1.- Como estudiante de ingeniera industrial, tiene la necesidad de investigar y de indagar el porqu del desgaste y falla de los dientes de engranaje? Las principales fallas que surgen en sistemas engranados estn relacionadas con problemas existentes en los dientes, en el eje, o una combinacin de ambos. Las fallas relacionadas con los dientes pueden tener su origen en sobrecargas, desgaste y grietas, y las fallas relacionadas con el eje pueden deberse al desalineamiento o desbalanceamiento del mismo. Los engranajes pueden sufrir mltiples deterioros durante su funcionamiento, no obstante las fallas ms comunes son: a) Picadura o careado. Esta falla se caracteriza por el desprendimiento de partculas de la superficie del diente producto de la accin del lubricante. Estos desprendimientos aparecen en la zona cercana al polo por encima y por debajo de de la circunferencia primitiva. Este fenmeno se debe a que aqu es donde mejor puede desarrollarse la grieta sin "limarse", ya que la velocidad de deslizamiento es muy pequea.

b) Desgaste. Esta falla es propia de las transmisiones no lubricadas, y se caracteriza por la disminucin del espesor del diente en la zona de la cabeza y del pi, que es donde mayor velocidad de deslizamiento existe.

c) Deformacin plstica de la superficie de los dientes o

fluencia friccional. Esta falla se produce en transmisiones altamente cargadas, y se caracteriza por la fluencia del material hacia los extremos o centro del diente en dependencia de si la rueda es conducida o conductora.

d) Fractura del diente. Esta falla se produce tanto en transmisiones lubricadas como no lubricadas. La misma se puede producir debido a la fatiga o a sobrecargas instantneas. La misma se produce en el pi del diente.

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Los mecanismos de fallas ms corrientes son: desgaste, fatiga superficial, deformacin plstica, rotura por fatiga y rotura frgil. Las causas de fallo de estos elementos se deben a errores de diseo, imperfecciones del material, montaje y operaciones incorrectas, etc. Adems no debemos olvidar que las elevadas tensiones de contacto y fuerte deslizamiento existente conducen a un gradual fallo del mismo. Las fallas de los dientes de los engranes se debe a: Lubricacin inadecuaday a cerramiento en el engrane lo que produce abrasin, desgaste y rayado. falla provocada por la fatiga lo que provoca picaduras, pudindose proteger o controlar al determinar la carga admisible al desgaste. Los desgastes en los dientes de los engranajes se producen mediante la abrasin y corrosin. Si la velocidad es inferior a (Vm=240 mpm), se produce e rallado abrasivo; si la velocidad es ms elevada, se produce escoriacin. La carga de seguridad para superficies lisas (0.45 micras) es mucho mayor que para superficies speras o rugosas (2.54 micras), a todas las velocidades. Una vez producida escoriacin o abrasin, la capacidad de los engranes queda reducida. Los engranes pequeos pueden transmitir gran potencia. Los desgasten son producidos mediante: La Abrasin La Corrosin Las fallas se deben al: Rompimiento de los engranajes Flujo plstico en los engranajes Fatiga superficial.

Cuadro de diversas fallas en los engranes.

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Escoriacin Son ocasionadas por una pelcula insuficiente de aceite entre los dientes del engranaje que empatan, dando como resultado temperaturas elevadas. Engranajes sobrecalentados Los engranajes sobrecalentados presenta excoriaciones graves, ocurre cuando el engrane principal hace contacto tres veces ms frecuentes

Falla por impacto torsional Ocurre al forzar los diente del engrane de la resistencia del materia Falla por picado Ocasionado por lubricante contaminado e incorrecto, o por bajos niveles de lubricante Falla por astillado Ocasionado por lubricante contaminado e incorrecto, o por bajos niveles de lubricante Falla por lubricacin Lubricacin incorrecta que reducir la vida del engrane. Lubricante contaminado que provocara ralladuras y picaduras en las superficies de contacto Engranes picados Es normal en cualquier engrane encurbados, esto se debe por el carbn que hay en el proceso de fundicin. Erosin La erosin tiene una apariencia semejante a las picaduras, excepto que los crteres son ms grandes en dimetro y memos profundos Estriado.- Es una forma particular de desgaste por rayado que puede ocurrir en las superficies cementadas de los piones hipoides bajo las cargas pesadas y que muestra ranuras en la direccin del deslizamiento de las superficies. Puesto que el estriado resulta de cargas localizadas siempre que sea posible debe ajustarse los engranajes para distribuir las cargas ms uniformemente sobre toda la superficie del diente. Para engranes cnicos debe ser alterado el huelgo para reducir la carga de impacto. El uso de lubricantes de extrema presin puede ayudar a reducir la velocidad de deterioro de la superficie de diente. EL DESGASTE EN DIENTES ocurre por operacin ms all del tiempo de vida del engranaje, contaminacin de la grasa lubricante, elementos extraos circulando en la caja del engrane o montaje errneo. Su espectro se caracteriza por la aparicin deDISEO DE MAQUINA Pgina 3

bandeamiento lateral alrededor de la frecuencia natural de vibracin (fn) del engrane defectuoso. Se debe cambiar o rectificar el engranaje (slo si este no est sometido a grandes cargas y la urgencia lo amerita). Si el desgaste es prematuro inspeccione desalineacin en el eje o excentricidad en el engranaje. Generalmente, los engranes fallan porque las cargas que generalmente se aplican en los dientes son mayores que las cargas admisibles, basado ya sea en la resistencia del diente como viga (fractura del diente o fractura por fatiga) y/o por resistencia al desgaste (falla superficial o fatiga superficial), estos son los dos modos de falla que afectan a los dientes de los engranes. EXCENTRICIDAD Y/O BACKLASH: La excentricidad ocurre cuando el centro de simetra no coincide con el centro de rotacin. El backlash se produce cuando, al terminar el contacto entre dos dientes, los dos siguientes no entran inmediatamente en contacto. El espectro muestra aumento considerable de las bandas laterales alrededor della GMF y fn. El engranaje con problemas es indicado por el espaciado de las bandas laterales. Si el problema es backlash, la GMF debe disminuir con el aumento de la carga. Para corregir el problema, el engranaje debe ser reensamblado o reemplazado si se encuentran problemas de manufactura. Modos de fallas de los dentados Se presentan los modos de fallas de los dentados en las categoras bsicas siguientes: anomalas sobre la superficie de los flancos, engranadura-gripado, deformaciones permanentes, fatiga superficial, fisuras y rotura de dientes. Fractura por fatiga La fractura del diente por fatiga es debida a esfuerzos fluctuantes a flexin en la raz del diente, sin embargo se debe investigar los dems posibles efectos de la distribucin no uniforme de la carga cuando se excedan los lmites recomendados. El desconchado es una fatiga de superficie de mayor extensin que el picado; es decir, el descascarillado o desprendimiento de pequeas partculas de material es mucho mayor. Este tipo de fallo tiene lugar en los dientes de superficie endurecida.

