Tipos de engranajes 1.2 Ventajas del uso de engranajesLos engranajes helicoidales pueden ser utilizados en una gran caridad de aplicaciones, ya que pueden ser montados tanto en ejes paralelos como en los que no lo son. Presentan uncomportamientoms silencioso que el de los dientes rectos usndolos entre ejes paralelos. Poseen una mayor relacin de contacto debido al efecto de traslape de los dientes. Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al embonado gradual que poseen.1.3 Desventajas de engranajes helicoidales La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es lafuerzaaxial que este produce, para contrarrestar esta reaccin se tiene que colocar una chumacera que soporte axialmente y transversalmente al rbol.1.4 Tipos Engranajes Helicoidales de ejes paralelos

Se emplea para transmitirmovimientoo fuerzas entre ejes paralelos, pueden ser considerados como compuesto por un numero infinito de engranajes rectos de pequeo espesor escalonado, el resultado ser que cada diente est inclinado a lo largo de la cara como una hlice cilndrica.Los engranajes helicoidales acoplados deben tener el mismo ngulo de la hlice, pero el uno en sentido contrario al otro (Un pin derecho engrana con una rueda izquierda y viceversa). Como resultado del ngulo de la hlice existe un empuje axial adems de la carga, transmitindose ambas fuerzas a los apoyos del engrane helicoidal.Para una operacin suave un extremo del diente debe estar adelantado a una distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslape recomendable es 2, pero 1.1 es un mnimo razonable (relacin de contacto). Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho ms suave y silenciosamente que los engranajes rectos. Engranajes Helicoidales de ejes cruzados

Son la forma ms simple de los engranajes cuyas flechas no se interceptan teniendo unaaccinconjugada ( puede considerrseles como engranajes sinfn no envolventes), la accin consiste primordialmente en una accin de tornillo o de cua, resultando un alto grado de deslizamiento en los flancos del diente.El contacto en un punto entre diente acoplado limita la capacidad de transmisin de carga para este tipo de engranes.Leves cambios en el ngulo de las flechas y la distancia entre centro no afectan al a accin conjugada, por lo tanto el montaje se simplifica grandemente. Estos pueden ser fabricados por cualquier mquina que fabrique engranajes helicoidales. Engranajes helicoidales dobles

Los engranajes "espina de pescado" son una combinacin de hlice derecha e izquierda. El empuje axial que absorben los apoyos o cojinetes de los engranajes helicoidales es una desventaja de ellos y sta se elimina por la reaccin del empuje igual y opuesto de una rama simtrica de un engrane helicoidal doble.Un miembro deljuegode engranes "espina de pescado" debe ser apto para absorber la carga axial de tal forma que impida las carga excesivas en el diente provocadas por la disparidad de las dos mitades del engranaje.Un engrane de doble hlice sufre nicamente la mitad del error de deslizamiento que el de una sola hlice o del engranaje recto. Toda discusin relacionada a los engranes helicoidales sencillos (de ejes paralelos) es aplicable a loso engranajes de helicoidal doble, exceptuando que el ngulo de la hlice es generalmente mayor para los helicoidales dobles, puesto que no hay empuje axial.1.5 EficienciaLas eficiencias de los engranajes, con las prdidas depotenciaconsiguientes, originan fuertes variaciones entre la fuerza verdadera suministrada y la carga que se transmite. Las perdidas en cuestin pueden variar, desde 0.5% hasta 80% por engranamiento, lo que depende de los tipos de los engranajes, sistemade lubricacin, chumaceras y el grado de precisin demanufactura. Se considera que un engranaje coneficienciamenor del 50% es dediseo defectuoso o que esta incorrectamente aplicado. En engranajes helicoidales externos la eficiencia vara desde 97% a 99.5%1. CARACTERSTICAS2.1 Procesode fabricacin

El proceso de fabricacin est basado en la generacin del diente del engranaje a partir del dimetro exterior del mismo.El formado de los dientes del engranaje se realiza por variosprocedimientos, entre los cuales se encuentran: colado en arena, moldeo en cscara, fundicin por revestimiento, colada en molde permanente, colada enmatriz, fundicin centrfuga.Tambin puede fabricarse por Pulvimetalurgia (metalurgiade polvos) o bien formarse primero por extrusin y luego rebanar son cortadores formadores y generadores.Unos de losmtodosms usados es el "formado en fro" en el que unasmatriceso dados ruedan sobre cuerpos de engranajes para formar los dientes, en este caso las propiedades del metal mejoran grandemente, adems generan un perfil de buenacalidad.Los dientes de los engranajes se maquina por fresado, cepillado o formado con sinfn y pueden ser acabados por cepillado, bruido, esmerilado o pulido con rueda.2.3 Tratamientos

