Torniellu ensin fin

De Wikipedia
Saltar a navegación Saltar a la gueta
Mecanismu de torniellu ensin fin.
Funcionamientu d'un torniellu ensin fin de cuatro hélices
Torniellu ensin fin y rueda dentada

En inxeniería mecánica denominar torniellu ensin fin a un dispositivu que tresmite'l movimientu ente exes que son perpendiculares ente sigo, por aciu un sistema de dos pieces: el "torniellu" (con dentáu helicoidal), y un engranaje circular denomináu "corona".

Principios de funcionamientu[editar | editar la fonte]

Rellaciones xeométriques[editar | editar la fonte]

Cada vez que'l torniellu ensin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un númberu de dientes igual al númberu d'entraes del cientu. El torniellu ensin fin puede ser un mecanismu irreversible o non, dependiendo del ángulu de la hélice, al pie de otros factores.

La velocidá de xiru de la exa conducida depende del númberu d'entraes del torniellu y del númberu de dientes de la rueda. Puede entendese el númberu d'entraes del torniellu como'l númberu de hélices simples que lo formen. Na práctica la mayoría de torniellos son d'una sola entrada, polo que cada vez qu'esti d'una vuelta, el engranaje avanza un solu diente.

La espresión pola que se rixe esti mecanismu ye similar a la de les ruedes dentaes teniendo en cuenta'l númberu d'entraes del torniellu como elementu motor nesti casu:

Onde:

  • = númberu de vueltes.
  • = númberu de dientes de la rueda conducida.
  • = númberu d'entraes del torniellu ensin fin.

Teniendo en cuenta que siempres ye enforma menor que , la relación de tresmisión siempres va ser menor polo que va actuar como un Reductores de velocidá reductor de velocidá. Nel casu habitual d'una sola entrada (), el torniellu ensin fin fai equivalente a un engranaje que tuviera un solu diente, siendo la relación d'amenorgamientu directamente igual al númberu de dientes del engranaje.

Dirección de la tresmisión[editar | editar la fonte]

Al contrariu que nos sistemes de piñón y cremallera, polo xeneral (salvu casos especiales) la dirección de la tresmisión del movimientu ente los dos exes nun ye reversible, especialmente cuando s'usen coeficientes d'amenorgamientu grande con torniellos d'una sola espiral: ye'l torniellu'l que fai xirar al engranaje, y non al aviesu. Esto ye por cuenta de que la espiral del torniellu ye notablemente perpendicular a los dientes de la rueda, dando un momentu de xiru prácticamente nulu cuando s'intenta faela xirar. Tratar d'una ventaya considerable cuando se deseya esaniciar cualquier posibilidá de que los movimientos de la rueda tresmitir al torniellu. Sicasí, nos torniellos d'espirales múltiples, esti efectu amenórgase considerablemente, debiéndose tener en cuenta l'amenorgamientu del efectu de frenáu, hasta'l puntu de qu'el engranaje puede ser capaz de faer xirar al torniellu.

Mecanismos ensin fin de distintu sentíu de xiru

Configuraciones del ensin fin nes que l'equipu nun puede tresmitir movimientos al torniellu dizse que son autoblocantes, circunstancia que depende del ángulu d'ataque ente engranajes y del coeficiente de resfregón ente dambos.

Sentíu de xiru[editar | editar la fonte]

Un ensin fin dextrógiro ye aquel en que les espirales del torniellu inclinar escontra'l so llau esquierdu cuando se repara cola so exa en posición horizontal, coincidiendo colos criterios habituales usaos en física y en mecánica. Dos engranajes helicoidales esternos qu'operen sobre exes paraleles tienen de ser de la mano contraria. Sicasí, un torniellu helicoidal y el so piñón tienen de ser de la mesma mano.

