El documento describe diferentes tipos de elementos mecánicos de unión como chavetas, lengüetas, tornillos, tuercas y rodamientos. Explica las características y usos de cada elemento, incluyendo dimensiones y materiales comunes. También incluye imágenes para ilustrar los diferentes tipos.

1. ARBOLES, EJES Y
ELEMENTOS RODANTES
 Isabella Graterol
C.I.: 28466409
Exp:III-191-00129
 Douglas Hernández
C.I.: 27008102
Exp: III-181-00350
 Bruno Manieri
C.I.:28055141
Exp: III-192-00004

2. Son órganos mecánicos destinados a la unión de piezas que deben dirar
solidarias con un árbol para transmitir un par motriz (volantes, poleas, ruedas
dentadas…), permitiendo, a su vez, un fácil montaje y desmontaje de las
piezas.
La diferencia entre chaveta y lengüeta radica en su forma de ajustar. La
chaveta actúa en forma de cuña, logrando una fuerte unión entre piezas,
tanto respecto a la rotación como a la traslación, por la presión que ejercen las
caras superior e inferior de la chaveta; sin embargo, pueden presentar el
problema de originar una ligera excentricidad entre las piezas; además; no se
pueden utilizar en caso de arboles cónicos.
Por su parte, la lengüeta es de caras paralelas y ajusta lateralmente, pero sin
ejercer presión radial, permitiendo en determinados casos el deslazamiento
axial entre las piezas.
Las ranuras de las piezas donde se van a alojar las chavetas y lengüetas se
llaman: chaveteros.

3.  Las chavetas longitudinales son unos elementos de forma más o
menos prismática que se intercalan entre las dos piezas que se
van a inmovilizar, paralelamente al eje de ambas, consiguiéndose
una unión perfecta respecto a la rotación entre ambas.
ChavetasTransversales
 Se instalan en sentido perpendicular al árbol, y su principal aplicación
consiste en la unión de vástagos (empalmes de vástagos de los émbolos con
la cruceta).
También se emplean en la unión de árboles perfectamente alineados como
elemento de seguridad en determinadas máquinas, en las que se puede
prever aumentos bruscos de fuerza que podrían dañar algunas partes, en
cuyo caso la chaveta transversal debe romperse y anular la transmisión.

4.  Es un segmento circular de acero con un espesor
determinado. Su forma semicircular facilita la mecanización
del chavetero en el árbol y el posterior montaje de la
lengüeta en el mismo, pero la excesiva profundidad de este
chavetero puede comprometer la resistencia del árbol; en
consecuencia, se utiliza cuando se desea transmitir un
pequeño par motriz.
 Las chavetas también pueden disponerse tangencialmente a
la superficie de contacto.
Tienen forma prismática de sección rectangular y se montan
siempre emparejadas, apoyándose entre si por las caras que
llevan pendiente. También se montan en sentido contrapuesto, lo
que permite el giro en ambos sentidos.

5.  En general, la designación de una chaveta o lengüeta incluye los siguientes datos,
indicados por este orden: tipo de chaveta o lengüeta, anchura (b), altura (h), longitud (L) y
norma que la define.
Por ejemplo: designación de una chaveta de caras
paralelas de anchura b=12 mm., altura h=8 mm. y
longitud L=40 mm. Chaveta de caras paralelas
12x8x40 DIN6885.

6.  A continuación se enseñara imágenes de
diferentes tipos de chavetas y lengüetas con sus
diferentes dimensiones y como se representan.

8.  Acero C45 con R 59 daN/mm2.
 Acero inox AISI 316 con R 59 daN/ mm2.
 Acero C45 con R59 daN/mm2.
 ANSI B17.1-1967.
 ANSI B17.2-1967.
 Definen dimensiones de las chavetas para diferentes rangos
de diámetros del eje.
(ANSI: American National Standards Institute)

10.  Las arandelas se colocan entre la tuerca o la cabeza del tornillo y el
elemento a unir. Su función principal es aumentar la superficie de
apoyo y evitar que con el giro del tornillo la pieza pueda rayarse.
Algunos tipos de arandelas sirven como sistema de inmovilización,
para impedir que las tuercas se aflojen por el movimiento vibratorio
del elemento a unir.
Entre las primeras y como más comunes tenemos la arandela DIN
6319 en las modalidades C y D., “Figura 79P”. Sus dimensiones se
indican en la siguiente tabla.

