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[editar] Tratamiento térmico de los engranajes

Artículo principal: Tratamiento térmico

Los engranajes están sometidos a grandes presiones tanto en la superficie de contacto y por eso el tratamiento que la mayoría de ellos recibe consiste en un tratamiento térmico de cementación o nitruración con lo cual se obtiene una gran dureza en la zona de contacto de los dientes y una tenacidad en el núcleo que evite su rotura por un sobreesfuerzo.

La cementación consiste en efectuar un calentamiento prolongado en un horno de atmósfera controlada y suministrarle carbono hasta que se introduzca en la superficie de las piezas a la profundidad que se desee. Una vez cementada la pieza se la somete a temple, con lo cual se obtiene gran dureza en la capa exterior, ideal para soportar los esfuerzos de fricción a que se someten los engranajes.

Los engranajes que se someten a cementación están fabricados de aceros especiales adecuados para la cementación.

Otra veces el tratamiento térmico que se aplica a los engranajes es el de nitruración, que está basado en la acción que ejercen sobre la superficie exterior de las piezas la acción del carbono y del nitrógeno. La nitruración reduce la velocidad crítica de enfriamiento del acero, alcanzando un mayor grado de dureza una pieza nitrurada y templada que cementada y templada, aun para un mismo tipo de material.

En la actualidad, y particularmente en la industria de la automoción, se están supliendo aceros aleados por aceros más sencillos dadas las grandes ventajas técnicas que ofrece la nitruración (elevadas durezas, regularidades de temple, menos deformaciones...). En los procesos de nitruración se puede obtener capas entre 0.1-0.6mm., siendo las durezas en la periferia del orden de los 60-66 HRC.

La nitruración es un proceso para endurecimiento superficial que consiste en penetrar el nitrógeno en la capa superficial. La dureza y la gran resistencia al desgaste proceden de la formación de los nitruros que forman el nitrógeno y los elementos presentes en los aceros sometido a tratamiento.

A veces hay engranajes que se les aplica un temple por inducción donde el calentamiento es limitado a la zona a tratar y es producido por corrientes alternativas inducidas. Cuando se coloca un cuerpo conductor dentro del campo de una bobina o de un solenoide con corrientes de media o alta frecuencia, el cuerpo es envuelto por una corriente inducida, la cual produce el calentamiento. Para ello se emplea inductores que tienen la forma apropiada de la dentadura que queremos tratar.

La ausencia de todo contacto entre el inductor y la pieza sometida a calentamiento permite la obtención de concentraciones del orden de los 25.000 W cm-2. La velocidad de calentamiento es casi unas 15 veces más rápida que por soplete. Para templar una pieza por inducción será necesario que tenga un espesor por lo menos unas diez veces superior al espesor que se desea templar. El éxito de un buen temple reside en acertar con la frecuencia de corriente de calentamiento, para que ésta produzca una concentración suficiente de corriente inducida en la zona a templar.

El sistema que se emplea en el calentamiento es en dos ciclos. 10.000 ciclos para el calentamiento de la base de los dientes y 375.000 para el calentamiento de la periferia. Después de efectuados los dos calentamientos el engrane es sumergido en agua o aceite en función del tipo de acero que sea.

Una posibilidad que existe para solucionar los problemas que aparecen en los engranajes ha sido el níquel químico. Los depósitos de níquel le confieren a la pieza tratada una buena resistencia a la corrosión, una gran resistencia a la fricción y una gran dureza con ayuda de unos precipitados concretos. El niquelado químico se consigue que las capas sean uniformes, siempre y cuando todas las partes de la pieza estén en contacto con la solución y la composición de esta se mantenga constante, y el espesor de esta capa varía según el tiempo de tratamiento y la composición. Las piezas antes de ser tratadas deben de pasar por otras fases como pueden ser el decapado, ataque, para garantizar su adhesión, y otra cosa a tener en cuenta es que el niquelado químico reproduce en la superficie la rugosidad de la pieza tratada.[30]

[editar] Verificación de engranajes

La verificación de engranajes consiste en poder controlar los distintos parámetros que lo definen.

Para medir el espesor cordal se utilizan pie de rey de doble nonio y micrómetros de platillo.

La medición del espesor de los dientes mediante pie de rey de doble nonio, sólo se utiliza por lo general cuando se trata engranajes de módulo grande y mecanizado de desbaste.

