Árboles de transmisión: Una guía completa
Los árboles de transmisión son una pieza giratoria de la máquina, generalmente de sección circular. Transmite potencia o movimiento de una pieza a otra. En otras palabras, transmite potencia de la parte que la produce a la que la absorbe. El árbol de transmisión es una de las piezas cruciales de toda la maquinaria rotativa.
En este artículo, hablaremos a fondo del árbol de transmisión, cómo funciona, sus tipos, función, longitud y materiales. Así, podrá tener una idea clara sobre sus funcionalidades y propiedades para utilizarlo en su proceso de fabricación.
¿Qué es el eje de transmisión?
Hay muchas formas de generar energía, pero a veces es difícil producirla donde se necesita con una magnitud y dirección perfectas. Por eso, en los automóviles se utilizan el árbol de transmisión y la caja de cambios. La caja de cambios de transmisión manual tiene un árbol de transmisión. Para transportar la energía del motor a las ruedas para impulsar el automóvil se utiliza la caja de cambios de transmisión. Durante esta transferencia de energía, el árbol de transmisión y el engranaje reducen la potencia a la velocidad de trabajo. El diseño y la especificación del eje de transmisión tienen una importancia significativa en la disposición de la transmisión del vehículo.
¿Para qué sirve el árbol de transmisión?
El árbol de transmisión es uno de los elementos de los componentes básicos de la máquina que proporciona el eje de rotación, oscilación y controla la geometría del movimiento. Se utiliza en equipos mecánicos de diversas formas. El eje de transmisión se apoya en cojinetes y hace girar los elementos de la máquina como engranajes, volantes, manivelas y poleas para transferir el par que necesita el motor. Un eje debe tener la resistencia suficiente para controlar estas cargas dinámicas y estáticas producidas.
Los ejes tienen muchos usos en los sectores del transporte, aeroespacial, automoción, productos de consumo, minería y fabricación industrial. Los ejes de transmisión canalizan la fuerza generada en una amplia gama de equipos, desde automóviles hasta aviones y otros aparatos.
¿Cómo funciona un árbol de transmisión?
El árbol de transmisión se encuentra en la caja de cambios de la transmisión manual. El objetivo del árbol de transmisión es conducir la elevada potencia del motor del automóvil a las ruedas. El árbol de transmisión también reduce la velocidad para hacerla compatible. La caja de cambios realiza este proceso mediante el complejo posicionamiento del engranaje y los ejes.
El cigüeñal del motor gira y produce energía que debe pasar por la transmisión para llegar a la rueda. La primera pieza en recibir esta energía es el eje de entrada, que puede acoplarse y desacoplarse mediante el embrague. En la tracción trasera, el eje de entrada está colocado en paralelo al eje de salida, formando un único componente llamado a veces eje principal de transmisión.
Tipos de árboles de transmisión
Eje principal
El eje principal, a veces llamado eje de salida, se extiende desde la parte trasera de la transmisión. El eje principal y el eje de entrada se extienden están en línea que se extiende desde la parte delantera a la parte trasera de la transmisión. Parecen ser el mismo eje pero son dos ejes diferentes. La parte delantera del eje principal está siendo apoyada por el pequeño cojinete de la parte trasera del eje de entrada. El eje principal gira a diferentes velocidades y proporciona el par necesario para el vehículo. Es un eje estriado, por lo que el engranaje o sincronizador se puede mover para el acoplamiento y desacoplamiento.
Un contraeje
Este eje se encuentra paralelo al eje principal y es forzado por el eje de entrada a través de un engranaje de piñón. En un diseño de transmisión manual fundamental, los engranajes de la transmisión están conectados al contraeje de forma permanente, gira con él. La entrada y el contraeje son lo mismo en los coches de tracción delantera. Tiene un mecanismo de embrague, que lo conecta con el motor y desplaza la potencia al eje de salida a través del engranaje.
Un eje loco
Un eje loco, también conocido como eje loco inverso, es un pequeño eje liso que invierte el engranaje loco. Se denomina eje loco porque no interviene en la reducción de la velocidad ni en el aumento del par. Su función principal es invertir el sentido de la marcha, es decir, cambiar el sentido de rotación.
¿De qué material está hecho el eje de transmisión?
Un eje y un engranaje son dentados que ayudan a conectar con los dientes de otro eje para transmitir continuamente potencia rotacional. Los ingenieros pueden combinar y mezclar ejes y engranajes de diferentes tamaños y diámetros para cambiar la fuerza y la velocidad de estos componentes. Los ejes se fabrican con acero dulce. Para los ejes de alta resistencia, se utilizan aceros aleados como el níquel, níquel-cromoo acero al cromo-vanadio se utiliza. Los ejes se suelen conformar mediante laminado en caliente y se acaban mediante estirado en frío, torneado y rectificado.
¿Cuáles son los materiales del eje de transmisión?
El material utilizado para los ejes debe tener las siguientes propiedades
- El material debe ser muy resistente
- Debe tener las propiedades de buena maquinabilidad (fácil de mecanizar)
- Debe poseer un factor de sensibilidad bajo (se utiliza un material dúctil, lo que significa que la concentración de tensiones es baja)
- Para la fabricación de los ejes se utilizará acero al carbono de las calidades 40 C 8, 45 C 8, 50 C 4 y 50 C 12.
La Sociedad Americana de Ingeniería Mecánica (ASME) permite las siguientes tensiones máximas de trabajo para el diseño de ejes de transmisión
- 112 MPa para ejes sin chavetero
- 84 MPa para ejes con chaveteros permitidos
El material más utilizado para desarrollar ejes de transmisión de potencia son las barras de acero laminadas en caliente, acero con bajo contenido en carbono o una aleación (AISI/SAE 4140, 4340 y 8620).
¿Cuál es la longitud de los ejes de transmisión?
En el mercado existen ejes de transmisión de diferentes tamaños, pero a continuación se mencionan los tamaños estándar.
Los tamaños o longitudes estándar de los ejes de transmisión (según pasos) son:
- Para pasos de 5 mm, 25 - 60 mm.
- Para pasos de 10 mm, 60 - 110 mm.
- Para pasos de 15 mm, 110 - 140 mm.
- Para pasos de 20 mm, 140 - 500 mm.
Las longitudes ideales prescritas para los ejes de transmisión son 5 m, 6 m y 7 m.
El diámetro del eje es el principal factor para determinar la distancia entre ejes de una caja de cambios y, por tanto, su tamaño. Durante el proceso de diseño, la solidez y la resistencia a la deformación son los puntos clave a tener en cuenta.
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Conclusión
En este artículo, hemos tratado a fondo el árbol de transmisión y sus tipos, su funcionamiento, el material del que está hecho, su mecanismo y su uso para darle una idea sobre el proceso de transmisión. Así, ahora usted puede tener suficiente conocimiento para hacer una selección de eje adecuado para su proyecto de transmisión.
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