11.  Los tornillos son elementos de unión cuya
función principal es la sujeción de dos
piezas, aunque como indicamos
anteriormente también puede tener la
función de transformación de
movimiento. En este caso se le suele
llamar husillo.
En el tornillo podemos distinguir dos
partes:
a) Cabeza. Es el elemento de agarre para su
colocación.
b) Cuerpo, espiga o vástago. Es la zona
donde tallada la rosca.

12.  Son las más corrientes en su utilización, ya que ofrecen el apriete
más firme.
Las cabezas están biseladas con 60º, por tanto en la
representación en el plano, debemos determinar cómo dibujar
las hipérbolas que resultan de la intersección de un prisma recto
hexagonal regular con un cono de ángulo 120º. Construcción que
es bastante sencilla empleando cualquier programa de CAD, pero
que se hace engorrosa por los procedimientos tradicionales.
A modo de curiosidad describiremos la forma de realizar este tipo
de trazado. Este dependerá del valor del entrecaras s. En las
“figura” pueden obtenerse estos valores, que como puede
apreciarse difiere de algunos textos realizados con anterioridad
al diseño por CAD.

13.  Entre la gran variedad
existente, en la “figura ”, se
representan algunos de
ellos.
1) Tornillo de cabeza hueca hexagonal DIN 912. ISO 4762.
2) Tornillo de cabeza hueco hexagonal parcialmente roscado. DIN 912. ISO 4762.
3) Tornillo de cabeza plana hexagonal Brazalete.ISO 7380.
4) Tornillo de cabeza cilíndrica con entalla, DIN 85 ISO 1580.
5) Tornillo Phillips Pan cabeza BANGLE “Pozidriv”. DIN 7985.
6) Tornillo Cabeza cilíndrica hexagonal BAJA DIN 7984.
7) Tornillo cilíndrico cabeza hexagonal de brida.

14.  La espiga es la parte roscada de un
tornillo, estas suelen estar roscadas
total o parcialmente.
El extremo puede adoptar tres formas
distintas: bombeada (A), chaflán (B)
o de punta (C)
 El esparrago es una varilla cilíndrica roscada por ambos extremos.
Este va introducido en un agujero roscado ciego o no. Se utiliza para
aquellos casos en que el elemento hay que desmontarlo con
regularidad o requiere un centrado rápido.

15.  De acuerdo con el sistema de
apretado, las tuercas pueden ser:
a) Apretadas con llave.
b) Apretadas a mano.
 Son la más usuales ya que el apriete es más
eficaz. Entre ellas tenemos las hexagonales
normales, (a), definidas por la Norma DIN
934.Tipo gruesa (b) DIN 936 y de perfil bajo
DIN 936- ISO 4035. Se completa esta serie
con aquellas otras más comunes reflejadas
en la. Estas se describen a continuación:

16.  No requiere herramienta alguna para
su montaje, su ventaja es la rapidez
de maniobra. Su desventaja apriete
menos eficaz. En la figura se
representan algunas de las que se
encuentran normalizadas.

17.  Acero C45 con R 59 daN/mm2.
 Acero inox AISI 316 con R 59 daN/ mm2.
 Acero C45 con R59 daN/mm2.
 ANSI B17.1-1967.
 ANSI B17.2-1967.
 Definen dimensiones de las chavetas para diferentes rangos
de diámetros del eje.
(ANSI: American National Standards Institute)

18.  Un rodamiento es un elemento
mecánico que reduce
la fricción entre un eje y las piezas
conectadas a este por medio de
una rodadura, que le sirve de apoyo
y facilita su desplazamiento.

19.  El anillo interior y el anillo exterior se fabrican
generalmente a partir de la combinación especial de acero
y cromo de gran pureza, este material tiene la dureza y la
pureza necesarias. Ambos factores son importantes para
conseguir un rodamientos que soporte mayor carga y
una vida útil prolongada.
Los caminos de rodadura (pistas) pueden ser endurecidos,
rectificados y pulidos.
También suelen utilizarse materiales especiales tales como
cerámica y plástico.Aunque el plástico no tiene
la capacidad para soportar temperaturas extremadamente
altas, son considerablemente más ligeros que el acero.
Anillo Interno
Anillo Externo

20.  Los elementos rodantes pueden
ser bolas, rodillos, conos, esferas o agujas. En general, son
resultado de una fusión de acero y cromo de gran pureza, también
suelen utilizarse materiales especiales tales como cerámica y
plásticos. Los elementos rodantes giran sobre los caminos de
rodadura (pistas) formados especialmente en los anillos, y se
mantienen separados y guiados por la jaula.
 La jaula es el elemento responsable de mantener los elementos
rodantes separados y guiados. Entre los materiales de jaula más
comunes tenemos acero, latón y plástico. Se pueden fabricar
jaulas de metal sólido mediante técnicas de mecanizado, mientras
que las jaulas prensadas se fabrican a partir de láminas de acero.
De igual forma, las jaulas de plástico se pueden mecanizar a partir
de plástico sólido o se pueden moldear por inyección.