Los tratamientos que se les practican a los engranajes se dan principalmente en los dientes, los ms comunes son: Carburizado(a): Es uno de los mtodos ms ampliamente usados para el endurecimiento superficial de los dientes, el engrane cortado se coloca en un medio carburizante y se calienta, la capa superficial de los dientes del engranaje absorbe elcarbono(difusin) y depuse de una o ms horas de mantenerlo atemperaturaelevada, el carbono ha penetrado para dar la profundidad de endurecido requerida. Nitrurado(a): Es unprocedimientode endurecimiento superficial que se aplica a los engranajes deaceroaleado el engranaje a nitrurar recibe un tratamiento de bonificado para darle un endurecimiento promedio. Las zona que no van a ser nitruradas deben ser cubiertas con placas decobreu otro material adecuado, despus se coloca en el horno de nitruracin calentndolo a 1000 F (538C). El nitrurado se efecta mediantegasde amoniaco que se descompone en nitrgeno atmico ehidrogenosobre la superficie del acero.El nitrgeno atmico penetra lentamente en la superficie del hacer ys e combina con otros elementos, para formar nitruros de extraordinaria dureza. Un acero con aleacin de exclusivamente de carbono no puede ser nitrurado conxito. Endurecimiento por induccin (b,c): El engrane es endurecido superficialmente por medio de corrientes alternas de lata frecuencia. El proceso consiste en enrollar una bobina de induccin alrededor de la pieza, generalmente la pieza es girada dentro de la bobina, en pocos segundos los dientes son llevados por encima de la temperaturacrtica(de uncolorrojo intenso), despus de este proceso el engranaje es retirado de la bobina y se le da un temple controlado por medio de un bao de roco aplicado por un rociador anula o se le sumerge en un bao agitado. Antes del endurecimiento por induccin el disco del engranaje se trata trmicamente. Endurecido con flama (d): Proporciona un endurecimiento poco profunda, es por medio de una flama oxciacetilnica empleando quemadores especiales. Para obtener un calentamiento uniforme generalmente se hace girar el engranaje en la flama. El engranaje es semiendurecido y los dientes se rebajan y se les da el acabado final antes de endurecerlos.2.4 LubricacinTodo los engranes sin importar tipos ni materiales tendrn mayores probabilidades de una larga vida til si se les lubrica en forma adecuada. La lubricacin de los engranajes es un requisito bsico del diseo tan importante como laresistenciao la durabilidad superficial de los dientes de los engranajes.Sistemas y mtodos para lubricacin de engranajes, los mtodos utilizados para la lubricacin de los dientes de los engranajes varan con el tipo d engranaje, lavelocidad(en la lnea primitiva), el acabado superficial, la dureza y la combinacin de materiales.Uno de los mtodos de lubricacin es el de paletas o brochas, el cual se utiliza exclusivamente en engranajes de muy baja velocidad y de paso muy grande, otromtodoutilizado mayormente en cajas reductoras es por chapoteo; losjuegosde engranes de alta velocidad son los mas difciles de lubricar eficientemente ya que no es fcil sumergir los engranes en elaceite.Los siguientes mtodos son: Lubricacin apresinpor medio de: bomba para aceite autoconcentida, bomba motorizada independiente, sistema centralizado de lubricacin a presin. Atomizacin, llamado tambin lubricacin por niebla, se utiliza para velocidades muy altas o donde la acumulacin de lubricante sea intolerable.2.5 Inspeccin

Dentro de los mtodos ms utilizados estn: La inspeccin funcionalla suministra el examinador de rodillo de doble flanco. Este examinador de rodillos cuenta con unsoftwaredemedicinde engranes integrado que rpidamente compara lageometrareal del engrane contra las especificaciones originales. La inspeccin Analticaconsiste en una sonda de exploracin que mide con precisin cada diente de forma individual creando unaimagen topogrfica digital del engrane completo. Esta imagen se compara con la de unmodeloen CAD. El software calcula los parmetros elementales de precisin del engrane, como descentrado, perfil, espacio entre ondulaciones y errores de derivacin.2.6 Consideraciones de Diseo Mantener lasestructurasde soporte de las chumaceras de los engranajes tan cerca como sea posible, pero dejando espacio libre necesario para aplicar la lubricacin y ejecutar los ajustes necesarios. De esta forma se eliminan los momentos grandes, reduciendo losproblemasde vibracin. Los engranajes deben poseer una carcasa protectora a fin de evitar, por ejemplo, los problemas debidos alclima, a la zona detrabajo, la manipulacin del equipo, etc... Este tipo de carcasa debe tener una abertura la cual facilite la revisin de la superficie de los dientes sin necesidad de desmontar todo el conjunto, tambin debe poseer una zona especial donde debe alojar el lubricante para el engranaje.1. NOMENCLATURA

Paso circular .-es la distancia medida sobre la circunferencia de paso entre determinado punto de un diente y el correspondiente de uno inmediato, es decir la suma del grueso del diente y el ancho del espacio ente dos consecutivos.