Un ensin fin levógiro ye aquel en que les espirales del torniellu inclinar escontra'l so llau derechu cuando se repara cola so exa en posición horizontal.[1]

Tipos[editar | editar la fonte]

En función de la xeometría de los dientes del torniellu y del engranaje, hai tres tipos de configuraciones del ensin fin:

Torniellu ensin fin. Imaxe de los trés tipos
  • "Ensin gargüelu". Ye'l tipu más senciellu. Nesti casu, les cares esteriores de los dientes coinciden coles superficies iniciales nes que se mecanizan: la del cilindru nel que s'inscribe'l torniellu, y la de la banda esterior del discu nel que se talla'l engranaje. Esto ye, son superficies reglaes, con sección recta según la dirección de les generatrices del cilindru y del discu.
  • "Con un gargüelu". Nuna operación adicional, tállase un riegu de perfil circular na cara esterior de los dientes del engranaje (paecíu al gargüelu cola que se diseñen les polees pa faer encaxar la sección de la cuerda nel perfil del discu). Con esta disposición, los dientes del engranaje fáense encaxar nel diámetru interior de la hélice tallada nel torniellu, ameyorando'l contactu ente los dos pieces.
  • "De doble gargüelu". Como nel casu anterior, disponse un gargüelu nos dientes del engranaje, y amás afaise la contorna del torniellu al del engranaje col qu'encaxa, adoptando la característica forma de "reló d'arena" (el diámetru del torniellu y el tamañu de los sos dientes aumenta dende'l centru a los estremos), de forma que s'amonta notablemente la superficie de contactu ente los dos pieces dentaes. Esti tipu de mecanismu ye de fabricación más complexa, anque tien la ventaya de poder soportar cargues mecániques más altes.[2] Pol so especial xeometría, tamién se denominen "torniellos globulares" o envolventes.

En máquines d'altu rendimientu xeneralizóse l'usu del ensin fin de "doble gargüelu".[3] Los otros dos tipos utilizar na fabricación de dispositivos más senciellos y de menor costu.

Aplicaciones[editar | editar la fonte]

Un cientu controlando una puerta. La posición de la puerta queda afitada una vegada que se detien el torniellu

Nos automóviles de principios del sieglu XX, antes de la introducción de la dirección asistida, l'efectu d'un planu o un arreventón nuna de les ruedes delanteres provocaba que'l mecanismu de dirección esviar escontra'l llau del neumáticu pincháu. L'empléu d'un ensin fin na columna de dirección amenorga esti efectu. El desenvolvimientu posterior del sistema de husillo de boles, dexó amenorgar entá más les esfregadures; ameyorando tantu'l control del vehículu como la durabilidá y precisión del mecanismu de dirección.

L'ensin fin ye un mediu compactu p'amenorgar la velocidá y aumentar el par de xiru especialmente en motores eléctricos pequenos, que xeneralmente son d'alta velocidá y de baxu par. La adición d'un ensin fin aumenta notablemente les sos posibilidaes d'aplicación.

Torniellos ensin fin utilizar en prenses, laminadores, cadenes de montaxe, maquinaria n'industries d'esplotación minera, en timones de barcu y en sierres circulares. Amás, en fresadores y máquines herramienta sirven p'allugar los preseos de corte na zona de trabayu con alta precisión, utilizando sistemes de doble torniellu con tolerancies estrictes. Tamién s'utilicen nos mecanismos de control de munchos tipos d'ascensores y d'escaleres mecániques, por cuenta del so tamañu compactu y a la non reversibilidad del movimientu.

Na dómina de los barcos de vela, la introducción del ensin fin pa controlar el timón foi una meyora significativa. Hasta entós, el mecanismu utilizáu consistía nuna cuerda arrollada a un tornu. Munchos barcos cuntaben con dos ruedes de gran diámetru, porque en casu de marexada podíen precisase hasta cuatro tripulantes pa gobernar el timón.

Ensin fin de la tracción d'un camión. Década de 1930

Sistemes de torniellu ensin fin utilizáronse en dellos automóviles de tracción trasera anteriores a l'apaición del mecanismu diferencial. Con posterioridá viose qu'el so usu tien la ventaya de podese allugar nel puntu altu o nel puntu baxu de la corona del diferencial. Na década de 1910 yera común ver el cientu asitiáu na parte de riba del diferencial, ameyorando l'altor útil sobre'l terrén de los camiones que s'utilizaben pa circular per caminos de tierra. Sicasí, na década de 1920 la firma Stutz Motor Company utilizaba esti sistema nos sos coches, nesti casu, pa tener un xasis más baxu que los sos competidores, polo que s'asitiaba'l engranaje na parte inferior del diferencial. Un exemplu d'alredor de 1960 foi'l Peugeot 404.

Un ensin fin formando parte del diferencial, evita que'l vehículu recule nuna rimada ensin necesidá d'utilizar el frenu. Esta ventaya, sicasí, nun compensaba los problemes amestaos a los escesivos coeficientes d'amenorgamientu de xiru resultantes.

Torniellos ensin fin nel clavijero d'un contrabaxu

Una esceición recién ye'l Diferencial Torsen, qu'utiliza engranajes ensin fin y engranajes planetarios en llugar del engranaje cónicu de los diferenciales abiertos convencionales. Diferenciales Torsen utilizar nel vehículu militar Humvee y en dellos modelos de Hummer. Tamién los incorporen dellos vehículos de tracción nos cuatro ruedes, como los Audi Quattro. Dellos camiones pesaos, como los grandes dumpers utilizaos en construcción y en minería, de cutiu utilicen un ensin fin diferencial pa tresmitir la potencia dende'l motor a les ruedes. Nun ye tan eficiente como un engranaje cónicu, polo qu'estos camiones suelen tener diferenciales avolumaos p'agospiar la gran cantidá d'aceite necesario p'absorber y estenar el calor creáu.

Asina mesmu, utilícense como mecanismu pal enterriáu de les cuerdes y el so afináu en munchos preseos musicales, incluyendo guitarres, contrabaxos, mandolines, buzukis y munchos banjos.

Mecanismos ensin fin de plásticu de cutiu utilícense con motores eléctricos pequeños, pa llograr una salida con munches menos revoluciones que'l motor, que funciona meyor a una velocidá bastante alta. Esti sistema utilízase de cutiu en xuguetes y n'otros aparatos eléctricos pequeños.

Les abrazaderes pa tubu utilicen p'afaer el so tamañu un torniellu ensin fin qu'encaxa nuna serie de ranuras.

N'ocasiones, un ensin fin puede diseñase pa funcionar a la inversa, resultando que la exa de salida xira muncho más rápido qu'el d'entrada. Exemplos d'esto pueden trate en delles centrifugadores manuales o nel mecanismu regulador de velocidá de les caxes de música.

Fabricación[editar | editar la fonte]

Nos torniellos helicoidales en primer llugar tállense los dientes y darréu afáense a les sos dimensiones definitives.[4] Torniellos ensin fin utilizar en prenses, laminadores, cadenes de montaxe, maquinaria n'industries d'esplotación minera, en timones de barcu y en sierres circulares. Amás, en fresadores y máquines herramienta sirven p'allugar los preseos de corte na zona de trabayu con alta precisión, utilizando sistemes de doble torniellu con tolerancies estrictes. Tamién s'utilicen nos mecanismos de control de munchos tipos d'ascensores y d'escaleres mecániques, por cuenta del so tamañu compactu y a la non reversibilidad del movimientu.

Ver tamién[editar | editar la fonte]

Bibliografía[editar | editar la fonte]

  • Oberg, Erik (1920). en The Industrial Press: Spiral and worm gearing.

Referencies[editar | editar la fonte]

  1. en American Gear Manufacturers Association: Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols, 72. ANSI/AGMA 1012-G05. ISBN 1-55589-846-7.
  2. «Worm-gears». Archiváu dende l'orixinal, el 6 d'ochobre de 2012. Consultáu'l 1 de mayu de 2009.
  3. en American Gear Manufacturers Association: Gear Nomenclature, Definition of Terms with Symbols, 3 y 4. ANSI/AGMA 1012-G05. ISBN 1-55589-846-7.
  4. Oberg. "Spiral and Worm hearing", 1920. PP = 213 – 214



Tornillo sin fin