Metodos de Transferencia de Potencia

 

Lección 2: Métodos de transferencia de potencia

Introducción

Esta lección los métodos de transferencia potencia de usados en el presenta tren de fuerza, incluidos los mandos dedeengranajes, cadenas, de fricción e hidráulico.

Objetivo Al terminar esta lección, el estudiante podrá demostrar que entiende los métodos de transferencia de potencia usados en el tren de fuerza, incluidos los mandos de engranajes, de cadenas, de fricción e hidráulico.

Materiales de referencia Ninguno

Herramientas Ninguna

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MÉTODOS DE TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA DE POTENCIA • Engranajes • Cadena Fricció • Fricci ón • Hidr Hidrá áulico Fig. 1.2.1 Métodos de transferencia de potencia

Aunque las funciones de todos los trenes de potencia son básicamente los mismos, se han diseñado varios métodos para lograr esas funciones. Los métodos principales usados para transferir potencia en la maquinaria se pueden clasificar en los siguientes tipos: - De engranajes - De cadena - De fricción - Hidráulico

Fig. 1.2.2 Engranajes

Por definición, un engranaje es una rueda o cilindro dentado que se usa para transmitir movimiento reciprocante o de rotación de una pieza a otra de la máquina. Los engranajes son los elementos más usados en los trenes de fuerza modernos. Esto se debe a que los engranajes son los medios más eficientes y económicos de transferir la potencia del motor a las ruedas de mando de una máquina. Al variar el tamaño y el número de engranajes también es posible modificar la potencia producida por un motor para ajustarse al trabajo que está realizando.

 

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VENTAJAS DEL MANDO DE ENGRANAJES • No hay patinaje • Puede manejar cargas muy altas

Fig. 1.2.3 Ventajas del mando de engranajes

Las ventajas de los mandos de engranajes son que no patinan y, además, que pueden manejar cargas muy altas. Sin embargo, son más pesados que otros tipos de mandos y la distancia entre los ejes de entrada y de salida depende del diámetro de los engranajes. Los engranajes se pueden encontrar en transmisiones, diferenciales, ejes y mandos finales.

Fig. 1.2.4 Mando de engranajes en un eje

El eje de la figura 1.2.4 es un ejemplo de mando de engranajes. En esta aplicación particular, los engranajes están en capacidad de manejar cargas de par muy altas en el mando final.

NOTA: Los engranajes se verán con detalle en la lección 3.

 

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Fig. 1.2.5 Mando de cadenas (Minicargador)

Un mando de cadenas es una variación de un mando de engranajes y también se usa para transmitir potencia de un eje de rotación a otro. Los engranajes, generalmente llamados ruedas motrices, no están en contacto, pero están conectados por una cadena de eslabones. Los eslabones de la cadena entran en contacto con los dientes de las ruedas motrices de tal forma que la rueda motriz impulsada mantiene una relación de velocidad constante con la rueda motriz impulsora. Los mandos de cadenas funcionan según los mismos principios de un mando de engranajes. Al igual que los mandos de engranajes, los mandos de cadenas prácticamente eliminan el patinaje. Las ruedas motrices conectadas al mismo lado de la cadena giran en el mismo sentido. Las ruedas motrices conectadas en diferentes lados de la cadena se mueven en sentidos opuestos. Para evitar el desgaste excesivo, las ruedas motrices de los mandos de cadenas de rodillos deben tener 10 dientes o más. Si una cadena tiene un número par de espacios entre eslabones, entonces, las ruedas motrices deben tener un número impar de dientes.

 

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Fig. 1.2.6 Componentes de la cadena de rodillos

Las cadenas de rodillos son las más usadas en la maquinaria pesada. Estas cadenas suministran un medio eficaz de transportar cargas pesadas a bajas velocidades entre ejes que están lejos entre sí. La cadena de rodillos consta de eslabones de rodillos alternos y de eslabones de pasador. Los eslabones de rodillos tienen dos planchas laterales de eslabón de rodillo, dos bujes y dos rodillos. Los eslabones de pasador constan de dos planchas de eslabón de pasador y dos pasadores. Las planchas laterales de la cadena de rodillos determinan el paso de la cadena.