21.  Tienen un campo de
aplicación amplio. Son de
sencillo diseño y no
desmontables, adecuados
para altas velocidades de
funcionamiento, y
además requieren poco
mantenimiento.

22.  Tienen los caminos de
rodadura de sus aros
interior y exterior
desplazados entre sí
respecto al eje del
rodamiento. Son
particularmente útiles
para soportar cargas
combinadas.

23.  Tienen la misma función que
los rodamientos rígidos de
bolas, es decir, absorber
cargas puramente radiales.
No obstante, su capacidad
de carga es mucho más
elevada. Son desmontables y
existe una gran variedad de
tipos, siendo la mayoría de
ellos de una sola hilera de
rodillos con jaula.

24.  Se caracterizan por tener
los rodillos finos y largos
en relación con su
diámetro, por lo que se les
denomina agujas.Tienen
gran capacidad de carga y
son especialmente útiles
en montajes donde se
dispone de un espacio
radial limitado.

25.  Están compuestos por dos
hileras de rodillos con un
camino de rodadura esférico
común sobre el aro exterior.
Cada uno de los caminos de
rodadura del aro interior está
inclinado formando un ángulo
con el eje del rodamiento. Son
autoalineables , pueden
soportar cargas radiales y
cargas axiales, y tienen una
gran capacidad de carga.

26.  Tienen los rodillos dispuestos
entre los caminos de rodadura
cónicos de los aros interior y
exterior. El diseño de estos
rodamientos los hace
especialmente adecuados
para soportar cargas
combinadas. Su capacidad de
carga axial depende del
ángulo de contacto, cuanto
mayor es el ángulo, mayor es
la capacidad de carga axial del
rodamiento.

27.  Pueden ser de simple efecto o de
doble efecto. Los de simple
efecto son adecuados para
absorber cargas axiales y fijar el
eje en un solo sentido, y pueden
soportar cargas radiales
pequeñas.
Los de doble efecto son
adecuados para absorber cargas
axiales y fijar el eje en ambos
sentidos. Sin embargo no
soportan cargas radiales.

28.  Pueden ser de rodillos
cilíndricos o de rodillos
cónicos, son adecuados para
disposiciones que tengan que
soportar grandes cargas
axiales. Se suelen emplear
cuando la capacidad de carga
de los rodamientos axiales de
bolas es inadecuada. Son
capaces de soportar cargas
radiales y de absorber
desalineaciones de los ejes.

29.  Pueden soportar grandes cargas axiales
y requieren de un espacio axial mínimo.
son rodamientos de simple efecto y sólo
pueden absorber cargas axiales en un
sentido.

31.  Se aplican en mecanismos donde
los ejes de giro se consideran que
se encuentran muy separados
entre sí.Tienen por lo tanto la
mima función que las cadenas, se
consigue una transmisión mas
elástica pero no se pueden
transmitir esfuerzos elevados.

32.  La superficie que está en contacto con la placa es
plana y la
transmisión del movimiento se produce por fricción
entre polea y correa. La sección es
rectangular, y la relación de transmisión puede
llegar a 5:1 ó 1:5, con rodillo tensor 15:1
ó 1:15. Su uso se centra en las grandes instalaciones
industriales para transmitir
elevadas potencias a gran velocidad. Las
transmisiones múltiples son mas de las
aplicaciones posibles de las correas planas,
posibilitando la intervención de mas de dos
poleas. En la tabla 5.1a se establecen las
recomendaciones en la elección de correas
según diámetros, velocidades y anchos de correas.

33.  Su uso es el más extendido de entre las transmisiones
por correa, debido a que la alta adherencia que se
produce permite su uso entre
Distancias cortas, a altas velocidades y relaciones de
transmisión que pueden ser de
hasta 12:1. Con respecto a las correas planas y a igualdad
de potencia, las trapeciales
ejercen menor presión sobre los cojinetes de apoyo. Por
el contrario y debido a la
flexibilidad menor de las trapeciales el diámetro mínimo
de las poleas es mayor.
Las dimensiones están normalizadas según DIN 2215,
DIN 2216 y UNE 18.006.

