Diseño De Ejes Escalonados

DISEÑO DE EJES ESCALONADOS

Un eje móvil (o simplemente, eje) es un elemento rotatorio generalmente de sección transversal circular (una barra eje), cuya función es transmitir movimiento y potencia. Constituye el elemento de rotación u oscilación de dispositivos como engranes, poleas, volantes, manivelas, ruedas catarinas y otros, y dirige la configuración geométrica de su movimiento.

La configuración geométrica de un eje generalmente es la de una barra cilíndrica escalonada. Aunque una barra redonda de material estándar (“redondo”) estirada en frio y de diámetro uniforme no requeriría cortes de acabado, y parecería ser poco costoso, sería difícil montar en ella cojinetes, engranes, poleas y otros elementos en forma adecuada. Dichos elementos deben estar siempre ubicados con precisión y deben poder resistir cargas axiales o de empuje. El uso de tales hombros puede usarse para precargar cojinetes de rodillos y proporcionar las reacciones a empuje axial necesarias para los elementos de rotación. Por estos motivos los análisis expuestos generalmente consideran ejes escalonados.

Procedimiento para diseñar ejes

A causa del desarrollo simultaneo de los esfuerzos cortantes torsionales y los esfuerzos flexionantes, el análisis de esfuerzos en un eje implica casi siempre emplear un método de esfuerzos combinados. El método recomendado para diseñar y analizar ejes es el de la teoría de falla por energía de distorsión

1. Determine la velocidad de giro del eje.

2. Determine la potencia o el par torsional que debe transmitir el eje.

3. Determine el diseño de los componentes transmisores de potencia, u otras piezas que se montarán sobre el eje, y especificar el lugar requerido para cada uno.

4. Especifique la ubicación de los cojinetes a soportar en el eje. Por lo común, se supone que se usan solo dos cojinetes para sostener un eje. Se supone que las reacciones en los ejes que soportan cargas radiales actúan en el punto medio de los cojinetes. Si en el eje existen cargas de empuje (axiales), se debe especificar el cojinete que reaccionará contra el empuje. Entonces, el que no resiste el empuje debe de poder moverse un poco en dirección axial, para asegurar que en él se ejerza una fuerza de empuje inesperada y no deseada.

5. Proponga la forma general de los detalles geométricos para el eje, considerando la forma de posición axial en que se mantendrá cada elemento sobre el eje, y la forma en que vaya a efectuarse la transmisión de potencia de cada elemento al eje.

Por ejemplo, en la figura, el eje que va a cargar dos engranes, y va a ser el eje intermedio de una transmisión del tipo de engranes rectos, de doble reducción. El engrane A recibe la potencia del engrane P a través del eje de entrada. La potencia se transmite del engrane A al eje, a través de la cuña en el interfase entre el cubo del engrane y el eje. Después, la potencia sigue por el eje hasta el punto C, donde pasa por otra cuña al engrane C. Entonces, este ultimo transmite la potencia al engrane Q, y en consecuencias, al eje de salida. Los lugares de los engranes y los cojinetes quedan determinados por la configuración general del reductor.

Ahora se decidirá colocar los cojinetes en los puntos B y D del eje que se va a diseñar. Pero ¿Cómo se localizaran los cojinetes y los engranes, para asegurar que mantengan su posición durante el funcionamiento, manejo y transporte, entre otras tareas? Una forma de hacerlo es la de la figura 12-2. Se deben maquinar escalones en el eje, para que tengan superficies contra las cuales asentar los cojinetes y los engranes, por uno de sus lados en cada caso. Los engranes se sujetan del otro lado mediante anillos de retención introducidos a presión en ranuras fabricadas sobre el eje. Los cojinetes se sujetarán en la posición por la acción de la caja, donde recargan las pistas exteriores de los rodamientos.

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