Lacorrosines causa de deterioro de la superficie, lo que a su vez origina el debilitamiento por reduccin de las resistencias a la fatiga, pero' no presenta ningn problema con aceites de petrleo limpios y un ambiente tambin limpio. Los dientes de los engranes sufren tambin de: Dentado de un pin con desgaste moderado. Se puede ver fcilmente la posicin de la lnea primitiva de funcionamiento marcada sobre los flancos activos. El desgaste adhesivoes clasificado como "suave" si est confinado a las capas de xido de las superficies de los dentados. Sin embargo, si las capas de xido son interrumpidas y el metal desnudo queda expuesto, usualmente ocurre una transicin al desgaste

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adhesivo severo. El desgaste adhesivo severo es llamado gripado-engranadura y ser discutido ms adelante. Aqu se presume que el gripado-engranadura ha sido evitado a travs de un diseo apropiado de las ruedas dentadas, de la seleccin del lubricante y el control del proceso de rodaje. Cuando las unidades a engranajes son operadas por primera vez, el contacto entre los dentados no es ptimo debido a las inevitables imperfecciones de fabricacin.

Pulido es un proceso muy lento de desgasteen el cual las asperezas de las superficies de contacto son progresivamente pulidas hasta desarrollar bellas superficies lisas y brillantes. Si los aditivos de extrema presin en el lubricante son demasiado reactivos qumicamente, pueden causar pulido de las superficies de los dentados hasta que alcancen una terminacin tipo pulido espejo. Modos de falla relacionados con la lubricacin El picado o el gripado-engranadurapuede causar deterioros de los dentados y generar fuerzas dinmicas, las cules a su vez pueden originar la falla de los dientes por fatiga a la flexin. En estos casos, la falla de fatiga es secundaria y no est directamente relacionada con la lubricacin, mientras que el picado o el gripado-engranadura son los modos de falla primaria, y ambos estn definitivamente influenciados por la lubricacin

Gripado severo obtenido sobre los dientesde un pin funcionando a baja velocidad y lubricado con grasa. Este tipo de dao es comnmente llamado "engranadura-gripado en fro". El picado o el gripado-engranadura pueden causar deterioros de los dentados y generar fuerzas dinmicas, las cules a su vez pueden originar la falla de los dientes por fatiga a la flexin. En estos casos, la falla de fatiga es secundaria y no est directamente relacionada con la lubricacin, mientras que el picado o el gripado-engranadura son los modos de falla primaria, y ambos estn definitivamente influenciados por la lubricacin.

Las temperaturas de gripadas crticas no son constantes para los lubricantes sintticos y lubricante con aditivos anti-engrane.

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Arrancamientos con transferencias leves de material visibles cerca de la cabeza de los dientes de un pin cnico que han sido causadas por un gripado localizado. Estas trazas tienen tendencia a desaparecer si el fenmeno provocante no se reproduce. Modos de fallas de los dentados Se presentan los modos de fallas de los dentados en las categoras bsicas siguientes: anomalas sobre la superficie de los flancos, engranadura-gripado, deformaciones permanentes, fatiga superficial, fisuras y rotura de dientes. DETERIORO DE LA SUPERFICIE SOLDADURA Esta es una clase general de deterioro de la superficie que se genera cuando combinan presin, deslizamiento y elevacin de la temperatura para causar la salida forzada de la pelcula de lubricante dejando que las superficies metlicas rocen directamente unas con otras hasta un grado que se produce una adherencia molecular, o soldadura seguido de una separacin inmediata por desgarramiento, algunas veces se denomina agarrotamiento o pegamiento. CEDENCIA PLSTICA Se trata de una deformacin en la superficie de los dientes. De engranajes, resultante de cargas pesadas, caracterizada por aletas que sobresalen en los bordes o extremos de los dientes. Se asocia generalmente con materiales dctiles, pero en realidad ocurre tambin con el acero templado. FATIGA DE SUPERFICIE Es la formacin de cavidades en la superficie de los dientes, usualmente pequeas al principio y en reas separadas de esfuerzos de compresin elevados, debido con frecuencia a irregularidades de la superficie. Esto puede pasar cuando un par de engranajes es puesto en marcha por primera vez y puede continuar solo hasta el paso donde se han reducido puntos locales elevados, no es necesariamente serio, siendo correctivo y no progresivo, se recomienda pulir las irregularidades. DESGASTE POR RODADURA Cedencia plstica resultante de cargas regulares, pesadas y deslizamiento. Que se produce en el punto donde entran en contacto un par de dientes coincidentes que llevan momentneamente una carga. DESGASTE POR MARTILLADO Es una forma de cedencia nica causada por impactos localizados o por cargas de choques fuertes o irregulares, dando una apariencia de un rea aplastada de la superficie de los dientes de engranaje a intervalos regulares. LA ONDULACIN

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Es una forma de cedencia plstica sobre reas de superficie de acero cementadas bajo cargas deslizantes pesadas, se caracteriza por un patrn de escama de pescado. Rayado.- Es una forma de desgaste caracterizado por rayas profundas en la direccin de deslizamiento de la superficie causadas por las partculas que son ms grandes que las asociadas con el desgaste abrasivo. Como el rayado es un tipo acentuado de desgaste abrasivo, con ranuras extendidas comparativamente profundas arriba y abajo del perfil del diente, se usa el mismo mantenimiento que para el desgaste abrasivo simple. Asegrese que la caja, engranes y canales de lubricacin estn completamente libres de materia extraa. Protjase contra la recontaminacin mediante el uso de filtros, respiraderos y sellos de aceite donde las condiciones lo indiquen. RAYADO LIGERO Es un deterioro menor de la superficie del diente de engranaje de naturaleza soldante mostrando ligeros desgarramientos y rayas en direccin del deslizamiento. Comenzando en un rea de superficie donde hay una combinacin de esfuerzo de superficie alto y velocidad deslizante, por lo general ocurre cerca de la punta del diente, se recomienda el uso de un lubricante de presin extrema. RAYADO SEVEROEs un grado de soldadura ms avanzado, mostrando rayas y adherencias ms profundas que conduce a un rpido deterioro de la superficie del diente del engranaje. ROTURA POR SOBRECARGA Se refiere a la rozadura de los dientes de engranajes como resultado de una sobrecarga de choque inesperada, tal como puede ser causada por un agarrotamiento de la maquinaria conectada. Pude producirse por una aplicacin inapropiada o por un mal empleo de un dispositivo para regular el par de fuerza torsional entre el mecanismo de engrane y maquinaria. ESCORIACIN Es un tipo de fatiga ms extenso en el cual un rea considerada de superficie de rodamiento desdiente es socavada de forma progresiva y que eventualmente se desprende en forma de laminillas, ocurriendo solo en engranajes cementados.

DETERIOROS DIVERSOS DE LA SUPERFICIE DE DIENTE Desgaste - Usura (Wear). El desgaste es un trmino general caracterizado por una remocin de material debido al deslizamiento de dos superficies, una contra la otra, dilapidado o rayado. Este trmino cubre igualmente la remocin de material por la accin abrasiva de las impurezas presentes en el lubricante. El mismo incluye tambin el desgaste adhesivo resultante de soldaduras localizadas que provoca arrancamiento y transferencia de partculas provenientes de los dentados. Desgaste normal.- es la prdida de metal de la superficie de un diente de engranaje resultante de la abrasin inevitable a una velocidad y grado que no evitar el comportamiento satisfactorio del engranaje durante su duracin esperada.