34.  Garantizan por su forma una relación de
transmisión constante, las dimensiones
y características vienen recogidas en las
Normas une 18.153 y UNE 18.160. La
transmisión de potencia se realiza no
por adherencia, como en los casos
anteriores sino por el empuje de los
dientes.Además ocupan poco espacio,
la transmisión resulta silenciosa y no se
producen esfuerzos elevados sobre los
cojinetes de apoyo. Debido a su alto
precio su uso queda restringido a
máquinas y motores, en los que se
transmite potencia entre poleas de
diámetros pequeños o medianos y que
requieren precisión.

35.  Según la sección de las correas las poleas pueden ser de
llanta plana, de garganta trapecial y de llanta dentada.
En cualquiera de los tres casos, una rueda de polea
consta de tres partes: cubo, brazos y llanta. Los brazos
pueden existir o no, siendo en este caso sustituidos por
un disco que puede presentar diferentes diseños (lleno,
rebajado, etc).
Según se ha indicado, la llanta presenta diferentes formas,
en las planas, y para evitar por diversas causas el
desplazamiento de la correa e incluso producirse su
salida, a la polea mayor se le da una forma abobada.
Solamente en el caso de transmisión con polea fija y
loca juntas, con correa desplazable, las poleas han de
ser cilíndricas, sin bombeo, para facilitar todo lo posible
los desplazamientos de la correa, no obstante es un
dispositivo poco usado en la actualidad.  En las poleas
escalonadas los
diámetros pueden estar
en progresión
geométrica o
aritmética

36.  Para las correas trapeciales las
poleas pueden tener en la llanta
una o varias gargantas según el
número de correas.
 El diámetro de una polea para correa plana medida
sobre el plano de simetría de la
polea, debe pertenecer a una serie de diámetros con
tolerancia que se recogen en la
norma UNE 18.077-76 que concuerda con la ISO 99-1975
y cuyos valores están de
acuerdo con la serie R-20 de números normales.

37.  Para las correas dentadas las
poleas llevan dentado
transversal y por lo menos una
de las poleas que intervienen en
la transmisión deben disponer
de pestañas laterales que
aseguran que la correa no se
salga de la polea. Se han
normalizado cinco tamaños de
sección para correas dentadas
(Tabla 5.2d) por lo que las
poleas deberán adaptarse a
ellas, pero permitiendo en cada
caso la utilización de diversos
diámetros. A modo de ejemplo
en laTabla 5.2e se indican una
serie de diámetros disponibles
para correas del tipo L.

38.  Se denomina engranaje o ruedas dentadas al
mecanismo utilizado para transmitir potencia de un
componente a otro dentro de una máquina. Los
engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de
las cuales la mayor se denomina corona y la menor piñón.
Un engranaje sirve para transmitir movimiento circular
mediante contacto de ruedas dentadas. Una de las
aplicaciones más importantes de los engranajes es la
transmisión del movimiento desde el eje de una fuente de
energía, como puede ser un motor de combustión interna
o un motor eléctrico, hasta otro eje situado a cierta
distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que
una de las ruedas está conectada por la fuente de energía
y es conocido como engranaje motor y la otra está
conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje
motor y que se denomina engranaje conducido. Si el
sistema está compuesto de más de un par de ruedas
dentadas, se denomina tren de engranajes. La principal
ventaja que tienen las transmisiones por engranajes
respecto de la transmisión por poleas es que no patinan
como las últimas, con lo que se obtiene exactitud en la
relación de transmisión.

39.  La principal clasificación de los engranajes se efectúa según la
disposición de sus ejes de rotación y según los tipos de dentado. Según
estos criterios existen los siguientes tipos de engranajes:

43.  Un par de engranes que trabajan
unidos se diseñan a partir de sus
círculos primitivos o de paso, estos
círculos son siempre tangentes entre
si. El diámetro de estos círculos se
obtiene de multiplicar el módulo por
la cantidad de dientes. El módulo se
define como el tamaño de los dientes
y para que dos engranes trabajen
juntos deben tener igual módulo. Se
tiene entonces :
Dp = M x Z
En donde:
Dp : diámetro primitivo
M : módulo
Z : cantidad total de dientes del
engrane