Poleas y Engranajes

 

  Las Poleas y Los Engranajes

LAS POLEAS 1.- INTRODUCCÍON: Para algunas personas, subir una escalera con una carga pesada no significa ningún  problema. Sin embargo, para la l a mayoría de nosotros es más fácil bajar algo que subirlo. La polea es un dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda generalmente maciza y acanalada en su borde (también denominada roldana, garrucha, carrucha, trocla, trócola o carrillo) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferencia de la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas simples que constituyen casos especiales de la palanca. Se usa como elemento de transmisión en máquinas y mecanismos para cambiar la dirección del movimiento o su velocidad. Según la definición de Háton de la Goupilliére “La polea es el punto de apoyo de una cuerda que moviéndose se arrolla sobre ella sin dar una vuelta completa”.  completa”. 

2.- CLASES DE POLEAS: 2.1. Poleas Simples: Las poleas simples son utilizadas en máquinas en las que se debe cambiar la dirección del movimiento, como por ejemplo un ascensor. Aquí, el movimiento ascendente de la cabina debe estar conectado con el moviendo descendente de un contrapeso. Las poleas simples, a su vez se dividen en dos : 

a) Polea Simple Fija.- La manera  más sencilla de utilizar una polea es anclarla en un soporte, colgar un peso en un extremo de la cuerda, y tirar del otro extremo para levantar el peso. A esta configuración se le llama polea simple fija. Una polea simple fija no produce una ventaja mecánica : la fuerza que debe aplicarse es la misma que se habría requerido para levantar el objeto sin la polea. La polea, sin embargo, permite aplicar la fuerza en una dirección más conveniente.

b) Polea Simple Móvil.- Una forma alternativa de utilizar la polea es fijarla a la carga, fijar un extremo de la cuerda al soporte, y tirar del otro extremo para levantar a la polea y la carga. A esta configuración se le llama polea simple móvil. La polea simple móvil produce una ventaja mecánica : la fuerza necesaria para levantar  la carga es justamente la mitad de la fuerza que habría sido requerida para levantar la carga sin la polea. Por el contrario, la longitud de la cuerda, que debe jalarse, es el doble de la distancia que se desea hacer subir a la carga. 

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2.2. Poleas Compuestas: El polipasto, es la configuración más común de la polea compuesta. En un polipasto, las  poleas se distribuyen en dos grupos, uno fijo fij o y uno móvil. En cada grupo se instala un número arbitrario de poleas. La carga se une al grupo móvil. La ventaja mecánica del polipasto puede determinarse contando el número de segmentos de cuerda que llegan a las poleas móviles que soportan la carga.

3.- POLEAS CONECTADAS: Así como se puede cambiar la dirección de la fuerza mediante una polea, esta también se puede usar para multiplicar una fuerza, como si fuera una palanca. Si se conectan varias ruedas de poleas se obtiene una polea compuesta, que permite a una persona levantar varias veces su propio peso. En un sistema de dos poleas, se ata una a la carga y otra al soporte. La cuerda circunda la polea superior, desciende y rodea a la polea inferior y luego sube de nuevo a la polea superior, donde se fija. La polea inferior se mueve libremente, y cuando se tira de la cuerda se eleva la carga. Este sistema de poleas hace que la carga recorra la mitad de distancia de comparación con la cantidad de cuerda utilizada para el desplazamiento,  pero se duplica la fuerza de elevación. También aquí, como ocurre con las palancas, surge el desequilibrio entre fuerza y distancia recorrida, que en este caso favorece a quien tira. El número de ruedas que tiene una polea influye en la amplificación de la fuerza de elevación. Teóricamente, la amplificación es igual al número de secciones de cuerda que levanta el juego de poleas inferiores atadas a la carga. En la práctica, la fuerza tiene que vencer la fricción en todas las poleas y levantar el peso de las poleas inferiores además de la carga. Esto reduce la amplificación de la fuerza.

4.- TRANSMICIÓN POR CORREAS: Las correas planas y las correas en V se pueden emplear para trasmitir potencia, trasmitir  potencia, de un eje a otro, cuando no se necesita mantener una razón de velocidades exacta entre los dos ejes. En la mayor parte de las trasmisiones por correa, las pérdidas de potencia debidas al deslizamiento y al arrastre son de 3 a 5 por ciento. En el presente estudio se supone que los ejes son paralelos. Sin embargo, tanto las correas planas como las correas en V se pueden utilizar para trasmitir potencia entre ejes no paralelos, si se satisfacen requerimientos especiales. En este caso, para que la correa se apoye correctamente sobre las poleas, se debe aproximar cada polea a un plano central perpendicular al eje de rotación de la polea.

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El diseño de una correa implica la selección de la correa adecuada para trasmitir una determinada potencia o bien, la determinación de la potencia que se puede trasmitir con una correa plana o con una correa en V. En el primer caso, la anchura de la correa es desconocida, mientras que en el segundo caso es conocida. En ambos casos se supone el espesor de la correa.