Fig. 1.2.7 Tensión de la cadena

Al igual que en los engranajes, las ruedas motrices de la cadena están generalmente montadas en ejes con estrías y chavetas. El lado flojo de la cadena debe estar en la parte inferior, siempre que sea posible. En mandos de cadena largos se usa generalmente una rueda loca o rueda motriz en el lado flojo para mantener la tensión correcta entre la rueda motriz impulsora y la rueda motriz impulsada. Las cadenas tienden a estirarse con el(figura uso, de1.2.7). modoEl que la tensión la cadena debe ajustarse algunas veces ajuste puede de realizarse moviendo una de las ruedas motrices principales o ajustando la rueda loca, si tiene.

 

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VENTAJAS DE LOS MANDOS DE CA CADENA DENA •

Poco o ningún patinaje

•

Relativamente económicos

•

Pueden mantener una relación fija entre ejes

•

Resistentes al calor, la suciedad y la intemperie

•

Más potencia que los mandos de correa

Fig. 1.2.8 Ventajas de los mandos de cadena

Las ventajas de los mandos de cadena son: - Poco o ningún patinaje - Relativamente económicos - Pueden mantener una relación fija entre los ejes de rotación - Resistentes al calor, la suciedad y la intemperie - Pueden transmitir mayor potencia que los mandos de correa Se debe tener cuidado de que las ruedas motrices de cadena y los ejes estén en línea para asegurar una tensión correcta de la cadena y, por tanto, máximo tiempo de servicio. Los mandos de cadena deben lubricarse regularmente para disminuir el desgaste, protegerlos contra la corrosión y evitar que los pasadores de los eslabones o los bujes de los rodillos se deformen o se dañen.

 

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Fig. 1.2.9 Mando Mando de cadena del tractor de cadenas

En las máquinas grandes se usan diferentes tipos de mandos de cadena. En el tractor de la figura 1.2.9 usa un tipo especial de cadena para impulsar la máquina. Una rueda motriz impulsa la cadena.

Fig. 1.2.10 Mando de cadena de un minicargador

En equipos más pequeños, como el minicargador mostrado en la figura 1.2.10, la cadena transmite la fuerza al mando final y a las ruedas de impulsión. Un motor hidráulico impulsa la cadena mediante una rueda motriz, como se muestra en la figura 1.2.5.

 

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Fig. 1.2.11 Mando de fricción entre la rueda y el terreno

La fricción se produce cuando las superficies de dos objetos rozan entre sí. La fricción se puede usar para transmitir movimiento y fuerza de un objeto a otro. La cantidad de fricción depende de la superficie de los materiales, de la fuerza con la cual los objetos se tocan y de la temperatura de las superficies. superficies. A diferenci diferenciaa de los mandos de engranajes y de cadena, los mandos de fricción permiten cierto patinaje entre sus componentes. Este patinaje es útil cuando se desea una mayor transferencia gradual de potencia. En donde generalmente se usa el mando de fricción es en la rueda. La fricción entre una rueda impulsada y el terreno mueve la rueda y la máquina en el mismo sentido en que gira la rueda (figura 1.2.11).

 

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Fig. 1.2.12 Fricción entre dos ruedas (rueda a rueda)

Usando esta misma fricción, se puede transmitir fuerza si se pone una rueda impulsada en contacto con la superficie circular de una segunda rueda (figura.1.2.12). La segunda rueda girará en sentido opuesto. Las ruedas usadas para transmitir potencia de este modo se conocen como engranajes de fricción, aunque no tienen dientes. La velocidad y el par de los mandos de rueda de fricción dependen del tamaño de cada rueda. Cuando una rueda pequeña impulsa una rueda grande, se obtienen menor velocidad y mayor par. Cuando una rueda grande impulsa una rueda pequeña, se obtienen menor par y mayor velocidad.

NOTA: Los principios NOTA: principios de velocidad y par se explicarán explicarán en la lección 3.

