¿Cuál es la diferencia entre un eje y un árbol?

Un eje soporta piezas que giran, pero no transmite potencia ni está sometido a torsión. Un árbol transmite momentos torsores y está sometido a torsión y flexión.

¿Qué es el módulo de un engranaje?

Es la relación entre el diámetro primitivo Dp y el número de dientes z, m = Dp/z. Se expresa en milímetros.

Tipos de Elementos Mecánicos: Características y Aplicaciones

Resumen

El documento describe elementos mecánicos básicos: ejes, árboles, ruedas de fricción y engranajes, mecanismos de biela y manivela, tornillo sin fin, roscas, chavetas, lengüetas y soldadura. Explica los parámetros de los engranajes, como el módulo y las circunferencias primitiva, interior y exterior. Un estudiante aprende la diferencia entre ejes y árboles y la función de cada tipo de unión.

Puntos clave

Un eje soporta piezas que giran, pero no transmite potencia. Un árbol transmite momentos torsores y está sometido a torsión y flexión.
Los ejes macizos pueden deformarse con esfuerzos altos de flexión, y los huecos soportan mejor los esfuerzos de torsión.
En un engranaje, el módulo es m = Dp/z, se expresa en mm, y si dos ruedas no tienen el mismo módulo no pueden girar juntas.
La altura de la cabeza del diente es 1m, y la altura del pie es 1,25m.
En el mecanismo tornillo sin fin-corona, el tornillo siempre actúa como elemento motor y no es reversible.
Las chavetas hacen solidario el giro de dos piezas, y las lengüetas realizan el ajuste por sus caras laterales.

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Ejes

Un eje es un elemento de máquina, generalmente cilíndrico, que soporta diferentes piezas que giran, pero que no transmite potencia. Por lo tanto, no se encuentra sometido a torsión.

Según su forma:

Fijos: Permiten el giro de los elementos sobre ellos, pero no giran solidariamente con ellos.
Giratorios: Pueden girar solidariamente con algún elemento.

Según los esfuerzos que soportan:

Macizos: Pueden deformarse si son altos los esfuerzos de flexión.
Huecos: Soportan mejor los esfuerzos de torsión.

Árboles

Los árboles son elementos de máquina, generalmente cilíndricos, sobre los que se montan diferentes piezas mecánicas y que transmiten momentos torsores. Están sometidos a torsión y flexión.

Según la función que realizan:

Rectos
Acodados

Según las condiciones de transmisión:

Rígidos: En el mismo eje geométrico y no sufren variación de posición durante el giro.
Móviles: Permiten una cierta desviación, los ejes geométricos pueden no estar alineados.

Ruedas de Fricción

Se utilizan para transmitir grandes potencias, así no puede haber peligro de deslizamiento. Los dientes se tallan sobre la superficie, cuando se les denomina engranajes internos.

Dientes rectos: Paralelos al eje.
Dientes helicoidales: Ángulo respecto al eje.
Dientes en V: Forma de V y complejos de tallar.
Engranajes de dientes rectos: Fácil de fabricar, pero muy ruidosos y con vibraciones.

Parámetros de los Engranajes

Circunferencia primitiva: Para diferenciarlas, Rp (diámetro mayor) y rp (diámetro menor). Coincide con la circunferencia de las ruedas de fricción.
Circunferencia interior: Limita los dientes por la parte interior. R rueda y r piñón.
Circunferencia exterior: Limita los dientes por la parte externa. R y r.
Módulo: Relación entre Dp y z, se expresa en mm. m=Dp/z. Si dos ruedas no tienen el mismo módulo no pueden girar.
Longitud de la circunferencia primitiva: Lcp=π x Dp=Pc x z.
Pc: Espesor de un diente y un hueco.
Diámetro exterior: dp+2 cabezas=dp+2m.
Diámetro interior: dp-2 pie=dp-2,5m.
Hc: Altura cabeza = 1m.
Hp: Altura pie = 1,25m. Si fuesen iguales se griparían y no encajarían.

Mecanismo Biela-Manivela

Es un mecanismo reversible, transforma un movimiento rectilíneo alternativo en uno circular o viceversa. La manivela actúa como elemento motor y la biela como elemento conducido.

Mecanismo Pistón-Biela-Cigüeñal

Se transforma un movimiento rectilíneo alternativo en otro circular continuo. De modo que el elemento motor es el pistón-biela y el conducido el cigüeñal.

Mecanismo Tornillo Sin Fin-Corona

Se trata de una de las formas de transmisión de movimientos entre ejes que se cruzan en el espacio.

Tornillo sin fin: Pieza cilíndrica de una o varias entradas.
Corona: Rueda dentada de dientes helicoidales de ángulo igual que el tornillo.

El tornillo siempre actúa como elemento motor, no es un sistema reversible. Cuando el tornillo sin fin da una vuelta completa, de la corona pasan un número de dientes igual al número de entradas del sin fin.

Roscas

Se denomina rosca a cualquier elemento mecánico que disponga de un canal en forma de hélice continua construido sobre un cilindro.

Tipos de roscas según la forma del filete:

Roscas triangulares
Roscas trapeciales
Roscas cuadradas
Roscas redondas

Tipos de roscas según el número de entradas:

De una entrada (un hilo)
De varias entradas (dos hilos o más)

Tipos de roscas según el sentido de giro:

Si gira a la derecha, avanza.
Si gira a la izquierda, sucede al contrario.

Clases de roscas:

Pernos: Tornillos de rosca cilíndrica, permiten acoplarse en una tuerca o en un orificio roscado.
Espárragos: Son pernos sin cabeza, se les puede acoplar a una tuerca a cada extremo.
Tirafondos: Tornillos de cuerpo troncocónico, se utilizan en madera y carecen de tuerca.

Chavetas y Lengüetas

Las chavetas son de sección rectangular y hacen solidario el giro de dos piezas. Realizan el ajuste por las caras inferior y superior.

Tipos de chavetas:

Longitudinales
Transversales

Las lengüetas son una clase especial de chaveta de ajuste. Realizan el ajuste por las caras laterales.

Tipos de lengüetas:

De extremos rectos
De extremos redondos
Con tornillo de fijación
Lengüeta de disco

Soldadura

Consiste en la unión de dos elementos que se obtiene por aplicación de calor.

Tipos de soldadura:

Heterogénea: Cuando el metal de aportación es distinto del metal base que se trata de unir. Puede ser soldadura blanda (unir las piezas metálicas mediante un metal o aleación con un punto de fusión bajo) o fuerte (unir las piezas metálicas mediante un metal o aleación con un punto de fusión elevado).
Homogénea: Sin material de aportación o con aportación de material igual o semejante al material base. Puede ser oxiacetilénica o eléctrica por arco.