Fundamentos de Mecanismos de Transmisión: Embragues, Engranajes y Leyes Cinemáticas

Definición y Funcionamiento de Mecanismos

Un mecanismo es una combinación de órganos o piezas que producen una acción determinada.

Medios de Funcionamiento de los Mecanismos

Los mecanismos pueden operar a través de diversos medios:

• Medio Mecánico: Transmisión directa de fuerza.
• Medio Hidráulico o Neumático: Utilización de fluidos (ejemplo: válvulas).
• Sistemas Eléctricos: Componentes como contactores y relés térmicos.

Mecanismos de Transmisión: Embragues

Conceptos Fundamentales

Embragar (Acoplamiento)

Conectar entre sí dos ejes alineados de modo que ambos transmitan la misma velocidad de rotación.

Desembragar (Desacoplamiento)

Incomunicar ambos ejes, impidiendo que el movimiento de uno se transmita al otro.

Tipos de Embragues

Los embragues se clasifican según su modo de acoplamiento:

• Embragues Rígidos: Requieren que los árboles estén detenidos (parados) antes de efectuar el acoplamiento. Ejemplo: Embrague de disco.
• Embragues Progresivos: La unión o disminución de la transmisión puede llevarse a cabo con los árboles en movimiento o parados. Ejemplo: Embrague de dientes.
• Embragues Hidráulicos: Utilizan un fluido como elemento transmisor del movimiento entre el árbol motor y el árbol conducido.

Acoplamientos Limitadores de Par

Estos dispositivos interrumpen la continuidad entre la fuente de potencia y la carga cuando el par transmitido alcanza un valor predeterminado, protegiendo el sistema.

Sistemas de Transmisión por Contacto y Flexibles

Ruedas de Fricción

Se utilizan para establecer una conexión entre dos ejes que se cortan, transmitiendo movimiento mediante la fricción entre sus superficies.

Ley de Transmisión (Ruedas de Fricción)

La relación de velocidades ($$n$$) y diámetros ($$d$$) se rige por la siguiente fórmula:

$$n_1 \cdot d_1 = n_2 \cdot d_2$$

Correas y Poleas

Se emplean para transmitir movimiento entre dos ejes que se cruzan o son paralelos, utilizando un elemento flexible (la correa).

Ley de Transmisión (Correas y Poleas)

La relación de velocidades y diámetros es la misma que en las ruedas de fricción:

$$n_1 \cdot d_1 = n_2 \cdot d_2$$

Ruedas Dentadas (Engranajes)

Se emplean para transmitir el movimiento de forma precisa, asegurando que coincidan el paso y el módulo entre las ruedas acopladas.

Relación de Transmisión

La relación de transmisión ($$i$$) se define como la razón entre la velocidad de salida ($$n_2$$) y la velocidad de entrada ($$n_1$$):

$$i = \frac{n_2}{n_1}$$

Características Geométricas

Circunferencia Primitiva

Es el diámetro a lo largo del cual engranan los dientes. Las circunferencias primitivas de dos ruedas que engranan son tangentes entre sí.

Paso Circular

Es el arco de la circunferencia primitiva limitado entre los flancos homólogos de dos dientes consecutivos.

Profundidad del Diente

Es la diferencia entre el diámetro exterior y el diámetro interior (o diámetro de fondo).

Distancia entre Centros

Para que una pareja de ruedas engrane correctamente en la zona del diámetro primitivo, la distancia que separa sus centros debe estar determinada con precisión.

Tornillo Sin Fin y Corona

Este mecanismo se utiliza para transmitir movimiento entre dos ejes posicionados perpendicularmente, produciendo una significativa reducción de velocidad.

Ley de Transmisión (Tornillo Sin Fin)

Donde $$n_1$$ es la velocidad del tornillo, $$e_1$$ es el número de entradas (hilos) del tornillo, $$n_2$$ es la velocidad de la corona, y $$z_2$$ es el número de dientes de la corona:

$$n_1 \cdot e_1 = n_2 \cdot z_2$$

Ruedas Helicoidales

Las ruedas helicoidales permiten la transmisión de movimiento donde el ángulo formado entre los ejes puede ser igual o superior a 90º (ejes cruzados).

Ventajas e Inconvenientes

Ventajas

• Pueden transmitir potencias elevadas.
• Poseen mayor superficie de contacto.
• Las fuerzas se reparten mejor, lo que reduce el golpeteo y el ruido.

Inconvenientes

• Mayor dificultad y coste de fabricación.

Valores Característicos y Normalización

Paso Circular

Distancia entre dos puntos homólogos de dientes consecutivos sobre la circunferencia primitiva.

Paso Normal

Distancia entre dos puntos de dientes consecutivos, medida de forma perpendicular a la dirección del diente.

Paso Helicoidal

Para una correcta transmisión, lo que debe coincidir es el paso normal. Este paso debe estar normalizado y se relaciona con el módulo normal helicoidal.

Condiciones de Acoplamiento

Para que las ruedas helicoidales engranen correctamente, deben coincidir el paso normal y el módulo normal helicoidal.