 

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Fig. 1.2.13 Mando de disco o de embrague (disco de fricción)

Otro mando de fricción común es el disco o embrague. Los embragues se usan para hacer que dos componentes giren juntos. Cuando se conecta el embrague, los discos y las planchas se mantienen juntos mediante resortes o presión hidráulica. La fricción hace que los discos y las planchas giren juntos. En un embrague del volante se montan dos discos en un eje. Un disco se conecta al motor y el otro, generalmente, al tren de fuerza de la transmisión. Cuando los discos no están en contacto, el disco conectado al motor gira libremente (figura 1.2.13, diagrama superior), mientras que el disco conectado al tren de fuerza no se afecta. Cuando los discos se ponen en contacto, la rotación del motor se transfiere por fricción al disco del tren de fuerza, lo que hace que los discos giren en el mismo sentido (figura 1.2.13, diagrama inferior). La velocidad y el par de cada disco de fricción son los mismos.

Fig. 1-2-14 disco de embrague y planchas

Los embragues se usan en transmisiones planetarias para cambiar la relación de velocidad entre el eje de entrada y el de salida. Los embragues también se usan en los convertidores de par junto con los embragues de traba para suministrar una conexión directa entre el eje de entrada y el de salida. En los discos y las planchas del embrague mostrados en la figura 1.2.14 se usa fricción para acoplar el paquete de embragues, que transfiere la potencia a la transmisión.

 

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Fig. 1.2.15 Mando de correa

Las correas son un medio común de transferir potencia de una rueda a otra. En un mando de correa (figura 1.2.15), las ruedas se denominan poleas. A diferenc diferencia ia de los mandos de ruedas por contacto de fricción directa, las poleas giran en el mismo sentido. Las correas también transfieren la potencia más eficientemente que las ruedas de fricción, debido al mayor contacto de la superficie de la polea. La velocidad y el par de los mandos de correa dependen del tamaño de la polea. Cuando una polea pequeña impulsa una polea grande, se obtienen menor velocidad y mayor par. Cuando una polea grande impulsa una polea pequeña, se obtienen menor par y mayor velocidad.

NOTA: Los principios NOTA: principios de velocidad y par se explicarán explicarán en la lección 3.

 

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VENTAJAS VENTAJA S DE LOS MANDOS DE FRICCI FRICCIÓ ÓN •

ñ á El patinaje se puede dise ar intencional en la m quina • Puede usarse una amplia gama de materiales

Fig. 1.2.16 Ventajas del mando de fricción

Las ventajas de los mandos de fricción (figura 1.2.16) incluyen la capacidad de proveer el patinaje necesario a la máquina y de poder usar una amplia gama de materiales. El área de contacto sobre el mando debe ser mínimo de 180 grados. Los mandos de fricción son costosos y un patinaje excesivo puede acelerar el desgaste y hacer que fallen prematuramente.

Fig. 1.2.17 Mando de correa (pavimentadora asfaltadora)

En los mandos de correa de la Pavimentadora Asfaltadora AP-1055B mostrada en la figura 1.2.17 se usa fricción para transferir potencia del mando final al terreno.

 

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Fig. 1.2.18 Mando hidráulico (rueda de molino)

Los mandos hidráulicos son otro método de transferir potencia del motor al terreno. Los mandos hidráulicos se han usado desde los primeros desarrollos de la maquinaria. Una de las formas básicas de mando hidráulico es la rueda de molino (figura 1.2.18). Muchos de los molinos y fábricas de tiempos de la Colonia en Norte América se impulsaban mediante ruedas hidráulicas. Los mandos hidráulicos se usan ahora en algunos de los equipos más modernos y sofisticados, como son los mandos hidrostáticos.

MANDOS HIDRÁULICOS • Acoplamiento hidráulico • Mando hidrostático

Fig. 1.2.19 Tipos de mandos hidráulicos

En los mandos hidráulicos, el fluido, en vez de los engranajes, es quien transfiere potencia del motor a la transmisión o a los motores de mando hidráulico. Los dos tipos de mandos hidráulicos son el de acoplamiento hidráulico y el sistema de mando hidrostático. El acoplamiento hidráulico o de rodete/turbina proporciona una conexión hidráulica entre el motor y la transmisión. El acoplamiento hidráulico realiza la misma tarea que el embrague mecánico, pero el acoplamiento hidráulico usa flujo de aceite hidráulico en lugar de discos de fricción para transferir la potencia. El sistema de mando hidrostático básico consta de una bomba hidráulica, tuberías y motor(es).

