Arboles y Ejes

Los árboles y ejes, en la mayoría de los casos son órganos de sección cilíndrica destinada a transmitir potencia, desde las máquinas motrices a las operadoras, o a soportar cargas.

• Árboles: transmiten, en general, fuerza motriz desde un punto a otro (árboles de transmisión con poleas, engranajes, volantes, embragues, etc.).

En el caso más general, estarán sometidos a esfuerzos de torsión, tracción o compre¬sión, con o sin flexión (cardanes) y corte, hallándose, en general, sustentados de tal manera que experimentan movimiento de rotación.

• Ejes: soportan cargas, sin transmitir potencia, desempeñan un papel estructu¬ral, trabajando a flexión y corte (, ejes de acoplados, ejes de engranajes intermediarios, rodillos o poleas tensoras, etc.) y ocasionalmente a esfuerzos normales.

No están solicitados en consecuencia a esfuerzos de torsión y pueden o no estar en rotación.

En ambos, casi siempre, se distinguen 3 zonas:

1) Gorrones: zona de trabajo de los rodamientos o cojinetes, con una buena terminación superficial o muy buena, respectivamente.

2) Cabezas: lugar donde van montados los órganos de transmisión (engranajes, poleas, etc.) generalmente se ven debilitados por la necesidad de hacer alojamientos para chavetas, roscas, prisioneros.

En el caso de estar en un extremo son de menor diámetro que el resto, para poder colocar los demás elementos; en caso contrario son de diámetro mayor por una cuestión de montaje y para aumentar la resistencia de esa sección.

3) Cuellos o brazos: son las zonas intermedias que vinculan las anteriores con tolerancias menos precisas, pudiendo incluir, por ejemplo, una rosca para sujetar algún elemento.

Las siguientes figuras muestran los distintos tipos de elementos mecánicos que se pueden montar en un árbol y las distintas cargas a las que esta solicitado.

SECUENCIA DE CALCULO

1. Establecer la ubicación relativa de los distintos elementos.

2. Definir el montaje a utilizar para el conjunto, considerando las piezas a colocar y los apoyos, analizando la forma de armado, mantenimiento y desarmado.

3. Establecer distancias tentativas utilizando un criterio racional.

4. Hallar las reacciones en los apoyos.

5. Realizar los diagramas de esfuerzos actuantes.

6. Localizar las secciones más desfavorables.

7. Adecuar la pieza a las medidas comerciales.

8. Efectuar un replanteo en términos de diámetro y configuraciones geométricas o material en tanto que los resultados obtenidos no satisfagan las condiciones de diseño.

 
UBICACIÓN DE LOS ELEMENTOS

Quedara determinado por las condiciones impuestas de diseño, tareas que se le impongan al mecanismo, dimensiones de la estructura, ubicación de los componentes para un fácil desarmado, dimensiones a respetar, etc.

MONTAJE DE ELEMENTOS SOBRE UN ARBOL

Los elementos a colocar sobre un árbol deben tener una posición determinada según el diseño, por tal motivo estos deben inmovilizarse en sentido axial (para el correcto posicionado) y en sentido circular (para que se pueda transmitir la potencia).

En general la ubicación axial se logra con un resalte (salto en el diámetro) o se puede reemplazar por un aro con apriete, separadores o aros seguer.

Debe tenerse en cuenta que cuanto mas pesadas sean las condiciones de trabajo, tanto mas apretado se debe hacer el encaje, sobre todo si en la transmisión de la carga existen choques.
Salvo excepciones, es norma común colocar una chaveta (eligiendo el tipo mas conveniente) para garantizar la correcta transmisión del momento torsor.

DISTANCIAS TENTATIVAS

No se debe solo tener en cuenta las disponibilidades de espacio, peso de los elementos, facilidad de armado, etc. Es necesario efectuar un análisis con un acertado criterio de ingeniería, por lo tanto se pueden presentar dos casos:

• Piezas entre apoyos.

La norma de diseño será establecer que los rodamientos, cojinetes o bujes tengan igual vida, con el mismo o distinto tamaño.

Para ello se puede dar el caso de tener igual carga (en modulo) lo que implicara tener igual rodamiento o tener distinto valor de las cargas sobre los apoyos en cuyo caso lo mas racional será colocar rodamientos distintos que soporten las cargas actuantes en cada apoyo.

• Piezas en voladizo.

De optarse por el montaje en voladizo de una pieza, se debe tener en cuenta la distancia a adoptarse entre apoyos. La carga sobre estos depende de la relación entre la distancia entre ellos y la longitud del voladizo.

Como regla general la distancia entre los apoyos se recomienda que sea el triple que el voladizo, (mínimo el doble).

Hay que tener en cuenta que siempre que sea posible se deben evitar las piezas en voladizo, en caso contrario se debe hacer un cuidadoso diseño.

REACCIONES EN LOS APOYOS

Para hallar las reacciones en los apoyos se plantea que para que exista equilibrio la sumatoria de momentos de las fuerzas que actúan debe ser igual a cero.