Principios Basicos de Engranajes
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Por Esteban Echeverría Ingeniero de Lubricación esteban.p.echeverria@exxonmobil.com Consultas al 0800-8888088 Consejo de la semana Principios básicos de los engranajes Los engranajes y los reductores de velocidad son elementos esenciales en la maquinaria industrial. "Son dispositivos mecánicos que transmiten la fuerza y el movimiento rotativo de una máquina o parte de ella, a otra." En esencia son ruedas presionadas la una sobre la otra, transmiten cierta fuerza entre sus ejes, debido a l rozamiento o frotamiento que existe entre las superficies de contacto. Teóricamente, si el movimiento es puramente de rodamiento, el rendimiento es alto, sin embargo debido a que los engranajes se deslizan entre si, esta transmisión de fuerza no resulta eficiente sino para cargas pequeñas. En general, la eficiencia de estas transmisiones, radica en el porcentaje de rodamiento que exista. Entre las superficies no debe haber deslizamiento, si los coeficientes de fricción de las piezas en contacto no se exceden. La relación de velocidad entre ejes en la transmisión de movimiento de un eje al otro, dependerán del número de dientes de cada engranaje involucrado. La velocidad relativa de los engranajes es inversamente proporcional al número de dientes, y la forma como están dispuestos los engranajes determinan la dirección relativa de rotación. Si insertamos un engranaje libre (entre el engranaje impulsor y el impulsado), no afectará la relación de velocidad pero si afectará la dirección de rotación. ENG. IMPULSADO Raíz del diente o Dedendun Cabeza del diente o Addedendum PUNTO PRIMITIVO PITCH ENG. IMPULSOR Partes principales del engranaje A pesar de que pueden existir variaciones de forma, tamaño y disposición entre los dientes de los diferentes tipos de engranajes, sus secciones transversales son muy parecidas por ser generados sus perfiles de acuerdo a principios similares. - Circunferencia primitiva o círculo primitivo: es la circunferencia imaginaria por donde va deslizándose un engranaje sobre otro. - Cabeza del diente o Adendum: es la altura del diente hacia afuera y a partir de la circunferencia primitiva. - Raíz del diente o Dedendum : es la distancia entre la base del diente y la circunferencia primitiva. - Paso o Pitch: es la distancia medida sobre la circunferencia primitiva, entre los ejes de dos dientes. El paso se divide en dos partes, uno lleno y otro vacío, medidos ambos sobre la circunferencia primitiva. - Línea de paso o Pitchline: es la línea imaginaria en medio del diente y donde el deslizamiento es cero Lubricación de los reductores La elección del lubricante adecuado juega un papel muy importante, no sólo para el correcto funcion a- Por Esteban Echeverría Ingeniero de Lubricación esteban.p.echeverria@exxonmobil.com Consultas al 0800-8888088 Consejo de la semana miento de la unidad, sino también para prolongar la vida útil de los engranajes. Presión Es importante que en el momento de elegir el lubricante se tenga en cuenta el diseño y el tipo de engranaje que compone la unidad de reducción. Presión Comienzo de ciclo de contacto Deslizamiento positivo Coefide trac- 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0 Presión Final de ciclo de contacto Deslizamiento ne gativo Línea de paso Cero deslizamiento Aceite mineral Aceite PAO PAO 0 5 1 1 2 Relación % Deslizamiento- La lubricación fluida de engranajes tiene muchos aspectos en común con la lubricación de los cojinetes. Es decir, en la lubricación de un cojinete, el movimiento de rotación del eje hace posible el acceso del aceite a la zona de mayor presión en la parte inferior del cojinete. Si el aceite penetra bajo el eje, éste será levantado y flotará sobre la película. Desde el punto de formación de la película, la rotación del eje y el cojinete se pueden comparar con la acción de deslizamiento de las superficies entre los dientes de un engranaje. Sin embargo hay que considerar otros factores adicionales. Por ejemplo, durante la acción de deslizamiento ente los dientes, ambas superficies están en movimiento. Además, en los engranajes existe también el factor de rodamiento que debe tomarse en cuenta. La película lubricante entre las superficies de rodamiento y deslizamiento de los dientes de los engranajes tiene un comportamiento similar a lo que sucede cuando dos ruedas de fricción cilíndricas rue- 2 3 PAO ahorra energía en la mayor parte del ciclo de contacto dan y se deslizan una sobre la otra en presencia de un medio lubricante. Esta acción se puede apreciar más claramente con los dientes de los engranajes rectos, aunque los mismos factores son aplicables a otros tipos de engranajes. En los engranajes en general, existe un deslizamiento significativo al iniciarse el contacto de los dientes (Ver gráfico deslizamiento positivo). Al continuar el engrane, el régimen de deslizamiento disminuye gradualmente hasta la línea de paso en donde llega a cero. Al continuar el engrane, aumenta nuevamente el deslizamiento hasta alcanzar el máximo cuando el diente finalmente se separa (Ver gráfico en deslizamiento negativo). En cada diente del impulsor, el deslizamiento es siempre hacia fuera de la línea de paso; en otras palabras, la dirección del movimiento de los dientes impulsados, sobre las superficies de los dientes impulsores, es siempre hacia afuera de Por Esteban Echeverría Ingeniero de Lubricación esteban.p.echeverria@exxonmobil.com Consultas al 0800-8888088 Consejo de la semana las líneas de paso de dichos dientes. Inversamente la dirección de movimiento de los dientes impulsores sobre las superficies de los dientes impulsados, es siempre hacia la línea de paso de los dientes impulsados. Por otra parte, el régimen de rodamiento permanece constante desde el principio hasta el final del engranaje. Los dientes del impulsor ruedan siempre en la misma dirección, es decir, desde la punta de la raíz sobre la superficie de los dientes impulsados. Inversamente, los dientes del engranaje impulsado ruedan siempre desde la raíz hasta la punta del diente, sobre las superficies de los dientes del piñón impulsor. La dirección del deslizamiento y del rodamiento, no deben confundirse con la dirección del movimiento de la línea de contacto. La línea de contacto siem pre se mueve de la raíz a la punta de los dientes impulsores y de la punta a la raíz de los dientes impulsados. Cuando engranan dos dientes, el rodamiento y el deslizamiento ayudan a la formación de la película. Los sistemas de lubricación por salpique utilizados en juegos de engranajes de baja velocidad liberan automáticamente el aceite de los dientes después de producirse el engrane. Los sistemas de alimentación a presión para velocidades en la línea de paso debajo de 1525 mts/min (5000 ft/min), son diseñados también atomizando el aceite en los engranajes en el instante de empezar el engrane. Por último , con un aceite sintético a base de PAO ( Poli Alfa Olefina ), donde los coeficientes de tracción y fricción son menores a los coeficientes de tracción y fricción de un aceite mineral, la relación rodamiento / deslizamiento es mejor vs el mineral, obteniendo mayor rendimiento del engrane y además un ahorro de energía. . Formación de la película de aceite Caja de sistema de engranajes Texto Consultado: Universidad de la Lubricación Mobil. Módulo III Lubricación Industrial. Litaratura técnica de Esso Petrolera.
