Engranajes.docx

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

REPARACION DE ELEMENTOS

TEMA: ENGRANAJES DOCENTE: ING. ÁNGEL LARREA

ALUMNOS: LUIS ANTE SEBASTIAN CARRERA DIEGO GUAYLLA ALEX MOPOSITA SILVIA TOCTO CRISTIAN ZAMORA

FECHA DE ENTREGA: 20 DE NOVIEMBRE DEL 2018

PERIODO ACADÉMICO: OCTUBRE 2018 – FEBRERO 2019 1

INTRODUCCIÓN TIPOS Y CLASIFICACIÓN Clasificación de los engranajes Engranaje Cilíndricos Segun la Forma del Engranaje

Engranajes Cónico Engranaje de Tornillo Sinfín

Clasificación de los Engranajes

Engranajes Interiores Segun la Posición de sus Dientes

Engranajes Exteriores Engranajes Rectos Segun la Forma de sus Dientes Engranajes Helicoidales SEGÚN LA FORMA DEL ENGRANAJE 

Engranajes Cilíndricos

También conocidos como engranajes rectos son el tipo más simple y más común. Se usan para transmitir movimiento entre ejes paralelos y tiene dientes que son paralelos a los ejes de las flechas. 

Engranajes Cónicos

Se utilizan para transmitir potencia entre ejes que intersectan pudiendo ser de dientes rectos o espirales. 

Engranajes engranaje de Tornillo Sinfín

Son un caso particular dentro de los engranajes helicoidales en donde el piñón es un tornillo con una rosca helicoidal que tiene una o varias entradas. Este puede engranar exteriormente con una rueda dentada formando lo que se conoce como mecanismo de sinfín-corona.

SEGÚN LA POSICIÓN DE SUS DIENTES  

Engranajes Interiores Son aquellos que llevan tallados los dientes en la parte interior. Engranajes Exteriores Son aquellos que llevan tallados los dientes en la parte exterior

SEGÚN LA FORMA DE SUS DIENTES 

Engranajes Rectos

Su forma es rectilínea y van colocados paralelos al eje de giro de la rueda dentada. 

Engranajes Helicoidal

Se caracteriza por su dentado oblicuo con relación al eje de rotación, estos pueden ser paralelos o cruzarse generalmente a 90°.

Tipos de engranajes Ejes paralelos. También conocidos como rectos, se tratan de los más comunes y de mayor fabricación. Estos se disponen para el movimiento entre ejes paralelos; su forma es la más simple pues son redondos y aplanados y sus dientes se disponen en dirección recta al extremo del eje, por donde se unen.

Ejes perpendiculares. Se les conoce también como Helicoidales, son aquellos que cuentan con dientes trazados en sus extremos en forma de sierra; dado ésta, su utilización es requerida en las maquinas que trabajan a baja velocidad, ya que los movimientos ofrecidos son lentos.

Aplicaciones especiales. Comprende tres tipos de engranajes, cuales son:

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Cremallera, uno de los engranes más complejos, ya que este cuenta con dos engranajes que forman un sistema de rotación o de deslizamiento por cadena, se cuenta con un engranaje circular aplanado que presenta los dientes en su superficie, el cual hace movimientos giratorios sobre una cadena dentada

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Internos, son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez de en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes.

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Planetario, es un sistema o tren de engranajes, formado por un engrane principal que lleva en su interior entre dos o tres piezas, que gracias a sus dientes se mueven entre sí, es un mecanismo similar al que se presenta en el interior del reloj de mano.

Por la forma en que transmiten el movimiento. 

Transmisión simple, en este caso, se tratan de dos engranajes que presentan sus bordes dentados en el exterior, los cuales chocan unos contra otros, ocasionando el movimiento giratorio.

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Engranaje loco, es aquel que se dispone entre dos engranajes, haciendo que la dirección del movimiento se vea modificada, por la intervención de sus propios bordes, ya que gira en sentido contrario a aquel que está girando el engranaje primario.

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Transmisión completa o tren de engranajes, aquel mecanismo conformado por una serie de engranes, que permiten un movimiento en cadena, llevando a cabo la secuencia y disposición de los mismos, uno al lado del otro, permitiendo que cada diente gire los dientes del engrane contiguo, así hasta que todas las piezas que forman el sistema se encuentran en movimiento.

Mediante polea o cadena dentada. Estos se explican entorno al mecanismo que emplean para la realización de sus movimientos. En el caso de la polea, consiste en la inclusión de los engranes de forma estratégica, en los extremos de la banda que pasa por la base, es decir, los engranes ayudan a que la fuerza que debe llevar a cabo la polea sea superior.

