biela-cigüeñal). Esta posibilidad se usa habitualmente en motores de combustión interna.

Al producirse la explosión en el cilindro, debido a la quema de un hidrocarburo mezclado con oxígeno, el pistón se desplaza y provoca medio giro de la manivela. Los siguientes giros se encargan de hacerlos los otros tres pistones, en orden secuencial. El elemento que coloca adecuadamente cada pistón en el lugar que le corresponde es el cigüeñal. El cigüeñal está formado por un árbol acodado con unos muñones que se apoyan sobre soportes por medio de cojinetes y unas muñequillas donde se colocan las bielas. Este elemento trabaja a flexión y torsión. Con objeto de conseguir un equilibrio estático y dinámico, se colocan los contrapesos.

E. Trinquete

Los trinquetes tienen como misión impedir el giro de un eje en un sentido y permitirlo en el otro. Constan, básicamente de una rueda dentada y de una uñeta, que se introducen entre los dientes de la rueda por efecto de un muelle o por su propio peso. La uñeta tiene la colocación idónea para impedir el giro en un sentido y permitirlo en el otro.

Los trinquetes se pueden clasificar en reversibles (permiten el sentido del bloqueo según interese en cada momento) y no reversibles (siempre bloquean el sentido de giro en la misma dirección).

F. Rueda libre

Es un elemento que se coloca en un eje o en un árbol de transmisión con objeto de permitir que el eje motriz mueva el eje resistente y no al contrario; es decir, desacopla ambos ejes cuando el árbol resistente gira a más revoluciones que el árbol motriz.

Aplicaciones comunes de la rueda libre:

-Rueda trasera bicicletas.

-Motor de arranque de automóviles. Permite transmitir el movimiento desde el motor de arranque al motor térmico. Una vez que el motor térmico está en marcha y su velocidad de giro supera a la del motor de arranque, se desacopla para que las altas revoluciones alcanzadas no dañen al motor eléctrico.

Elementos mecánicos de unión

Los sistemas más importantes son:

-Desmontables. Permiten separar las piezas con facilidad, sin romper el medio de unión ni las propias piezas.

-Fijos o no desmontables. Se realizan con piezas cuyo desmontaje no se prevé durante la vida útil de la máquina o estructura o, en otros casos, por seguridad o exigencia del diseño.

A. Uniones desmontables

-Elementos roscados. Los elementos roscados por excelencia son los tornillos y las tuercas.

Bulón o tornillo pasante y tuerca-> un tornillo que enrosca en una tuerca.

Tornillo de unión-> Son tornillos como los de antes, pero no se emplea tuerca. La tuerca es la parte más alejada del tornillo.

Prisioneros-> Son tornillos que se roscan en una pieza y se alojan en el hueco que lleva la otra.

Espárragos-> Son varillas roscadas por ambos extremos con la parte central son roscar.

Pernos-> Sirven para unir varias piezas.

Tornillos de rosca cortante-> Se utilizan para unir piezas metálicas de poco espesor. Tienen la cualidad de realizar la roca a medida que son introducidos.

Tornillos para madera-> Se utilizan para unir piezas de madera o sus derivados.

-Otros elementos de unión. Son también muy importantes desde el punto de vista industrial:

Pasadores-> Son piezas de forma cilíndrica que sirven para sujetar elementos de máquinas que van a estar juntas.

Chavetas-> Son piezas prismáticas de acero que se interponen entre dos piezas para unirlas y transmitir un esfuerzo entre ellas.

Lengüetas-> Son piezas prismáticas de acero que permiten que la pieza que hay que sujetar tenga un desplazamiento longitudinal con respecto a la pieza que sujeta la lengüeta.

Guías-> Su objetivo es permitir el desplazamiento de una pieza con respecto a la otra.

Botón y ojal-> Es el elemento más utilizado en el mundo textil.

Velcro-> Son tiras de plástico que se pegan al ponerse en contacto entre sí. Se separan tirando de ellas.

Corchetes-> Son dos piezas de metal que, al ser presionadas una contra la otra, permiten la sujeción de dos prendas.

B. Uniones fijas

-Remaches. Son varillas cilíndricas con una cabeza en un extremo que sirven para unir varias chapas o piezas de pequeño espesor de manera permanente.

-Roblones. Son remaches cuyo diámetro es mayor de 10mm. El proceso de roblonado se hace en caliente a 800ºC si se trata de acero.

-Ajuste a presión (unión forzada). Se denomina ajuste a presión, o ajuste con aprieto, a aquel que se realiza cuando el diámetro del eje es mayor que el del agujero donde se va a colocar.

-Unión mediante adhesivo. Consiste en unir dos superficies interponiendo una capa de un material con alto poder de adherencia. Esta capa se coloca en la zona de contacto entre ambas piezas. Luego se juntan las superficies, ejerciendo una ligera presión hasta que la capa de adhesivo esté seca.

-Unión fija mediante soldadura. Existen dos tipos de soldaduras: en frío y en caliente.

·En frío. Suelen estar compuestos por un polvo metálico y una resina plástica, que vienen separados. En el momento de soldadura, se mezclan y se colocan entre las piezas a unir, dejándolos endurecer posteriormente. Con ellos se consiguen resistencias de hasta 350 kg/cm2. Tienen la ventaja de unir piezas metálicas de distintos materiales, así como metales y no metales.

·En caliente. Consiste en la unión permanente de dos o más metales, mediante calor en la zona de unión hasta que el material de aportación funda, uniendo así ambas superficies, o cuando el propio material de las piezas se funde y las une. Si el material de aportación es similar al de las piezas, se denomina soldadura homogénea y, si es distinto, soldadura heterogénea.

Tipos de soldadura:

-Soldadura blanda. Es un tipo de soldadura heterogénea en la que se aplican temperaturas de hasta 400ºC. Como metal de aportación de usa una aleación de estaño y plomo que suele fundir a unos 230ºC. Se emplea para soldar componentes electrónicos, cables eléctricos, etc.

-Soldadura fuerte. Es un tipo de soldadura heterogénea en la que la temperatura alcanzada puede llegar hasta los 1000ºC. El material necesario es metal de aportación en forma de varillas de latón o de latón-plata y antioxidante. El elemento encargado de suministrar el calor es un soplete de gas.

-Soldadura oxiacetilénica o autógena. El calor necesario se obtiene de la llama de un soplete por el que sale acetileno y oxígeno. La llama oxiacetilénica se obtiene al quemarse la mezcla de oxígeno y acetileno en la boquilla del soplete.

-Soldadura eléctrica. Se emplea para unir piezas metálicas, generalmente de acero. Consiste en hacer saltar un arco eléctrico entre dos electrodos. Con calor se funde una porción de las partes de las piezas que se van a unir.