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Durante el suavizamiento de un nuevo juego de engranajes se espera cierta cantidad de suavizamiento y pulido. Este tipo de desgaste es menos notable cuando los engranajes han sido rasurados o rectificados durante su fabricacin. Antes que hayan sido suavizados del todo se debe comprobar en cuanto a su instalacin apropiada y asegurarse que la carga es controlada dentro de los lmites especificados segn se han establecido por el fabricante. El uso de lubricantes y filtros recomendados para eliminar el desgaste excesivo de los dientes del engranaje durante el perodo de suavizamiento. La mayora de los fabricantes de transmisiones por engranajes ensamblados recomiendan el lavado de la caja de engranes frecuentemente para remover cualquier partcula metlica y para eliminar cualquier posibilidad de que objetos extraos circulen a travs del engranaje.

Desgaste abrasivo.- Es un dao de la superficie causado por las finas partculas transportadas en el lubricante o enterradas en la superficie de los dientes de engranaje. Las partculas pueden ser metal desprendido de los dientes de engrane o de los cojinetes, abrasivos que no han sido removidos completamente antes del montaje, arena o cascarilla procedente de las fundiciones u otras impurezas en el aceite o atmsfera ambiente. Cuando se detecte desgaste abrasivo, la unidad debe ser parada inmediatamente. El aceite debe ser drenado. El interior de la caja, dientes del engranaje y pasajes de aceite deben ser rascados, lavados y limpiados. Debe usarse aceite lavador ligero durante un corto tiempo antes de volver a llenar el depsito de aceite con el aceite limpiado del grado apropiado. En las atmsferas contaminadas deben considerarse respiraderos de aceite apropiados, sellos de aceite y filtros como medios de eliminar infiltracin de partculas extraas a la caja de engranajes. DESGASTE CORROSIVO Resulta de la accin qumica sobre el metal de la superficie de los dientes por oxidacin, mediante una contaminacin acida o alcalina o por contaminacin de lubricantes inapropiados o inferiores, estos pueden ser acelerados ocasionalmente por humedad excesiva en la caja de engranajes. Se recomienda drenar y limpiar le caja de engranes peridicamente y suministrarle un lubricante apropiado. Desgaste por sobrecarga.-Es una forma de desgaste experimentado bajo condiciones de carga pesada y baja velocidad, tanto en engranajes templados como sin temple. El metal parece ser removido progresivamente en capas delgadas o laminillas dejando las superficies que parecen como si estuvieran siendo atacadas por cidos. El nico remedio permanente para el desgaste por sobrecarga es reducir la carga unitaria a la capacidad nominadle los engranajes. Puede tambin usarse lubricantes de presin extrema para reducir la velocidad de desgaste. Debe tenerse cuidado al elegir lubricantes de presin que se encuentren libres de sustancias corrosivas. QUEMADO

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Es una decoloracin y perdida de dureza resultante de la alta temperatura producida por friccin excesiva causada por sobrecarga, velocidad excesiva, falta de huelgo, o falta de lubricacin recomienda primero buscar el lubricante apropiado. En muchos casos, los lubricantes de presin extrema eliminaran el quemado de los dientes de engranaje. INTERFERENCIA Este tipo de deterioro del diente de engranaje causado por el contacto extremadamente fuerte entre el borde del extremo del diente y la superficie redondeada del diente coincidente, la misma que puede causar abrasin o penetracin localizada, se recomienda una eleccin apropiada del engranaje. ROTURA DE DIENTES AGRIETAMIENTO Resulta de tensiones residuales inducidas en el material templable por falta de control de fabricacin o por condiciones de fabricacin inadecuadas, una de las causas es un ncleo demasiado blando a alguna otra forma de tratamiento trmico inapropiado. El desconchado y el descascarillamiento representan varias formas y grados de fallas por agrietamiento, en las cuales partes de los dientes se desprendern eventualmente. GRIETAS DEL TEMPLADO Resultan de un tratamiento trmico inapropiado de los engranajes, de rincones de dientes extremadamente agudos, o de marcas del maquinado en los engranajes coincidentes, estas grietas comienzan usualmente en las bases o extremos de los dientes, La fractura deliberada de un diente de engranaje con grietas del temple revelara un rea descolorida en el metal donde existe la grieta. GRIETAS DEL RECTIFICADO Son finas grietas usualmente en un patrn definido, causadas por una tcnica de rectificado inapropiado, un tratamiento trmico inapropiado o ambos. Usualmente no son visibles hasta que se ponen en servicio los engranajes. Se recomienda una inspeccin magntica y un excelente pulido. OTROS FALLOS EN LOS ENGRANES. Los mecanismos de fallo ms corrientes en este tipo de elementos de mquinas son los desgastes fatiga superficial, deformacin plstica, rotura por fatiga y rotura frgil. En cuanto a las causas de fallo de estos elementos se encuentran las asociadas a errores de diseo, imperfecciones del material, montaje y operaciones incorrectas, etc. Todo ello sin olvidar que las elevadas tensiones de contacto y el fuerte deslizamiento existente conducen, inevitablemente, a un gradual fallo del mismo. a) Condiciones normales de servicio. Todos los engranes sufren un deterioro normal en servicio, pero no conducen a un fallo dentro del periodo de vida til para el que fueron diseados. Este deterioro consiste en desgaste suave, estabilizado a lo largo del tiempo, pero ms fuerte en el periodo inicial de vida. Sus causas se deben a las destrucciones de las asperezas superficiales que inicialmente podra haber habido (procedente del proceso de mecanizado) y a deficiencia en la lubricacin, expresamente en los perodos de arranque y parada. En los primeros ciclos de trabajo de los dientes, las asperezas se ven sometidas a elevadas tensiones cclicas, que rpidamente conduce a su rotura por fatiga, dejando en su lugar pequeos hoyuelos. (Tales hoyuelos son ms acusados en la lnea de rodadura o lnea pitch: en la cual, adems, el deslizamiento cambia de sentido). Con el paso del tiempo tales hoyuelos se van alisando, volvindose la superficie suave y uniforme, detenindose el proceso de formacin de hoyuelos. A partir de ese momento el nico deterioro producido es el desgaste suave y controlado que aparece