En los engranes helicoidales, por sunaturaleza(dientes en hlice ) , va a tener dos pasos,Pn = paso circular normalPt = paso circular transversalRelacionados por la siguiente ecuacin

Ntese que cuando = 0 entonces Pn =PtDonde es el ngulo de hliceCircunferencia de paso .-es un circulo terico en el que generalmente se basan todos los clculos; su dimetro es el dimetro de paso.Supongamos que un plano oblicuo a b corta al engrane segn en un arco, este arco tieneradiode curvatura R, si = 0 entonces R = D/2 ; si crece hasta llegar a 90 entonces R = ; por lo tanto se entiende que cuando crece R tambin lo hace

En los engranajes helicoidales el radio de paso es RModulo (m).-es la relacin del dimetro de paso al numero de dientesm=d/Z d = dimetro de pasoZ = numero de dientesEn engranes helicoidales se diferencia entre:Modulo transversalModulo normalAdendo (ha).-distancia radial entre el tope del diente y la circunferencia de pasoDedendo (hf).-es la distancia entre el el fondo del espacio y la circunferencia de pasoAltura total .-es la suma del dependo y del adendoCircunferencia de holgura .-Es la circunferencia tangente a la de adendo del otro engrane, la holgura es la diferencia entre el adendo de un engrane y el dedendo del otro conectadoJuego .-es el espacio entre dos dientes consecutivos y el grueso del diente del otro engraneNumero virtual de dientes (Zv) .-Si se observa en ladireccinde los dientes, un engrane del mismo paso y con el mismo R tendr un mayor nmero de dientes segn aumente R es decir conforme se incremente .Se puede demostrar que:

Para la generacin de un engrane se trazan dos crculos cuyos dimetros son los dimetros de paso. En un par de engranes conectados las circunferencias de paso son tangentes entre si, esto quiere decir que los centros estn ubicados a una distanciaR1 + R2El punto P es el punto de paso, por este punto se traza una recta ab que es tangente a los dos crculos, luego se traza una rectacdpor el punto P, a un ngulo con respecto a la tangente comuna b ; la recta cd recibe tres nombre:Lnea de presin , generatriz, lnea de accin e indica la direccin en que acta la fuerza.El ngulo se llama ngulo de presin y suele tener unvalorde 20 o 25 ; para engranes helicoidales el ngulo de presin n en la direccin normal es diferente a t en la direccin transversal, estos ngulos estn relacionados por la ecuacin

A continuacin, sobre cada engrane se traza una circunferencia tangente a la lnea de presin.Estas sern las circunferencias de base. Como son tangentes a dicha lnea, y al ngulo de presin determina su tamao. El radio de la circunferencia de base es

A continuacin se traza una evolvente sobre cada circunferencia de base. Este evolvente se usara para un lado del diente de engrane.Las circunferencias de adendo y dedendo se trazan conlos valoresdados anteriormente.

Interferencia.-el contacto comienza cuando la punta del diente conducido toca el flanco del diente conductor, ello ocurre antes de que la parte de evolvente del diente conductor entre en accin,. En otras palabras ello ocurre por debajo de la circunferencia de base del engrane 2 en la parte distinta de la evolvente del flanco; el efecto real es que la punta o cara de evolvente del engrane impulsado tiende a penetrar en el flanco del diente impulsado o a interferir con este.Se presenta una vez ms el mismo efecto a medida que los dientes dejan de estar en contacto. El efecto es que la punta del diente impulsor tiende a penetrar en el flanco del diente impulsado, o a interferir con l.La interferencia tambin puede reducirse mediante un mayor ngulo de presin. Con esto s obtiene una menos circunferencia de base, de manera que la mayor parte del perfil de los dientes es evolvente. Lademandade piones menores con menos dientes favorece as el uso de un ngulo de presin de 25,aun cuando las fuerzas de friccin y las cargas de aplastamiento aumenten de magnitud y disminuya la relacin de contacto.3. La fuerza resultante que acta sobre el engranaje es considerada como aplicada sobre la cara del diente de la siguiente manera

Las fuerzas actuantes se descomponen sobre las direcciones radial, tangencial y axial para su mejor entendimiento. La carga transmitida a los engranajes es en la direccin tangencial o de rotacin, por lo tanto es de mayor facilidad considerar las dems fuerzas enfuncinde la componente tangencial

1. 2. Problema14. ANALISIS DE FUERZASUn engranaje helicoidal comercial tiene un ngulo de presin normal de 14 , un ngulo de hlice de 45, un paso diametral transversal de 6 dte/in y 18 dientes, se desea determinar:a) dimetro de pasob) los pasos circulares transversal, normal y axialc) el paso diametral normald) el ngulo de presin transversalSolucin:a. b. c. d. 3. 1. La American Gear Manufactures Asociacin AGMA proporciona mediante tablas ygrficoslainformacinreferente al diseo yanlisisde los engranajes. Los mtodos que presenta estaorganizacinson de uso comn para el las consideraciones de Resistencia y desgaste de los dientes.Lasecuacionesy relaciones presentadas son extractos deAGMA, Standard for rating pitting Resistance and bending Strength of spur and Helical Involute Gear Teeth, AGMA 218.012. Cita de extracto de la norma

3. Frmula de Lewis4. Presin de Hertz4. CALCULOS SEGN AGMA