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MATERIALES PARA LA FABRICACIÓN DE ENGRANAJES A continuación, se mencionan algunos materiales con los cuales se fabrican los engranajes en la actualidad. 1) Aceros: Los aceros más utilizados en este proceso son los de medio carbono. Entre la gran variedad de aceros ubicados en esta categoría se puede mencionar: AISI 1020, AISI 1040, AISI 1050, AISI 3140, AISI 4140, AISI 4150, AISI 4340, AISI 6150, AISI 8650. 2) Aceros endurecidos en forma superficial: Los dientes de engranaje endurecidos mediante flama y por inducción, implican el calentamiento a nivel local de la superficie del engranaje a altas temperaturas sean por medio de flama o bobinas de inducción eléctrica. Los dientes de engranaje endurecidos mediante flama y por inducción, implican el calentamiento a nivel local de la superficie del engranaje a altas temperaturas sean por medio de flama o bobinas de inducción eléctrica. Al controlar el tiempo y la entrada de energía, es posible controlar la profundidad del calentamiento y la profundidad de la dureza que se obtiene como resultado. Es fundamental que el calentamiento tenga lugar alrededor de todo el diente para que se obtenga la superficie dura en la cara del diente y en las áreas del chaflán y de la raíz. Las especificaciones para dientes de engranajes de acero endurecidos por flama o por inducción, exigen una dureza resultante de HRC 50 a 54. Debido a que estos procesos recurren a la capacidad inherente de los aceros para ser endurecidos, debe especificar un material que puede endurecerse a estos niveles. Por lo regular, se especifican aceros con aleaciones al medio carbón, aproximadamente de 0.4 % a 0.6% de carbón. 3) Carburización y nitruración: La carbonización produce una dureza superficial de 55 a 64 HRC y da por resultado una de las durezas mas considerables de uso común para engranajes. Mediante la nitruración se obtiene una superficie muy dura pero muy delgada (aprox. 0.6mm). Se específica para aplicaciones en las que las cargas son ligeras y se conocen bien. La nitruración se debe evitar cuando es probable que se presenten cargas o choques excesivos porque la superficie no es lo suficientemente resistente o no está bien apoyada para resistir tales cargas.

4) Hierro fundido y bronce como materiales para fabricar engranajes Tres tipos de hierro que se emplean para fabricar engranajes son: hierro gris fundido, hierro nodular conocido también como hierro dúctil y el hierro maleable. Se debe tener en cuenta que el hierro gris es quebradizo, por tanto, hay que tener cuidado cuando sea probable que se presente carga por choque. El hierro dúctil austemperado se utiliza en algunas aplicaciones importantes en la industria automotriz, sin embargo, los valores de esfuerzo permisible estandarizados aun no se han especificado. En lo que a los bronces se refiere, hay cuatro tipos que se utilizan para fabricar engranajes: bronce con fosforo o estaño, bronce con manganeso, bronce con aluminio y bronce con sílice. Casi todos los bronces son fundidos, sin embargo, se puede disponer de algunos forjados. La resistencia a la corrosión buenas propiedades

en cuanto a desgaste y coeficientes de fricción bajos son algunas razones para optar por los bronces para fabricar engranajes.

5) Materiales plásticos para engranajes Los plásticos se desempeñan bien en aplicaciones donde se desea peso ligero, operación silenciosa, baja fricción, resistencia a la corrosión aceptable y buenas propiedades en cuanto a desgaste. Debido a que las resistencias son significativamente más bajas que las de casi todos los materiales metálicos para fabricar engranajes, los plásticos se emplean en dispositivos que se someten a cargas ligeras. A menudo, los materiales plásticos pueden moldearse para darles su forma final sin el maquinado subsecuente lo cual representa ventajas en lo relativo al costo. Algunos de los materiales plásticos que se utilizan para fabricar engranajes son: · Fenólico (baquelita) · Poliamida · Poliéster · Policarbonato · Acetal, etc.

MODOS DE FALLA DE ENGRANAJES Un modo de falla es la manera en la que se produce la inaptitud de un elemento o máquina para realizar su función. En el caso de los engranajes existen algunos modos de falla que se pueden presentar en diferentes etapas del ciclo de vida del mismo, ya sea por mala instalación, operación o envejecimiento del mismo, entre los más comunes tenemos: a) PÉRDIDA DE DIENTE TOTAL O PARCIAL: Se puede presentar por: 

Fractura dúctil: presenta cizallado del diente acompañado de una considerable deformación elástica. Se produce por sobrecarga por elevado torque, ausencia de capa endurecida, dureza de capa endurecida y/o del núcleo del engranaje bajas.

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Fractura frágil: Esta fractura con apariencia granular brillante y sin deformación plástica aparente, causado por lo general por sobrecarga por elevado torque.

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Fatiga: Fractura progresiva que se propaga durante el trabajo del engranaje. Su superficie es tersa y normalmente presenta marcas elípticas concéntricas al origen, causado por torque continuado de operación superior al recomendado.

b) PERDIDA DE GEOMETRIA DEL DIENTE

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Desgaste: la perdida de geometría del diente puede ser por desgaste abrasivo (cuando la superficie de los dientes se mecanizan o pulen en servicio, por baja velocidad, alto torque o lubricante con partículas) o también por desgaste adhesivo (cuando entre dos engranajes se transfiere metal debido a que entran en contacto directo porque se rompe la capa del lubricante)

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Corrosión: Deterioro de la superficie por acción química, causado por contaminación del lubricante por químicos o agua, mezclar marcas de aceites, ausencia de aditivo anticorrosivo.