5.- MONTACARGAS DE CADENA: El montacargas de cadena consiste en una cadena sin fin, dispuesta alrededor de tres  poleas. Las dos poleas superiores están unidas y fijas, mientras que la carga cuelga de la  polea inferior, que está conectada al sistema por medio de la cadena. Si la cadena no se mueve, la carga permanece inmóvil. La diferencia de diámetro entre las dos poleas superiores determina la cantidad de fuerza necesaria para mover la carga.

5.1. Ascenso y Descenso Del Montacargas: Cuando se tira de la cadena, las ruedas superiores giran en sentido contrario a las agujas del reloj (izquierda). La rueda mayor recibe más longitud de cadena que la liberada por  la cuerda pequeña, amplificando la fuerza ejercida y haciendo que la carga recorra una distancia menor. Cuando la cadena se mueve en la otra dirección (abajo), hace descender la carga.

6.- CONCLUSIÓN: En conclusión, podemos decir que las poleas son muy importantes para el hombre, ya que le sirve para trabajar en construcciones y edificaciones; además puede facilitar la creación de máquinas, y de muchas otras cosas más. m ás. La polea ha sido un gran invento, y gracias a ella todos nosotros empleamos menos fuerza a la hora de levantar cargas muy pesadas, además lo hacemos en menos tiempo y de este modo podremos contar con una mayor cantidad de tiempo para realizar otras actividades que tengamos que hacer.

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LOS ENGRANAJES 1.- INTRODUCCIÓN: Uno de los problemas principales de la Ingeniería Mecánica es la transmisión de movimiento, entre un conjunto motor y máquinas conducidas. Desde épocas muy remotas se han utilizado cuerdas y elementos fabricados de madera para solucionar los  problemas de transporte, impulsión, elevación y movimiento. El inventor de los engranajes en todas sus formas fue Leonardo Da Vinci, quien a su muerte en la Francia de 1519, dejó para nosotros sus valiosos dibujos y esquemas de muchos de los mecanismos que hoy utilizamos diariamente. El engranaje, esta constituido por una pieza cilíndrica, cónica o recta con dientes tallados o moldeados en la periferia, es empleado para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra. Un conjunto de dos o más engranajes que transmiten el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimientos giratorios, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa.

2.- ENGRANAJES SIMPLES: Los engranajes simples son tres, el engranaje recto, engranajes interiores o anulares y los engranajes cónicos:

2.1. El Engranaje Recto: Es una rueda con dientes paralelos al eje tallados en su perímetro. Los engranajes rectos transmiten movimientos giratorios entre dos ejes paralelos. En un engranaje sencillo, el eje impulsado gira en sentido opuesto al eje impulsor. Si se desea que ambos ejes giren en el mismo sentido se introduce introduce una rueda dentada, dentada, denominada “rueda loca” entre el engranaje impulsor o motor y el impulsado. La rueda loca gira en sentido opuesto al eje impulsor, por lo que mueve al engranaje impulsado en el mismo sentido que éste.

2.2. Los Engranajes Interiores o Anulares: Los engranajes interiores o anulares son variaciones del engranaje recto en los que los dientes están tallados en la parte interior de un anillo o de una rueda con reborde, en vez que en el exterior. Los engranajes interiores suelen ser impulsados por un piñón, un engranaje pequeño con pocos dientes. La cremallera (barra dentada plana que avanza en línea recta) funciona como una rueda dentada de radio infinito y puede emplearse para transformar el giro de un piñón en movimiento alternativo, o viceversa.

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2.3. Los Engranajes Cónicos: Los engranajes cónicos, se fabrican a partir de un trozo de cono, formándose los dientes  por fresado de su superficie exterior. Estos dientes pueden ser rectos, helicoidales o curvos. Esta familia de engranajes son empleados especialmente para transmitir  movimientos giratorios entre ejes no paralelos.

3.- ENGRANAJES HELICOIDALES: Son llamados también por el nombre de “Tornillo Sin Fin” Fin”. Los dientes de estos engranajes no son paralelos al eje de la rueda dentada, sino que se enroscan en torno al eje en forma de hélice. Estos engranajes son apropiados para grandes cargas porque los dientes engranan formando un ángulo agudo, en lugar de 90º como en un engranaje recto. Los engranajes helicoidales sencillos tienen la desventaja de producir una fuerza que tiende a mover las ruedas dentadas a lo largo de sus ejes. Esta fuerza pude evitarse empleando engranajes helicoidales dobles, con dientes en forma de V compuestos de  medio diente helicoidal dextrógiro y medio diente helicoidal levógiro. Los engranajes hipoides son engranajes cónicos helicoidales utilizados cuando los ejes son  perpendiculares pero no están en un mismo plano. Una de las aplicaciones más corrientes del engranaje hipoide es para conectar el árbol de la transmisión con las ruedas en los automóviles de tracción trasera. A veces se denominan de forman incorrecta, engranajes en espiral a los engranajes helicoidales empleados para transmitir  rotación entre ejes no paralelos.