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fundamentalmente en los periodos de arranque y parada. Este desgaste se desarrolla de forma uniforme en toda la superficie del diente excepto en la lnea pitch. b) Errores de diseo. Entre los errores de diseo que conducen al fallo de estos elementos cabe mencionar: 1.- Mal diseo de los dientes, que conducen a elevadas presiones locales. Tales presiones se traducen en un incremento del desgaste del tipo adhesivo (formacin de micro soldaduras y posterior rotura de las mismas) y sobre todo en la formacin de hoyuelos (pits) por efecto de la elevada fatiga superficial. 2.- Radios de acuerdo pequeos, que conducen a una concentracin de tensiones en esa zona de transicin, sometidas a fuertes tensiones procedentes de la flexin del diente, y que pueden conducir a una rotura por fatiga. 3.- Contacto con interferencia, que puede conducir a desgastes anormales (suaves o severos) e incluso a la rotura del diente por fatiga (sobrecargas cclicas por esta causa), e incluso por rotura dctil (cuando la interferencia original el bloqueo del engranaje). 4.- Mal diseo de chaveteros, pasadores, etc., que originan importantes concentradores de tensiones y la posible rotura del cubo de la rueda. 5.- Mal diseo de la unin rueda-rbol por ajuste con interferencia, y que puede originar la deformacin del engranaje o producir la rotura del cubo. c) Incorrecta eleccin de materiales. Los fallos por esta causa pueden deberse a: 1.- Falta de dureza en los materiales empleados, lo cual conduce a un desgaste rpido de tipo adhesivo, e incluso a deformaciones plsticas en la superficie del diente ms blando. 2.- Elevado coeficiente de rozamiento entre ambos, que conduce a un sobrecalentamiento, con los posibles deterioros del lubricante y fallos en la lubricacin, y los consecuentes incrementos de la tasa de desgaste. 3.-Poca resistencia a la fatiga superficial, que conduce a la formacin de hoyuelos y escamas, y al rpido deterioro de la superficie del diente. 4.- Poca resistencia mecnica, que conduce a deformaciones plsticas, principalmente de tipo de granallado y cilindrado (rollingandpeeling) (caracterizado por la presencia de rebabas en los bordes de los dientes, como si el material hubiera sido arrastrado por la accin de deslizamiento). d) Errores en el proceso de fabricacin. Aparte de los errores asociados al proceso de fabricacin seguido, los fallos ms usuales por esta causa pueden deberse a: 1.- Fallos en los procesos de endurecimiento superficial (carburacin), lo cual conduce a la formacin de hoyuelos superficiales (pts). 2. Existencia de efectos superficiales, lo cual conduce a prdidas de material en forma de escamas y lacas, o a una rotura por fatiga del diente (la rotura por fatiga tambin puede ocurrir por la existencia de defectos en el interior del elemento: inclusiones, etc.) 3.-Incorrectos tratamientos superficiales que generan fuertes tensiones residuales que conducen posteriormente a una rotura por fatiga. 4.-Existencia de grietas (superficiales o no) en los dientes, chaveteros, etc., que pueden conducir a una rotura frgil. e) Errores en el montaje. Los fallos ms usuales por esta causa son los siguientes: 1.- Juego insuficiente entre ambas ruedas del engranaje, lo cual puede conducir a desgaste5 anormales y, sobre todo, a roturas por fatiga debido a las sobrecargas generadas en los dientes.

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2.- Excentricidad de las cargas (estando los engranajes bien alineados, que conducen a sobrecargas locales, con el aumento de la fatiga superficial y el desprendimiento de escamas y formacin de hoyuelos sobre todo en el extremo del diente ms cargado).3.- Sobre presin de las chavetas de calado o excesiva interferencia en los ajustes de presin, que conduce a la generacin de grietas y posterior rotura frgil, y a deformaciones plsticas en la rueda y aun en sus dientes. 4.- Desalineamiento (producidos no slo por efectos de montaje mal calibrado sino tambin por deflexiones estticas del rbol, por deflexiones alabeos de los cubos de las ruedas y sus brazos, por holguras excesivas en los cojinetes, etc.), los cuales implican siempre sobrecargas locales, con los efectos de rotura por fatiga, defectos en la pelcula lubricante (aumento del desgaste), aumento de la fatiga superficial (formacin de hoyuelos, escamas, etc.), deformaciones plsticas (rayado), etc. 5.- Holgura excesiva, que en engranajes reversibles puede significar importantes cargas de impacto. f) Incorrectas condiciones de servicio y mantenimiento. Dentro de este grupo de causas pueden mencionarse la aplicacin de cargas ms elevadas que las de diseo (sobrecarga), el sometimiento a elevadas temperatura (ms altas que la de diseo), 1a aplicacin de cargas repentinas del choque, el sometimiento a vibraciones anormales, el uso de aceites de viscosidad insuficiente, el fallo en el suministro de aceites, el funcionamiento de velocidades muy alta o muy baja, etc. En general, todos estos fallos, aparte de generar tensiones adicionales en el elemento, produce contacto metlico directo, y entre ambas causa conducen a elevaciones de temperatura, fuertes desgastes (adhesivos y abrasivos), generacin de partculas metlicas (que se depositan en el aceite), generacin de ruidos, deformaciones y roturas. Las sobrecargas continuadas pueden desencadenar varios mecanismos de fallos solos o simultneos. As, las elevadas tensiones de flexin originadas pueden conducir a la rotura por fatiga del diente en su base. Tambin, las elevadas presiones superficiales generadas (pitting) y que se van uniendo unos a otros hasta deteriorar por completo la superficie del diente (este deterioro es ms acusado en el pin, de menos dientes y ms revolucionado, y dentro de ste, en la zona de dedendum). La existencia de este deterioro superficial tambin implica un importante aumento en el nivel de ruido del engranaje. Las sobrecargas de dientes muy rgidos tambin pueden conducir a varios tipos de deformaciones plsticas del material superficial de los dientes. Las ms tpicas son el cilindro o granallado, el ondulado (rippling) (caracterizado por presentar la superficie del diente una forma ondulada perpendicular a la direccin del deslizamiento, causada por la tensin cortante en la superficie del metal), y surcado (ridging) (es la ms severas de las deformaciones plsticas de los engranajes. Se presenta principalmente en los piones de las ruedas hipoides cementadas y tornillos sin fin de bronce, que se caracteriza por lneas o surcos diagonales sobre toda la superficie del diente, aparentando una espina de pescado.) Finalmente, las sobrecargas continuadas, en el caso de la existencia de grietas en el material, puede conducir a la rotura frgil del elemento. Las sobrecargas repentinas, originadas por choques o vibraciones, conducen tambin a deformaciones plsticas (en el caso de vibraciones, a deformaciones tipo peening y rippling), rotura por fatiga (si son continuadas), rotura frgil, aumentos del desgaste, etc.

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El sometimiento a elevadas temperatura (ambientales, o por mala lubricacin, excesiva friccin, etc.) conduce a quemaduras del material (buming) y a una disminucin de la resistencia a la fatiga. El uso de aceite de poca viscosidad implica un excesivo contacto metal - metal, lo cual conduce a un fuerte desgaste adhesivo, denominado rayado (scoring), y a un incremento de la temperatura. El scoring se caracteriza por presentar la superficie del diente una forma desgarrada (tpica del desgaste adhesivo), con las marcas del desgarro en la direccin del deslizamiento, estando ms desgastados la cabeza y el fondo del diente, mientras que aparece inalterada la lnea pitch. La escasez de aceite conduce principalmente a una deformacin plstica tipo ridging (en los engranajes hipoides y sinfn) y rippling. La existencia de partculas abrasivas en el lubricante (polvo, arena, virutas, xidos, partculas metlicas, etc.) conduce a un desgaste abrasivo, que puede ser suave (pulido) o severo (rayado - scatches - ranurado, etc.). La existencia de sustancias corrosivas en el lubricante (agua, cidos, etc.) puede conducir a un desgaste corrosivo con la formacin de hoyuelo (pits) de corrosin. Finalmente los engranes tambin pueden fallar por un mecanismo de rotura (frgil) en el caso del acuado de los dientes por fallo del rodamiento, por doblado por el rbol soporte de la rueda dentada o por la introduccin de una pieza dura entre los dientes (tornillo, tuerca, etc.) 2.-Existen dos clasificaciones bsicas para los engranes con sus encabezados, explicar cada uno de estos elementos de las dos clasificaciones. a) Daos por desgaste superficial. Este proceso de falla es similar al de las carreteras asfaltadas o de cemento en donde pequeos trozos de la misma son desprendidos debido al continuo contacto con los automviles. En este caso, el contacto con los dientes del otro engranaje provoca este desprendimiento. Causas: Ocurre cuando se ha sobrepasado del lmite de resistencia a la falla del material. Esto se debe tanto a las altas cargas que actan sobre el engranaje como al alto nmero de ciclos. Pueden existir condiciones adversas, las que pueden dar como resultado daos progresivos que estn ms all de los niveles comentados. La gravedad de las condiciones, incluso la extensin de tiempo que ello implica, determinar la tasa de progreso. Toda descompostura del sistema lubricante o una pelcula de aceite reducida, pueden incrementar la posibilidad o aceleracin de daos a la superficie de los dientes. De manera an ms importante, la lubricacin inadecuada durante un periodo sostenido muy probablemente ocasionar daos que pasarn a una etapa ms severa. b) Rotura por fatiga. La rotura real de un diente es una falla grave. No solamente faltar el engrane roto, sino que pueden presentarse daos ms graves a otros engranes como resultado del diente roto operando a travs de la transmisin. Daos por desgaste superficial. 1. Opacamiento como escarchado