Para medir el espesor de engranajes de precisión se utiliza un micrómetro de platillo y se selecciona el número de dientes a abrazar para que el contacto entre los flancos de los dientes y los platillos se produzca en la circunferencia primitiva.

La medición mediante comparadores se utiliza con patrones de puesta a punto para cada operación de control.

La verificación en proyector de perfiles se utiliza para medir sobre la imagen amplificada o verificar utilizando plantillas adecuadas todas las características del engranaje.

La medición de la excentricidad de un engranaje que es el descentramiento del diámetro primitivo respecto al eje de referencia de la pieza, se puede verificar:

  • Con comparador y varilla calibrada

  • Por rodadura contra un perfil patrón.

Los engranajes maestros se clasifican en varias calidades de acuerdo con DIN3790 y 58420. Sus dientes una vez mecanizados pasan por un proceso de súper acabado. Durante la medición según este principio los engranajes a controlar se hacen engranar con engranajes maestros.[31]

[editar] Lubricación de engranajes

Artículo principal: Lubricante

Las transmisiones por engranajes principalmente las que están sometidas a un gran esfuerzo y funcionamiento de gran velocidad tienen que tener el lubricante adecuado para poder contribuir a conservar sus propiedades mecánicas durante el uso:[32]

La clasificación de los lubricantes de transmisión de uso industrial se realiza según diferentes criterios:[33]

[editar] Especificaciones técnicas de los lubricantes

Las especificaciones de los lubricantes de transmisión difieren ligeramente según el ente que las haya emitido.

En Europa las especificaciones más conocidas son las que la norma DIN 51517 define como LUBRICANTES tipo CLP. A los propósitos de esta norma, LUBRICANTES CLP son aquellos basados en aceite mineral incluyendo aditivos diseñados para aumentar las propiedades anticorrosivas (Símbolo C), aumentar la resistencia al envejecimiento (Símbolo L), y disminuir el desgaste (Símbolo P)". Esta norma define las viscosidades para los grados ISO 68, 100, 150, 220, 320, 460, y 680.

[editar] Elección del lubricante y su viscosidad más adecuada

El primer indicador del lubricante a utilizar en un determinado equipo debe ser siempre la recomendación del fabricante que lo ha diseñado y conoce sus necesidades.

La elección de la adecuada viscosidad para un sistema de engranajes de dientes rectos o helicoidales es dependiente de

  • potencia expresada en kW o HP

  • reducciones múltiples o simples

  • velocidad expresada en rpm

  • tipo de lubricación (circulación o salpicado)

[editar] Mantenimiento preventivo de las transmisiones

El cambio de lubricantes y el mantenimiento de los niveles en las cajas de transmisiones por engranajes forma parte del mantenimiento preventivo que hay que realizar a todo tipo de máquinas después de un periodo de funcionamiento. Este mantenimiento puede tener una frecuencia en horas de funcionamiento, en kilómetros recorridos o en tiempo cronológico, semanal, mensualmente o anualmente.

[editar] Deterioro y fallo de los engranajes

Tornillo sin fin

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Mecanismo de tornillo sin fin.

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Mecanismo de tornillo sin fin.

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Tornillo sin fin y rueda dentada.

En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un diente.

Con el tornillo sin fin y rueda dentada podemos transmitir fuerza y movimiento entre ejes perpendiculares.

La velocidad de giro del eje conducido depende del numero de entradas del tornillo y del numero de dientes de la rueda.

Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste de una vuelta avanzará un diente.

La expresión por la que se rige este mecanismo es similar a la indicada anteriormente para las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motriz en este caso

I= n2/n1=e1/e2

Donde e= numero de entradas del tornillo sin fin.

Z= numero de dientes de la rueda conducida.

N= numero de vueltas.

Teniendo en cuenta que e es mucho menor que z la relación de transmisión siempre será menor por lo que actuará como un reductor de velocidad.

[editar] Características

Entre las características se encuentran:

  • Relaciones de transmisión altas.

  • Coste elevado.

  • Transmite el movimiento a través de ángulos rectos.

  • Sólo permite el movimiento del tornillo a la rueda dentada, bloqueándolo a la inversa; lo cual es de gran utilidad como medida de seguridad en ciertos mecanismos (ej: ascensor)

Ejemplos: clavija de guitarra, limpiaparabrisas.

[editar] Véase también

Obtenido de "http://es.wikipedia.org/wiki/Tornillo_sin_fin"
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