4.- VELOCIDAD DE LOS ENGRANAJES: En cualquier sistema de engranajes, la velocidad del eje impulsado depende del número de dientes de cada engranaje. Un engranaje con 10 dientes movido por un engranaje con 20 dientes girará dos veces más rápido que el engranaje impulsor, mientras que un engranaje de 20 dientes impulsado por uno de 10 se moverá la mitad de rápido. Empleando un tren de varios engranajes puede variarse la relación de velocidades dentro de unos límites muy amplios.

5.- MATERIALES: Los materiales utilizados para la fabricación de los engranajes helicoidales son los mismos que se usan para los demás tipos, es de consideración las cargas axiales y flexionantes generadas en los engranajes para la selección de los materiales.

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Los materiales que se emplean son:  Fundición Laminar DIN 1691, Fundición Lobular DIN 1693, Fundición Gris DIN 1692, Acero Fundido DIN 1681, Acero de Construcción SIN 17100, Acero Bonificado DIN 17200, Acero Bonificado DIN 17100 (endurecido por  inducción), inducción), Acero Bonificado DIN 17200 (nitrurado), Acero de Nitruración, Acero de Cementación, Sintético y Duroplast.

6.- PROCESO DE FABRICACIÓN: El proceso de fabricación de los engranajes esta basado en la generación del diente del engranaje a partir del diámetro exterior del mismo. El formado de los dientes del engranaje se realiza por varios procedimientos, entre los cuales se encuentran: el colado de arena, el moldeo en cáscara, la fundición por revestimiento, colada en molde  permanente, colada en matriz, fundición centrifuga, etc. También puede fabricarse por Pulvimetalurgia (metalurgia de polvos) o bien formarse  primero por extrusión y luego rebanar con cortadores, cortadores, formadores y generadores. Uno de los métodos más usados es el “Formado en Frió” en el que unas matrices ruedan sobre cuerpos de engranajes para formar los dientes, en este caso las propiedades del metal mejoran grandemente, además generan un perfil de buena calidad. c alidad. Los dientes de los engranajes se maquinan por fresado, cepillado, etc. y pueden ser  acabados por cepillado, bruñido, esmerilado o pulido con rueda. Para el cálculo de las dimensiones, resistencia y características se debe conocer   previamente:

a) La distancia entre los ejes de las ruedas dentadas. b) El número de vueltas por minuto de la rueda motora. c) La relación de transmisión. d) La fuerza tangencial que se debe transmitir.

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7.- TRATAMIENTOS: Los tratamientos que se les practican a los engranajes se dan principalmente en los dientes, los más comunes son :

7.1. Carburizado:  Es uno de los métodos más ampliamente usados para el endurecimiento superficial de los dientes, el engranaje cortado se coloca en un medio carburizante y se calienta, la capa superficial de los dientes del engranaje absorbe el carbono (difusión) y depuse de una o más horas de mantenerlo a temperatura elevada. El carbono ha penetrado para dar  la profundidad del endurecido requerido.

7.2. Endurecimiento Por Inducción:  El engranaje es endurecido superficialmente por medio de corrientes alternas de lata frecuencia. El proceso consiste en enrollar una bobina de inducción alrededor de la  pieza, generalmente la pieza es girada dentro de la bobina, en pocos segundos los dientes son llevados por encima de la temperatura crítica (de un color  rojo intenso), después de este proceso el engranaje es retirado de la bobina y se le da un temple controlado por medio de un baño de rocío aplicado por un rociador, o se le sumerge en un baño agitado. Antes del endurecimiento por inducción el disco del engranaje se trata térmicamente.

7.3. Endurecido Con Flama: Proporciona un endurecimiento poco profundo, es por  medio de una flama oxiacetilénica empleando quemadores especiales. Para obtener un calentamiento uniforme. Generalmente se hace girar el engranaje en la flama. El engranaje es semi endurecido y los dientes se rebajan y se les da el acabado final antes de endurecerlos.

8.- INSPECCIÓN: Dentro de los métodos más utilizados para inspeccionar engranajes están : 

8.1. La Inspección Funcional: La suministra el examinador de rodillo de doble flanco. Este examinador de rodillos cuenta con un software de medición de engranes integrado que rápidamente compara la geometría real del engranaje contra las especificaciones originales.

8.2. La Inspección Analítica: Consiste una sonda de exploración quedigital mide del conengrane precisión cada diente de forma individualen creando una imagen topográfica completo. Esta imagen se

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compara con la de un modelo en CAD. El software calcula los parámetros elementales de precisión del engrane, como descentrado, perfil, espacio entre ondulaciones y errores de derivación.

9.- CONCLUSIÓN: En conclusión, los engranajes al igual que las poleas, nos facilitan el trabajo pesado, ya que ellos transmiten movimiento; haciendo que las máquinas que los emplean realicen distintas actividades en su interior. Los engranajes son pequeñas piezas que se hallan en máquinas y en las mismas fábricas que crean estas maquinarias, su uso se ha vuelto fundamental en la vida del hombre, ya que sin el seria muy difícil que encontráramos las mismas máquinas modernas y rápidas que tenemos el día de hoy.

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BIBLIOGRAFIA

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