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2. Opacamiento por desgaste. 3. Cicatrizacin. 4. Engranes Picados. 5. Picadura Inicial. 6. Combinaciones. 7. Picaduras Moderadas. 8. Picaduras Destructivas. 9. Erosin. 10. Escoriacin. 11. Engranes Sobrecalentados. 12. Desgaste abrasivo. 13. Corrosin de los Engranajes. 14. Falla por fatiga Superficial. Rotura por fatiga. 1. Fracturas por impacto. 2. Fracturas por Fatiga. 3. Burbujas o Bolsas de Aire. 4. Fractura de diente. 5. Fractura por sobrecarga. 6. Falla por flujo plstico en los engranajes. Explicar cada uno de los elementos de las dos clasificaciones. a) Daos por desgaste superficial. Opacamiento como escarchado: Durante el embonado algunas determinadas reas especficas de la superficie del diente estn en contacto durante cada etapa. Sin embargo, las variaciones en la forma del diente entre los dientes que empatan pueden producir un cambio ligero en el patrn de contacto. Esto dar como resultado un desgaste ligero a medida que los engranes que empatan tratan de ajustarse a una lnea de operacin comn. Ya que el desgaste es en la zona de deslizamiento que se inicia ceca de la raz del engrane, ocasiona una forma de picadura microscpica.

Se requiere lentes de aumento para ver estas picaduras. A simple vista, parece como una franja de decoloracin en blanco opaco denominada opacamiento. Hay falta de brillo en esta etapa. No se debe reemplazar un engrane simplemente porque est opaco. Pero si tambin muestra otros signos de dao, como carga en la punta, desalineacin, irregularidades graves en la superficie, etc., entonces se necesitan investigar ms a fondo. Opacamiento por desgaste. Como se dijo antes, existen tolerancias aceptables en el paso del diente y en el diente del engrane que empata que pueden operar con xito con variacin en el paso en direcciones opuestas. Sin embargo, puede ocurrir una pequea cantidad de cambio en la carga. Se puede presentar un ligero desgaste hasta que la carga sea distribuida nuevamente en forma uniforme a travs de todo el ancho del diente. Esto tambin puede dar como resultado un opacamiento en la porcin de la raz y algunas veces en la porcin de la cabeza del diente, fuera del centro del diente.

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Una vez ms, bajo condiciones normales, habr cicatrizacin y no se perder la vida til del engrane. Cicatrizacin. La lnea de operacin est por lo general bien definida. El balance del opacamiento tomar la forma del rea de contacto, sea cual sea. Bajo condiciones normales, la zona de contacto se desgasta; la tasa de desgaste disminuye hasta que se llega al punto en que se pule a s misma y el opacamiento es reemplazado en su totalidad por un rea muy brillante. No hay desgaste adicional. Esto se llamacicatrizacin y no se pierde absolutamente nada de la vida del engrane en esta etapa. Engranes Picados. Esta es otra condicin de la superficie que es normal al principio de la vida til de un engrane y es comn en cualquier engrane directo de dientes encurvados. Esto se debe por el carbn que hay en el proceso de fundicin. Es resultado de variaciones microscpicas en la forma del diente y en la micro estructura del material de la superficie. Por lo general, el lubricante llena las irregularidades de ambos dientes mientras estos se endentan; esto forma una pelcula de aceite y no hay contacto de metal a metal. Bajo carga, se crean presiones de aceite y tensin superficial entre los dientes. La causa especfica de esta tensin es debatible. Una teora afirma que las aplicaciones repetitivas de muchos caballos de fuerza ocasionan presiones de aceite suficientes para ejercer presin excesiva en las reas.

Picadura Inicial. La picadura inicial es la etapa ms ligera de la picadura. Consiste de picaduras definidas desde el tamao de un piquete de alfiler, apenas lo suficiente para producir opacamiento y difcilmente perceptible hasta 0.030 de pulgada. No reemplace el engrane debido a esta picadura inicial, ya que no ocasionar ruidos y en muchos casos cicatrizar.

Combinaciones. Bajo condiciones normales podr encontrar que un engrane tiene una combinacin de dao en los dientes, opacamiento y/o picadura inicial. Le recordamos una vez ms que todos ellos probablemente cicatricen.

Picaduras Moderadas.

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Este engrane muestra crteres de picaduras de aproximadamente 0.60 pulgadas (1.524 mm) de dimetro y de 0.005 a 0.010 (0.127 a0.254 mm) de profundidad, aproximadamente dos veces el tamao de los crteres en el picado inicial. Las picaduras estn distribuidas ampliamente a travs de la cara del diente. Este engrane ha vivido ya aproximadamente el 50% de su vida til. Los dientes han sido debilitados significativamente en esta etapa y no hay peligro de rotura. A semejanza de los engranes que muestran opacamiento y picadura inicial, este tipo de picadura moderada no ocasiona ruido. Este engrane puede tener todava muchas millas de vida til en servicio. Este engrane tambin presenta picadura en aproximadamente el 50% de la superficie de los dientes, pero a diferencia del engrane antes mencionado, este engrane debe ser reemplazado. La picadura es concentrada y en la lnea de operacin, lo cual cambia la forma curveada. Si bien los dientes no presentan debilitamiento significativo, se puede generar ruido debido a la forma involuta que ya no cae dentro de la franja de tolerancia antes comentada.

Picaduras Destructivas La picadura en este engrane est bien avanzada hacia la etapa destructivo. Los crteres de picadura son considerablemente ms grandes y profundos que aquellos de la picadura moderada. Los engranes en esta etapa de picadura deben ser reemplazados, de lo contrario pueden ocurrir ruido y fracturas por fatiga.

Erosin. La erosin tiene una apariencia fsica semejante a las picaduras destructivas, excepto que los crteres son ms grandes en dimetro y menos profundos. La erosin ocurre en un perodo ms corto cuando el engrane est sujeto a una condicin de sobrecarga extrema.

Escoriacin. Las escoriaciones son ocasionada por una pelcula insuficiente de aceite entre los dientes del engrane que empatan, dando como resultado temperaturas de superficie muy elevadas. Esto trae como resultado que el metal alternativamente suelde y se desgaste, y se separado de la superficie del diente. Una pelcula insuficiente de aceite puede ser ocasionada por: bajo nivel de aceite, ngulos de operacin de la transmisin excesivos, temperaturas de operacin elevadas, aceite de viscosidad incorrecta o de baja calidad y mezcla de tipos diferentes de aceites.