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Deformaciones: pueden ser plástica baja ( presenta forma de olas o escamas perpendiculares a la dirección de deslizamiento), o deformación plástica alta (provocada por material extraño que se atrapa en el acoplamiento de los dientes y va destruyendo su perfil a medida que se realiza el trabajo)

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Picado, macropicado, acanalado, aplastamiento, son otras maneras en las que se puede perder la geometría de los engranajes.

c) AGRIETAMIENTO: El agrietamiento es la aparición o formación de grietas en una superficie del elemento, en este caso del engranaje. Se pueden presentar grietas en cara de dientes, grietas en alma o llantas, grietas en base de dientes, grietas en discontinuidades. d) FACTORES DE RIESGO 

Sobrecalentamiento: sus consecuencias son desgaste adhesivo, se degrada el lubricante y se aceleran los demás modos de falla

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Problemas al reconstruir: se da usualmente al tratar de reconstruir o reparar un engranaje por medio de soldadura, lo cual afecta a la composición química y precisión dimensional de los engranajes

MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN El mantenimiento de un engranaje vuelve esencial en su vida útil, las actividades de mantenimiento realizadas en un engranaje se realizan de acuerdo al equipo en el cual trabajan y la criticidad del mismo. Estas tareas van desde una simple limpieza y lubricación hasta el mantenimiento predictivo mediante análisis de vibraciones y análisis de lubricantes para la detección de partículas. Limpieza y lubricación Esta actividad de mantenimiento es de las más básicas realizadas en un equipo, se la realizan de acuerdo a un cronograma establecido o de acuerdo al estado del engranaje.

Medición de Vibraciones Las vibraciones mecánicas de una máquina son proporcionales a las fuerzas dinámicas y a las movilidades. Cualquier variación en las vibraciones proporciona información sobre el aumento de las fuerzas internas de funcionamiento o variaciones en la estructura de la máquina, lo cual permite realizar un monitoreo del estado del engranje, esta actividad se la realiza en equipos críticos en un proceso, en el cual su funcionamiento es de gran importancia y no puede ser interrumpido por paros imprevistos.

Análisis de aceite Las partículas metálicas contenidas en el aceite lubricante provienen del desgaste de las superficies de contacto sometidas a rozamiento. La evolución de la población de las partículas es proporcional al estado de

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conservación de las partes móviles de la máquina, e indirectamente se obtiene información sobre las fuerzas de contacto.

Reparación de engranajes La gestión de averías de engranajes es una tarea crítica. En la mayoría de los casos exige una resolución inmediata para poder continuar la producción lo antes posible. Para la reparación de un engranaje se debe tomar en cuenta el estado en el que se encuentra el mismo y si la reparación es posible, también hay que tener presente los procesos para realizar esta reparación, el más conocido es la soldadura, pero en este no se logra conseguir restaurar el engranaje al 100 % de su estado original ya que debido a la precisión dimensional, al tratamiento superficial, la dureza y a la composición química de los aceros utilizados en engranajes. , debido a esto aparecen notorias consecuencias:   

Diferencias dimensionales Dureza inferior a la requerida Acelera los mecanismos de falla

USOS DE ENGRANAJES ENGRANAJE CÓNICO HIPOIDE Es un tipo de engranaje formado por un piñón reductor de pocos dientes y una rueda de muchos dientes, tanto el piñón como la corona poseen un dentado helicoidal. Son utilizados en transmisiones industriales donde se necesita que los ejes no estén al mismo nivel.

ENGRANES HELICOIDALES. Transmiten más potencia y velocidad que los rectos Son más silenciosos y duraderos además pueden trasmitir el movimiento de dos ejes que se cortan

ENGRANE CONICO Esta familia de engranajes soluciona la transmisión entre ejes que se cortan y que se cruzan. Estos engranajes generan más ruido que los engranajes cónicos helicoidales. En la actualidad se usan muy poco.

MECANISMO DIFERENCIAL. Sirve para permitir que cuando el vehículo dé una curva sus ruedas propulsoras puedan describir sus respectivas trayectorias sin patinar sobre el suelo.

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CAJA DE VELOCIDADES Es el elemento encargado de acoplar el motor y el sistema de transmisión con diferentes relaciones de engranes o engranajes, de tal forma que la misma velocidad de giro del cigüeñal puede convertirse en distintas velocidades de giro en las ruedas. El resultado en la rueda de tracción generalmente es la reducción de velocidad de giro e incremento del torque.

REDUCTORES DE VELOCIDAD Son mecanismos que transmiten movimiento entre un eje que rota a alta velocidad, generalmente un motor, y otro que rota a menor velocidad, por ejemplo una herramienta.

Bibliografía GESTION DE COMPRAS. INDUSTRIAL SOURCING. [En línea] http://www.gestiondecompras.com/es/productos/componentes-mecanicos-y-de-ferreteria/engranajes. IBERICA, FU. FU IBERICA . [En línea] [Citado el: 19 de noviembre de 2018.] https://www.fuiberica.com/reparacion-de-engranajes-y-reductores.htm. Wikipedia. 2018. [En línea] 13 de noviembre de 2018. [Citado el: 17 de noviembre de 2018.] https://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje.