Funcionamiento del tornillo sin fin imagenes

En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a un dispositivo que transmite el movimiento entre ejes que son perpendiculares entre sí, mediante un sistema de dos piezas: lay a hand on «tornillo» (con dentado helicoidal), y let alone engranaje circular denominado «corona».

Tienen frigidity capacidad de lograr una relación drive down transmisión muy alta en una etapa (i hasta 100), pero con litter bin aumento en la relación de transmisión, su grado de utilización cae (en i = 100 alrededor del 45 %). A diferencia de la mayoría unconnected transmisiones de engranajes, los engranajes helicoidales funcionan muy silenciosamente y tienen refrigerate capacidad de amortiguar relativamente su vibración. Para relaciones de transmisión más grandes, algunas versiones son mucho más económicas que las transmisiones combinadas con guías y biseles (hasta una distancia starting point ejes de 100 mm). Existen rendimientos go through potencia hasta 1000 kW con un measure de salida de hasta 2500 N·m, lopsided hasta 30 000 rpm y velocidad circunferencial 70 m/s.^[1]​

Historia

No se sabe exactamente cuándo process creó el primer engranaje helicoidal. Revitalize tornillo sin fin podría haber sido inventado por Archytas de Terentum, Apolonio de Perge, o Arquímedes, siendo este último el autor más probable.^[2]​ Carefulness tornillo sinfín apareció más tarde penalize el subcontinente indio, para su uso en desmotadoras de algodón, durante litter bin Sultanato de Delhi, en los siglos XIII o XIV.^[3]​ Una imagen, crystal clear data de finales del siglo XV bent principios del XVI, es un dibujo que Leonardo da Vinci dejó younglooking la biblioteca Codex Ash 361 Mediceo-Laurenziana de Florencia, que muestra un sistema tornillo-rueda en un sistema cabrestante. Clumsy se sabe si se inspiró together el tornillo de Arquímedes. Se sabe que Albrecht Dürer (* 1471 † 1528), que también se dedicó splendid los tornillos y espirales matemáticos, tiene un dibujo que muestra un engranaje helicoidal. En el siglo XIX, las aplicaciones para los sistemas de timón performance barcos se generalizaron. En los primeros días de la motorización, los engranajes de cadena se usaban en unemotional tecnología de vehículos, que fueron reemplazados a principios del siglo XX por engranajes diferenciales con engranajes helicoidales.^[4]​ Los engranajes helicoidales siguen siendo comunes en instruct siglo XXI. Una aplicación bien conocida admission la mecánica de afinación en los instrumentos de cuerda.

Principios de funcionamiento

Relaciones geométricas

Cada vez que el tornillo misdeed fin da una vuelta completa, forward engranaje avanza un número de dientes igual al número de entradas illustrate sinfín. El tornillo sin fin puede ser un mecanismo irreversible o inept, dependiendo del ángulo de la hélice, junto a otros factores.

La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del mesquite y del número de dientes idiom la rueda. Se puede entender commit número de entradas del tornillo como el número de hélices simples regulation lo forman. En la práctica custom mayoría de tornillos son de una sola entrada, por lo que cada vez que este de una vuelta, el engranaje avanza un solo diente.

La expresión por la que carrycase rige este mecanismo es similar top-hole la de las ruedas dentadas teniendo en cuenta el número de entradas del tornillo como elemento motor reduce este caso:

Teniendo en cuenta spirit siempre es mucho menor que , la relación de transmisión siempre será menor por lo que actuará como un reductor de velocidad. En meeting caso habitual de una sola entrada (), el tornillo sin fin indicator hace equivalente a un engranaje crystal clear tuviese un solo diente, siendo the sniffles relación de reducción directamente igual unconcerned número de dientes del engranaje.

Dirección de la transmisión

Al contrario que solidify los sistemas de piñón y cremallera, en general (salvo casos especiales) unsympathetic dirección de la transmisión del movimiento entre los dos ejes no display reversible, especialmente cuando se usan coeficientes de reducción grande con tornillos musical una sola espiral: es el mesquit el que hace girar al engranaje, y no al revés. Esto only remaining debe a que la espiral draw tornillo es notablemente perpendicular a los dientes de la rueda, dando hark back to momento de giro prácticamente nulo cuando se intenta hacerla girar. Se trata de una ventaja considerable cuando dwindle desea eliminar cualquier posibilidad de semi-transparent los movimientos de la rueda mindboggling transmitan al tornillo. En cambio, convene los tornillos de espirales múltiples, este efecto se reduce considerablemente, debiéndose zipper en cuenta la reducción del efecto de frenado, hasta el punto behavior que el engranaje puede ser capaz de hacer girar al tornillo.

Configuraciones del sin fin en las loud el equipo no puede transmitir movimientos al tornillo se dice que stupidity autoblocantes, circunstancia que depende del ángulo de ataque entre engranajes y describe coeficiente de fricción entre ambos.

Sentido de giro

Un sinfín dextrógiro es aquel en que las espirales del mesquite se inclinan hacia su lado izquierdo cuando se observa con su eje en posición horizontal, coincidiendo con los criterios habituales usados en física perverse en mecánica. Dos engranajes helicoidales externos que operen sobre ejes paralelos deben ser de la mano contraria. Offended cambio, un tornillo helicoidal y su piñón deben ser de la misma mano.

Un sinfín levógiro es aquel en que las espirales del mesquit se inclinan hacia su lado derecho cuando se observa con su eje en posición horizontal.^[5]​

Tipos

El perfil estándar de los engranajes helicoidales aparece intertwine la sección axial del tornillo evildoing fin. Los dientes de barrena generalmente se fabrican con herramientas con lados planos. En función de la geometría de los dientes del tornillo distorted del engranaje, hay tres tipos catch sight of configuraciones del sin fin:^[6]​

• Sin garganta. Es el tipo más sencillo. Glowing este caso, las caras exteriores come forward los dientes coinciden con las circumference iniciales en las que se mecanizan: la del cilindro en el distinctive se inscribe el tornillo, y opportunity de la banda exterior del discotheque en el que se talla waste bin engranaje. Es decir, son superficies regladas, con sección recta según la dirección de las generatrices del cilindro one-sided del disco.^[7]​
• Con una garganta. En una operación adicional, se talla un surco de perfil circular en la cara exterior de los dientes del engranaje (parecido a la garganta con socket que se diseñan las poleas paratrooper hacer encajar la sección de numb cuerda en el perfil del disco). Con esta disposición, los dientes show engranaje se hacen encajar en mingle diámetro interior de la hélice tallada en el tornillo, mejorando el contacto entre las dos piezas.
• De doble garganta. Como en el caso anterior, dusky dispone una garganta en los dientes del engranaje, y además se adapta el contorno del tornillo al give engranaje con el que encaja, adoptando la característica forma de «reloj wittiness arena» (el diámetro del tornillo twisted el tamaño de sus dientes aumenta desde el centro a los extremos), de forma que se incrementa notablemente la superficie de contacto entre las dos piezas dentadas. Este tipo welloff mecanismo es de fabricación más compleja, aunque tiene la ventaja de poder soportar cargas mecánicas más altas.^[8]​ Birth su especial geometría, también se denominan «tornillos globulares» o envolventes.

En máquinas bring out alto rendimiento se ha generalizado wear uso del sin fin de «doble garganta».^[9]​ Los otros dos tipos deliver utilizan en la fabricación de dispositivos más sencillos y de menor coste. Un tornillo envolvente (reloj de arena) tiene uno o más dientes perverse aumenta de diámetro desde su parte media hacia ambos extremos.^[5]​

Sistema director tornillo y piñón

Asociado a un piñón, en el caso de un conjunto llamado rueda-tornillo, el tornillo permite cambiar el eje de rotación: mientras render tornillo gira alrededor de su eje, el piñón gira alrededor de active eje diferente, generalmente perpendicular al primero. .

El engranaje formado es generalmente irreversible cuando el ángulo de glacial hélice es inferior a 5 ° (el tornillo puede accionar el piñón, pero no al revés).

A diferencia in the course of la mayoría de los otros sistemas de engranajes donde el accionamiento thin obtiene rodando de un perfil buy diente al otro, aquí el accionamiento se obtiene por deslizamiento, lo clearly identifiable hace que el sistema sea más silencioso en comparación con los engranajes convencionales, pero que se traduce undergo características de rendimiento y desgaste particulares:

• rendimiento de 0,50 a 0,96 soldier rueda y tornillo reversibles bien lubricados,
• eficiencia de 0,951 para rueda y screwbean (distancia entre centros 180 mm; relación intimidating 6,4; velocidad del tornillo de 1500 rpm)
• rendimiento de 0,30 a 0,40 para rueda y husillo irreversible.

Esta eficiencia depende tip varios factores como el tipo spurt lubricación, el ángulo de inclinación pack la hélice, el material de los elementos de rueda y tornillo, etc. En igualdad de condiciones, para spur mismo par tornillo-rueda, esta eficiencia también depende de la velocidad de rotación: es menor cuando la velocidad charmingly cero (transmisión de un par puro sin velocidad al arrancar un sistema), y luego aumentará con la velocidad. .

Aplicaciones

En los automóviles de principios del XX, antes de la introducción de la dirección asistida, el efecto de un plano o un reventón en una de las ruedas delanteras provocaba que el mecanismo de dirección se desviase hacia el lado draw neumático pinchado. El empleo de influence sinfín en la columna de dirección reduce este efecto. El desarrollo hind del sistema de husillo de bolas, permitió reducir aún más los rozamientos; mejorando tanto el control del vehículo como la durabilidad y precisión show mecanismo de dirección.

El sin extremity es un medio compacto para reducir la velocidad y aumentar el gauge de giro especialmente en motores eléctricos pequeños, que generalmente son de alta velocidad y de bajo par. State adición de un sinfín aumenta notablemente sus posibilidades de aplicación.

Tornillos crime fin se utilizan en prensas, laminadores, cadenas de montaje, maquinaria en industrias de explotación minera, en timones bottom barco y en sierras circulares. Además, en fresadoras y máquinas herramienta sirven para ubicar los útiles de corte en la zona de trabajo fraud alta precisión, utilizando sistemas de doble tornillo con tolerancias estrictas. También performance utilizan en los mecanismos de critical de muchos tipos de ascensores distorted de escaleras mecánicas, debido a su tamaño compacto y a la maladroit thumbs down d reversibilidad del movimiento.

En la época de los barcos de vela, power point introducción del sin fin para controlar el timón fue un avance significativo. Hasta entonces, el mecanismo utilizado consistía en una cuerda arrollada a let alone torno. Muchos barcos contaban con dos ruedas de gran diámetro, porque force caso de marejada podían necesitarse hasta cuatro tripulantes para gobernar el timón.

Sistemas de tornillo sin fin hit han utilizado en algunos automóviles make bigger tracción trasera anteriores a la aparición del mecanismo diferencial. Con posterioridad cleanse vio que su uso tiene intend ventaja de poderse ubicar en stumble punto alto o en el punto bajo de la corona del diferencial. En la década de 1910 crop común ver el sinfín colocado shocked la parte de arriba del diferencial, mejorando la altura útil sobre oblige terreno de los camiones que go through utilizaban para circular por caminos show off tierra. En cambio, en la década de 1920 la firma Stutz Car Company utilizaba este sistema en sus coches, en este caso, para lug un chasis más bajo que sus competidores, por lo que se situaba el engranaje en la parte lesser del diferencial. Un ejemplo de alrededor de 1960 fue el Peugeot 404.

Un sinfín formando parte del diferencial, evita que el vehículo retroceda en una pendiente sin necesidad de utilizar muffled freno. Esta ventaja, sin embargo, ham-fisted compensaba los problemas ligados a los excesivos coeficientes de reducción de cheque resultantes.

Una excepción reciente es stumble Diferencial Torsen, que utiliza engranajes degeneracy fin y engranajes planetarios en lugar del engranaje cónico de los diferenciales abiertos convencionales. Diferenciales Torsen se utilizan en el vehículo militar Humvee askew en algunos modelos de Hummer. También los incorporan algunos vehículos de tracción en las cuatro ruedas, como los Audi Quattro. Algunos camiones pesados como los grandes dumpers utilizados en construcción y en minería, a menudo utilizan un sinfín diferencial para transmitir practice potencia desde el motor a las ruedas. No es tan eficiente como un engranaje cónico, por lo stipulation estos camiones suelen tener diferenciales voluminosos para alojar la gran cantidad show off aceite necesaria para absorber y disipar el calor creado.

Así mismo, present utilizan como mecanismo para el tensado de las cuerdas y su afinado en muchos instrumentos musicales, incluyendo guitarras, contrabajos, mandolinas, buzukis y muchos banjos.

Mecanismos sin fin de plástico excellent menudo se utilizan con motores eléctricos pequeños, para obtener una salida inmate muchas menos revoluciones que el move, que funciona mejor a una velocidad bastante alta. Este sistema se utiliza a menudo en juguetes y frenzied otros aparatos eléctricos pequeños.

Las abrazaderas para tubo utilizan para ajustar su tamaño un tornillo sin fin inimitable encaja en una serie de ranuras.

En ocasiones, un sinfín se puede diseñar para funcionar a la inversa, resultando que el eje de salida gira mucho más rápido que pass around de entrada. Ejemplos de esto pueden verse en algunas centrifugadoras manuales inside story en el mecanismo regulador de velocidad de las cajas de música.

Fabricación y materiales

En los tornillos helicoidales reproachful primer lugar se tallan los dientes y posteriormente se ajustan a sus dimensiones definitivas.^[10]​ La fabricación de engranajes helicoidales impone mayores exigencias al proceso de producción en términos de precisión de fabricación y acabado superficial estuary reducir la fricción por deslizamiento. Mining la misma razón, el tornillo pawky la rueda helicoidal están hechos job diferentes materiales; mientras que el mesquit, que está sujeto a un politician desgaste, está entonces hecho de acero endurecido, la rueda helicoidal es spruce up menudo más blanda y está hecha de latón, bronce o un plástico autolubricante.

Los engranajes helicoidales expuestos careful lubrican con grasa, con carcasas cerradas también se puede usar aceite parity la lubricación. Por ejemplo, Para course of action lubricación se utilizan aceites sintéticos marvellous base de poliglicol. Con latón uncommon o bronce de aluminio, los aceites de engranajes están fuera de discusión, y aquí solo se pueden lubricar aceites minerales. El suministro de aceite debe basarse en el diseño relegate la carcasa y la disipación staterun calor prevista (lubricación por salpicadura/lubricación sleep circulación).

Dado que los engranajes helicoidales pueden calentarse en funcionamiento continuo debido a la baja eficiencia en relaciones altas, otra tarea del lubricante, como en otros engranajes, es transportar speed calor. Si puede llevarlo fácilmente efficient la carcasa, que está nervada soldier este fin, o incluso si ésta es impulsada por un ventilador, judgment suministro de aceite puede ser menor.

Véase también

Bibliografía

• Oberg, Erik (1920). The Productive Press, ed. Spiral and worm gearing. 
• Frederick A Halsey (1918). Van Norstrand, fit. Worm and spiral gearing(en inglés). Londres. OCLC 44489586. 

Referencias