Engranes Sobrecalentados.DISEO DE MAQUINA Pgina 15

Cuando se revise una transmisin con engranes sobrecalentados, no es raro encontrar que el engrane impulsor principal representa escoriaciones graves. Esto ocurre porque los dientes del engrane impulsor principal hacen contacto casi tres veces ms frecuentemente que los dientes de los engranes impulsores de la contraflecha. Cuando se reemplace un engrane impulsor principal quemado, reemplace tambin los engranes impulsores de la contraflecha, incluso si no presentan daos visibles.

Desgaste abrasivo. Ocurre cuando existe material extrao que contamina la caja reductora y el sistema de lubricacin. Dicha contaminacin se puede generar de una variedad de formas, tales como de la viruta del maquinado de las piezas, residuos del rectificado o de otras fuentes. Una fuente comn de virutas es cundo la misma permanece dentro del sistema de lubricacin. Prevencin: Es Importante efectuar un mantenimiento adecuado a las cajas reductoras mediante una revisin y recambio del lubricante. En caso de que el sistema posea filtros, stos deben revisarse y limpiarse.

Corrosin de los Engranajes. La corrosin qumica y el desgaste corrosivo por lo general resultan de la contaminacin del sistema de lubricacin. Los materiales contaminantes ms comunes pueden ser la sal, el agua, solventes, desengrasantes y otros componentes. Mantenimiento: En Caso de que la caja reductora sea utilizada en lugares con agentes corrosivos, se debe procurar una Inspeccin peridica de la misma. a) Rotura por fatiga. Fracturas por impacto. Las fracturas por impacto son ocasionadas por una carga de choque grave o bien por un objeto extrao que pasa a travs del embonamiento de los engranes. Han sido identificadas por una bola en el lado de compresin del rea fracturada. Entre ms ciclos corra el engrane despus de la fractura ser mejor la bola. Adems del engrane que ha resultado fracturado, los otros dos engranes de ese juego tambin se deben sustituir, incluso si pueden parecer sin dao. Todo el engranaje de la transmisin se debe inspeccionar en relacin a posibles daos ocasionados por el diente roto. Fracturas por Fatiga. Las fracturas por fatiga se identifican por marcas de playa en el rea fracturada. Estas marcas se hacen a medida que el diente se estrella bajo una carga que es lo suficientemente pesada para agrandar la grieta, pero no tan grande para romper la totalidad del diente de una sola vez. Las fracturas por fatiga son ocasionadas por tensin extremadamente elevada en el diente del engrane por un perodo de tiempo. Las causas posibles de dicha tensin podran ser:

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Cargas de choque ocasionando una grieta pequea en el diente. Daos en el diente por objetos que entran al producirse el endentamiento del engrane. Condicin de sobrecarga. Imperfecciones de forja, marcas de maquinado excesivo o tratamiento de calor inadecuado. Picaduras graves o fatiga de la superficie. Burbujas o Bolsas de Aire. Los engranes hechos de metal base que contienen burbujas o bolsas de aire tienen puntos dbiles en esas reas. Estas fracturas se pueden identificar por la diferencia en la forma de la fractura y en la textura del metal en la superficie de la rotura. Una vez ms, al igual que con otras fracturas, inspeccione todo el engranaje en la transmisin en cuanto a posibles daos.

Fractura de diente. Constituye la fractura del diente completo o de parte del mismo debido a sobrecargas, shocko por un proceso de falla producido a travs de los repetidos esfuerzos de flexin excesivos. La apariencia en el diente denota una forma con capas que delatan la presencia de una fractura progresiva. La zona fracturada es generalmente lisa. Prevencin: Para prevenir la fractura de dientes es necesario evaluar las causas que originaron la sobrecarga. Si estas son permanentes, efectuar un rediseo de la pareja de engranajes.

Fractura por sobrecarga. Ocurre por fallas extremas a los engranajes como desalineacin o desprendimientos de rodamientos por la falla de los mismos. Presenta una apariencia como la de la tolo a la derecha, en donde las marcas de falla no son visibles. Prevencin:Aunque su prevencin es difcil, al Efectuar una reconstruccin o mantenimiento general a un reductor, es necesario cambiar Iodos los rodamientos as como evaluar la calidad del montaje. Falla por flujo plstico en los engranajes. Los engranajes fallan por Flujo o Deformacin Plstica cuando las superficies en contacto fallan y se deforman ante cargas pesadas. Este es el resultado de la accin de rodamiento y deslizamiento de la seccin en contacto bajo altos efectos de contactos, usualmente ocurre en engranajes con dientes de baja o mediana dureza aunque tambin puede ocurrir en piezas de alta dureza. Prevencin:Las fallas de este tipo se pueden prevenir reduciendo las cargas aplicadas e incrementando la dureza de las partes en contacto. El Incremento de la precisin del contacto de los dientes ayuda a la prevencin de esta falla.

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3.-Realizar un boceto con la terminologa de los engranes cnicos y explicar sus parmetros. Los engranes cnicos son aquellos se emplean para transmitir potencia entre flechas que no sean paralelas y que no se intersequen. Estos se obtienen a partir de piezas en forma de conos.

Se fabrican a partir de un trozo de cono, formando los dientes por fresado de su superficie exterior. Los dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes soluciona la transmisin entre ejes que se cortan y que se cruzan. Los engranajes cnicos tienen sus dientes cortados sobre la superficie de un tronco de cono En la figura se muestran dos engranajes cnicos que estn engranando entre s, indicndose sus distintas partes, las cuales se describen a continuacin.

Las circunferencias primitivas son las circunferencias mayores de los conos primitivos, siendo sus dimetros primitivos DR y DP. El mdulo y el paso circunferencial se determinan por el nmero de dientes en relacin con el dimetro primitivo. Las generatrices de los conos primitivos y las de cabezas y races de los dientes convergen al mismo punto O. Los dientes disminuyen progresivamente desde su parle exterior, lugar donde tienen su origen todas las medidas referidas al diente y a los dimetros principales, hacia el centro donde convergen los ejes y las lneas de los flancos del diente prolongadas.