 

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Fig. 1.2.20 Acoplamiento hidráulico

En un acoplamiento hidráulico o mando de rodete/turbina (figura 1.2.20), el rodete y la turbina se encuentran juntos en una caja cerrada llena de aceite. El rodete es el elemento impulsor, mientras que la turbina es el elemento impulsado. La potencia del motor hace girar el rodete. El rodete actúa como una bomba para enviar fluido hacia la turbina. El fluido, arremolinado, empuja las paletas en la turbina y las hace girar. La turbina está conectada a la salida de potencia. Los principios que operan al transferir par a través de fluidos se denominan “hidrodinámicos”. La hidrodinámica es la dinámica de los fluidos incompresibles en movimiento. Los fluidos en un mando hidrodinámico permiten transferir par con menor impacto que en un mando de cadena o de engranajes mecánico. La transferencia gradual de potencia requiere menos esfuerzos sobre la línea de mando y permite prolongar la vida útil de la máquina.

Fig. 1.2.21 En los tractores de cadenas se usa un acoplamiento hidráulico

Los acoplamientosLos hidráulico, como los convertidores par, operan en hidrodinámica. convertidores de par se pueden de encontrar en la mayoría de máquinas con servotransmisiones (figura 1.2.21).

 

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MOTOR

BOMBA HIDR HIDRÁ ÁULICA

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MOTOR HIDR HIDRÁ ÁULICO

TRANSMISIÓN TRANSMISIÓ O DIFERENCIAL

MANDO FINAL

CONEXIÓ CONEXI ÓN HIDRÁ HIDRÁULICA

MOTOR

MOTOR HIDRÁ HIDRÁULICO

MANDO FINAL

MOTOR HIDRÁ HIDRÁULICO

MANDO FINAL

BOMBA HIDR HIDRÁ ÁULICA

Fig. 1.2.22 Sistema de mando hidrostático básico

En un sistema de mando hidrostático (figura 1.2.22), las tuberías conectan una bomba y un motor en un bucle hidráulico cerrado. La bomba es la parte central de un mando hidrostático. La bomba cambia la energía mecánica en energía hidráulica. Las tuberías transfieren el fluido de presión alta desde la bomba hasta el motor y el fluido de presión baja desde el motor de regreso hasta la bomba. El motor convierte la energía hidráulica en trabajo mecánico. El motor está conectado a la parte del equipo que realiza el trabajo mecánico para impulsar la máquina. Dependiendo del tipo de máquina este trabajo mecánico pueden hacerlo los mandos finales sobre las ruedas, el diferencial o la transmisión. Los mandos hidrostáticos proporcionan una gama infinita de velocidades y un medio relativamente simple de transferencia de potencia al terreno.

 

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Fig. 1.2.23 Bomba hidráulica

La figura 1.2.23 muestra una bomba hidráulica que proporciona flujo de aceite a un motor hidráulico en un sistema de mando hidrostático. El motor impulsa la bomba.

Fig. 1.2.24 1.2.24 Motor hidráu hidráulico lico

La figura 1.2.24 muestra un motor hidráulico que recibe aceite de la bomba. El motor convierte energía hidráulica en energía mecánica para impulsar la máquina.

 

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Fig. 1.2.25 Cargador de Ruedas 902 con mando hidrostático

El Cargador de Ruedas Compacto 902 mostrado en la figura 1.2.25 es una máquina con un sistema de mando hidrostático.

VENTAJAS DEL MANDO HIDRÁ HIDR ÁULICO • Menos piezas en movimiento • Menos desgaste de las piezas • Gamas de velocidad infinitas Fig. 1.2.26 Ventajas del mando hidráulico

Las ventajas de un sistema de mando hidráulico incluyen menos piezas, menor desgaste y gamas de velocidad infinitas. Los sistemas de mando hidráulico son susceptibles de escapes, contaminación y problemas relacionados con la temperatura.

 

 NOTAS AS  NOT