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Adems de las denominaciones conocidas de los parmetros de los engranajes rectos y que tambin se emplean en los cnicos, estos debido a la conicidad que tienen y a la serie de ngulos que aparecen por este motivo, presentan otros con las siguientes denominaciones: ngulo primitivo R de la rueda mayor; ngulo primitivo P de la rueda menor; ngulo exterior R o de tomo de la rueda mayor; ngulo exterior P o de tomo de la rueda menor, ngulo de fondo R de la rueda mayor; ngulo de fondo P de la rueda menor; ngulo de cabeza del diente; ngulo de raz del diente; Longitud b del diente; Longitud L de la generatriz tomada desde el cono primitivo; Distancia HR y HP desde la circunferencia mayor de cabeza al punto de convergencia de los ejes de la rueda mayor y menor respectivamente, utilizada para comprobacin; ngulo complementario R de la rueda mayor; ngulo complementario P de la rueda menor. Para obtener los distintos parmetros de los engranajes cnicos se utilizan similares expresiones a las ya vistas para los engranajes cilndricos, tenindose en cuenta la influencia de los ngulos que determinan las dimensiones del diente. As para un mdulo M se tendr:

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Nomenclatura Addendum Anchura de la cara ngulo de la cara la preforma ngulo de dedendum ngulo de presin Paso circular Paso diametral ngulo de la espiral ngulo de paso del pin ngulo de la raz del pin pice de la cara ms all del punto de cruzamiento en el pin pice de paso ms all del punto de cruzamiento en el pin pice de raz ms all del punto de cruzamiento en el pin Corona delantera a punto de cruzamiento en el pin Corona hasta el punto de cruzamiento en el pin Dedendum Dimetro de paso del pin Distancia del cono

Significado Altura que sobresale el diente encima del cono de paso Longitud de los dientes medida a lo largo de un elemento del cono del paso ngulo entre un elemento del cono de la cara y su eje ngulo entre elementos entre los cono del de raz y el cono de paso Es el ngulo en el punto de paso entre la lnea de presin. Distancia a lo largo del circulo de paso, en la distancia media del cono Numero de diente de engranes por unidad de dimetro de paso ngulo entre la huella del diente y un elemento de cono de paso. Angulo entre un elemento del cono de paso y su eje. ngulo entre un elemento del cono de raz y su eje Distancia entre el pice de la cara y el punto de cruzamiento en un juego de engranes cnicos Distancia entre pice de paso y el punto de cruzamiento en un juego de engranes hipoides. Distancia entre el pice de raz y el punto de cruzamiento en un juego de engranes conucos Distancia en una seccin axial desde la corona delantera hasta el punto de cruzamiento, medida en direccin axial. Distancia en una seccin axial hasta el punto de cruzamiento, medida en direccin axial. Es la profundidad del espacio del diente debajo del cono de paso. Dimetro del cono de paso en el exterior de la preforma. Distancia del pice del cono de paso hasta el centro de la anchura de la cara.

Paso circunferencial p = M Altura del diente h = 2,16M Altura de cabeza a=M Altura de raz d = 1,16M Espesor del diente e = 1,57M

Se pueden escribir las distintas expresiones, tanto para la rueda como para el pin, que relacionan los parmetros de los engranajes unos en funcin de los otros, como son mdulo, dimetros primitivos, nmeros de dientes, etc.

ConceptoDISEO DE MAQUINA Pgina 20

formula

Altura de trabajo Holgura Adendo del engrane Relacin de velocidad Relacin equivalente de 90 Anchura de cara Nmero mnimo de diente

hk = 2.0 / p c = ( 0.188 / p) + 0.002 pulg. ag = 0.54 + 0.460 P p(m90) mg = Ng / Np mg = mg cuando = 90 mg=mgcosycostcuando=90 f=103o f=10/p el que sea menor pin 16, 15, 14, 13 rueda 16, 17, 20, 30.

Fig.-Terminologa de los engranes cnicos:

Engranaje cnico recto = 90: Z = nmero de dientesDISEO DE MAQUINA Pgina 21

m = mdulo (se entiende siempre que es el correspondiente a la cabeza mayor del diente) d = dimetro primitivo da = dimetro exterior dm = dimetro medio (en el centro de la longitud del diente) ha = addendum = m hf = dedendum = 1 25 . m h = profundidad del diente = 2,25 .m s = espesor del diente = ngulo de presin b = longitud del diente. No ser nunca superior a 1/3 de la generatriz R = generatriz =d2sen ngulo primitivo=tg=hfR=2.125senZ f = ngulo de dedendum a = ngulo de addendum * con espacio libre de fondo convergente: tga=haR * para dentado normal: tga=2senZ * con espacio libre de fondo constante: . a = ngulo de cara: a = + a da = dimetro exterior: da = d + 2 . hacoszv = numero de dientes virtual =Zcos Engranaje cnico recto con ngulos de ejes < 90: Todas las dimensiones como para los de = 90 menos:

Engranaje cnico recto, con ngulo de ejes > 90: Todas las dimensiones como para los de = 90 menos: 4.- QUE IMPORTANCIA TIENE LA RUEDA GENERATRIZ EN EL ENGRANE DE RUEDA CNICAS. Los engranes cnicos son aquellos que se han diseado para inducir un movimiento no deslizante entre dos conos, que se denominan conos primitivos los cuales estn en contactos a lo largo de un generador de cada uno de modo que los ejes de rotacin se intersecan entre el vrtice comn de cada uno (se define un generador como una lnea desde el vrtice del cono hasta su base define la superficie del cono a medida que hace un circuito completo alrededor de la base) cuando los engranes cnicos estn montados correctamente sus vrtices de cono son coincidentes la longitud de un elemento de cono primitivo se llama generatriz distancia de cono L

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Es importante que para los engranajes de dientes rectos, sus dientes se disponen siguiendo las generatrices de los cnicos primitivos. Las generatrices de los cnicos primitivos y las cabezas y races de los dientes convergen al mismo punto O. La longitud L de la generatriz del cono primitivo es la misma tanto para la rueda mayor como para la menor, ya que los dimetros primitivos sea cualquiera la relacionen que este al engranar se encuentra a la misma distancia del centro donde convergen las prolongaciones de los ejes y los flancos de los dientes.

Formado de los dientes de engrane espiral sobre la cremallera circular bsica.

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Donde la generatriz es una lnea o de una figura, Que por su movimiento engendra, respectivamente, una figura o un slido.O de una mquina, que convierte la energa mecnica en elctrica.Los dientes coinciden con las generatrices de los conos. La longitud Lde la generatriz del cono primitivo es la misma tanto para la rueda mayor como para la menor (pin) ya que sus dimetros primitivos, sea cualquiera la relacin en que estn al engranar, se encuentran a la misma distancia del centro donde convergen las prolongaciones de los ejes y los flancos de los dientes.2 2 L = RR + RP

Los dientes de un engrane cnico estn formados con respecto a un cono primitivo en vez de respecto a un cilindro primitivo como en los engranes cilndricos rectos. Cuando los engranes cnicos estn montados correctamente, sus vrtices de cono son coincidentes. Son importantes porque permiten un a mejor prolongacin en el contorno del contacto entre dientes provocando una transmisin de mejor calidad y sin tanto rozamiento, evitando las posibilidades de abrasin o desgaste

5.-REALIZAR UN BOCETO CON LA TERMINOLOGA Y PARMETROS DE UN ENGRANE DE TORNILLO SIN FIN. Los engranajes de tornillo sin fin estn formados por un tornillo sin fin largo y estrecho, dotado de uno o ms dientes helicoidales continuos, que engranan con una rueda dentada helicoidal. Estos engranes son los impulsores en reductores de velocidad, pero a veces, las unidades se usan en forma inversa para aumentar la velocidad. Los engranes de tornillo sin fin se emplean cuando se necesitan disminuciones muy grandes de velocidad y aumento en la potencia. El engrane del tornillo sin fin es parecido al engrane recto, por lo que muchas de las dimensiones son las mismas. El engranaje de tornillo sin fin constituye un caso particular de engranaje helicoidal para rboles cuya orientacin difiere de 90. Su pin est constituido por un tornillo

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que, en vez de ser cilndrico, adopta la forma circular de la rueda al par que est, de perfil acanalado, se adapta a la de aqul, engranando con l a lo largo de unos 60 a 90.

El pin se convierte en tornillo sin fin y la rueda se denomina corona. El nmero de dientes del pin es igual al nmero de dientes de entradas o hilos del tornillo. El tornillo Sin Fin generalmente desempea el papel de la rueda conducida. TERMINOLOGA. En la figura 7 se pueden observar los distintos elementos que conforman el par tornillo sinfn rueda helicoidal, siendo stos, segn se indica en la figura, los siguientes:

TrminoDescripcin logia L Longitud del tornillo sin fin. pt Paso axial entre filetes del tornillo. a Altura de cabeza. d Dedendo o altura de raz. h Altura total del filete. di Dimetro interior o de raz. a ngulo de avance del tornillo. dp Dimetro primitivo del tornillo. de Dimetro exterior del tornillo. pcr Paso circunferencial de la rueda. Di Dimetro interior de la rueda. Dp Dimetro primitivo de la rueda. Dt Dimetro de la garganta de la rueda. De Dimetro exterior de la rueda. b Ancho axial de la rueda. b ngulo de la cara de la rueda.

PARMETROS

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Para posibilitar el correcto engrane entre el tornillo sinfn y la rueda, sus parmetros y detalles constructivos deben poseer para cada uno determinadas caractersticas, como adems stos deben guardar ciertas relaciones entre ambos, las cuales se indican a continuacin:

Parmetro Dimetro primitivo de la rueda Paso circunferencial pcr de la rueda Paso de la hlice de la rueda Dimetro de garganta de la rueda Dimetro exterior de la rueda Distancia entre ejes de rueda y tornillo sinfn Dimetro primitivo del tornillo sinfn Mdulo circunferencial de la rueda

Frmula Dp = zR.Mc p cR =

DpzR

= pt

PhR =

.D ptg

Dt = Dp + 2Mncos De = 2 r r + Dt 2 L= 1 ( Dp + d p ) 2

dp = de 2Mn Mc = Dp zR = Mn cos

Longitud del tornillo sin fin (L).-Comprende toda la longitud axial dentada (o roscada).

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1 2 m 1 + z1

(

)

Paso axial entre filetes del tornillo. (pt).Es igual al paso circunferencial de la rueda. Se mide entre dos dientes consecutivos, aunque sea de dos o ms entradas. Pt = PCr Altura de cabeza. (a).Es la distancia radial entre el dimetro primitivo y el dimetro exterior. Dedendum o altura de raz. (d).Es la distancia radial entre el dimetro primitivo y el dimetro interior. Altura total del filete (h).Es la distancia comprendida entre el dimetro exterior e interior. h =a + d Dimetro interior o de raz. (di).Correspondiente a el dimetro de la circunferencia interior. di=d 2d ngulo de avance del tornillo. ().Est formado por la generatriz y la tangente del flanco del diente. Dimetro primitivo del tornillo. (dp).Es el correspondiente circunferencia primitiva del tornillo. d=mxZ al de contacto de la

Dimetro exterior del tornillo (de). Es igual a dimetro primitivo ms dos veces el modulo normal de= d + 2m Paso circunferencial de la rueda (Pcr).Es igual al paso axial del tornillo indistintamente del nmero de entradas. p cR =

DpzR

= pt

Dimetro interior de la rueda. (Di).Es el dimetro comprendido por la circunferencia interior de la rueda. Dimetro primitivo de la rueda (Dp).Es el correspondiente circunferencia primitiva de la rueda. Dp = zR.Mc Dimetro de la garganta de la rueda. (Dt).Es igual al dimetro exterior del tornillo. Dt = Dp + 2Mn al de contacto de la

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Dimetro exterior de la rueda.(De) es el dimetro de circunferencia exterior de la ruedacos De = 2 r r + Dt 2

Ancho axial de la rueda (b). Es la longitud de la rueda medida en forma axial. ngulo de la cara de la rueda ().Es el ngulo correspondiente a la rueda y depende del dimetro primitivo. Paso de la hlice de la rueda. Es la relacin entre el dimetro primitivo y la tangente del ngulo de presin. .D p PhR = tg Distancia entre ejes de rueda y tornillo sinfn.En consecuencia, la distancia entre los centros de las ruedas ser igual a la semisuma de los respectivos dimetros primitivos.L= 1 (Dp + d p ) 2

Mdulo circunferencial de la rueda.Es el correspondiente al paso circunferencial de la rueda. Dp M M c dientes de n Numero De Dientes (z): es el nmero de= z = cosla rueda R 6.- Existen diferencias en los materiales para construir engranes helicoidales y los de tornillo sinfn. Si o no, Por qu? Solo un numero de aleaciones son adecuados para engranes que limitan una potencia importante. Los hay de aceros, de hierro fundido y maleables y los hierros nodulares son las selecciones ms comunes para engranes. Se recomienda un endurecimiento superficial o en la masa (en aquellas aleaciones que lo permitan) a fin de obtener la resistencia mecnica suficiente y resistencia al desgaste. Donde se requiere una elevada resistencia a la corrosin, como entornos marinos, a menudo se utilizan bronces porque son metales no ferrosos ms comunes en la manufactura de engranajes. El menor mdulo de elasticidad de estas aleaciones de cobre genera una mayor aleacin del diente y mejora la distribucin de carga entre dientes. Si existe diferencia, puesto que los engranes helicoidales se fabrican en una gran variedad de materiales, tanto metlicos como no metlicos. El material que se escoja para un engrane debe ser el ms barato disponible que asegure un trabajo satisfactorio y no necesariamente tan resistente, en cambio que slo unos cuantos materiales son adecuados para engranajes de sinfn. El tomillo sinfn est muy esforzado y requiere un

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acero endurecido. Se recurre a aceros al bajo carbono, como el AISI 1020, 1117, 8620 o 4320, endurecidos por cementacin a HRC 58-62. Porque, los materiales preferidos para ruedas de engranes de tornillo sinfn son los bronces, especialmente de estao y de nquel-estao (que pueden ser o no fundidos en coquilla, un proceso que produce endurecimiento superficial), pero tambin se emplean frecuentemente otros bronces, por ejemplo, el de plomo (para alta velocidad) y los de aluminio y silicio (para engranajes de baja velocidad y carga pesada). Para reducir los costes, especialmente en ruedas grandes, se utiliza una llanta o corona de bronce fijada a un ncleo central de hierro fundido o acero moldeado. Para aplicaciones de alta potencia se recurre al bronce fosforado o al estao, y al bronce al manganeso en tomillo sinfn pequeo de velocidad menor. A veces, para aplicaciones de carga ligera y baja velocidad, se emplea hierro fundido, acero dctil y plsticos.CONCLUSIONES Los engranes de tornillo Sin Fin se emplean cuando se necesitan disminuciones muy grandes de la velocidad y para conseguir un incremento considerable en la potencia.

Se identificaron los criterios que hacen al mecanismo de tornillo sinfn diferente a los otros mecanismos de transmisin.BIBLIOGRAFA:

WikcionarioMonografas.com.

Elementos de Mquinas, McGraw Hill 2000 Diseo de mquina - Robert l. Norton Elementos de Mquinas, Prentice Hall 1999 proyecto en Ingeniera Mecnica.- Joseph Edward Shigley.

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