MAQUINA VERIFICADORA DE ENGRANES

OBJETIVO

Proporcionar los conocimientos básicos requeridos para verificar los parámetros más importantes en ruedas dentadas.

GENERALIDADES

Los engranes son piezas mecánicas cuyo empleo en la construcción de máquinas, esta muy generalizado, principalmente en lo que se refiere a la transmisión de potencia. Este tipo de elementos se emplea tanto en relojería, en donde los esfuerzos a transmitir y velocidades son extremadamente transmitidas pueden alcanzar 20 000 CV y las velocidades circunferenciales llegan hasta 60 m/s en la circunferencia primitiva.

La precisión geométrica puede variar desde algunos micrómetros para los engranes rectificados de alta calidad, hasta algunas décimas de milímetro para los engranes tallados de gran diámetro y que giran a pequeña velocidad.

Independientemente del control de calidad del material empleado, la verificación de las ruedas dentadas se realiza sobre los parámetros siguientes:

1. Perfil:a) Cicloide.b) Evolvente.

2. División.3. Espesor e intervalo.4. Excentricidad.5. Distorsión.6. Estado superficial del engranaje.

El perfil cicloida 1 ha sido desplazado por el perfil evolvente, por lo que es necesario controlar sus errores figura 1. En el error positivo será sobrante de material siendo este error más perjudicial que el negativo que no es otra cosa que falta de material.

FIGURA 1

Se dice evolvente porque el perfil de una curva sin desplazamiento de un comparador.

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Para verificar el perfil de evolvente se utiliza una máquina verificadora engranes, por medio de gráficas.

El espesor del diente (a) se emplea el calibrador vernier de módulos o el micrómetro de platillos.

El intervalo entre dientes se emplean varillas calibradas colocadas en los huecos diametralmente opuestos.

La excentricidad entre dos ruedas dentadas se mide por medio de un comparador. La distorsión o error de forma, se verifica con la máquina verificadora de engranes. Para el

caso de engranes helicoidales se hace girar al cilindro el ángulo de la hélice. El estado superficial o rugosidad se utiliza un rugosímetro, midiendo rugosidad total (Rt) o

rugosidad media aritmética (Ra).

NORMAS PARA VERIFICACION DE ENGRANES

Actualmente existe la norma internacional ISO 132-B, que cubre la norma ISO 53 para engranes cilíndricos en general u para trabajo pesado y la ISO-R54 para módulos y pasos diametrales de engranes cilíndricos para uso general y trabajo pesado.

TEORIA

Las características fundamentales de un engranaje cilíndrico de dientes rectos y perfil de evolvente, son los siguientes:

El diámetro primitivo (D), de pié (Di) y de cabeza (Dc) que definen los tres círculos correspondientes teóricamente concéntricas.

El diámetro de base (d), que define el circulo de base, sobre el cual rueda sin deslizarse la recta que engendra la curva evolvente de circulo de los flancos de los dientes (forma de perfil).

Línea de presión o línea de engranaje (L), es la recta tangente común a los engranes conjugados, en sus círculos de base y que pasa por el polo o centro de rodadura C de los círculos primitivos. Define el ángulo de presión (14.5° ó 20°) (d). Es además el lugar geométrico teórico, de los puntos de contacto de los puntos de contacto de los dientes del par de engranajes acoplados.

El paso circular (P) o paso de engranaje, es la distancia sobre el círculo primitivo de dos puntos homólogos de los flancos de dos dientes consecutivos. Ver figura 2:

Paso diametral (Pd), definido por el número de dientes que entra en el diámetro primitivo. Es igual al módulo en los engranes métricos.

Paso de engrane (Pe), o paso de ataque o paso de base, es la distancia entre los flancos homólogos de dos dientes consecutivos, medida sobre una tangente al circulo de base. Es igual a la distancia circular de dos evolventes consecutivos, tomados sobre el circulo de base.

Espesor del diente (a), es la distancia tomada sobre el círculo primitivo, entre los dos flancos del mismo diente. Ancho del hueco (u). es la distancia que sumada a la anterior, da el paso circular.

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FIGURA 2

CALCULOS DE ALGUNOS PARAMETROS.

Diámetro de base (d):d = D cos D = Diámetro primitivo de tallado o generación. = Angulo de presión de la herramienta. (14.5° ó 29°)

Paso circular (P):

n = Número de dientes. M = Módulo.

Paso diametral:

Algunas otras expresiones necesarias al verificar engranes son:

Pd = 25,4 mm

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Donde M es usado en el sistema métrico (Fig. 3)

El paso de base (Pe) se obtiene a partir de:

(pulg)

Por lo tanto:

En el sistema Internacional:

Para conocer el espesor (E) y la altura (e) es necesario

Obtenemos:

Donde el diámetro de base (d) será:

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En el caso que la rueda dentada sea pequeña se facilitarán la verificación al emplear un proyector de perfiles opacos.

FIGURA 3

FIGURA 4

Gráficas obtenidas para la verificación del perfil de evolvente en la máquina verificadora de engranes.

VERIFICACION DEL PERFIL DE EVOLVENTE DE LOS DIENTES EN UNA SECCION PERPENDIIICULAR AL EJE.

La verificación se realiza encontrando el perfil real del diente con respecto a la evolvente teórica (Fig. 5), reducida con respecto al círculo de base, en la parte activa del mismo (parte del perfil que entra en contacto con la otra rueda), se utiliza para ello unos aparatos llamados envolvéntometros, los que están basados en el principio de generar una evolvente teórica.En la figura 6, se aprecia la obtención de una evolvente por rodadura.

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FIGURA 5

FIGURA 6

La regla A rueda sin deslizarse, con un borde recto BC’ sobre la superficie cilíndrica de un disco de radio r. En la posición indicada la regla toca el disco en el punto D; durante el movimiento relativo entrarán en contacto los puntos E y C de la rueda con los respectivos puntos E’ y C’. La longitud del arco CD o DE resulta igual a los desplazamientos del punto de contacto desde el punto D hasta E’ o C’ respectivamente, pudiéndose escribir que: DE = DE’ y DC = DC’. En el movimiento considerado, cada uno de los puntos del borde que el diámetro del disco (del cual se inician las evolventes) es igual al del círculo de base de una rueda fija con aquel y de manera tal que ambos ejes coincidan, el perfil ideal del flanco del diente de la rueda deberá coincidir con la curva del desplazamiento en uno de los puntos del borde de la regla.

En la figura 7, se representa el esquema del aparato basado en el principio anterior. La rueda R, cuyo perfil se quiere controlar, está perfectamente centrada en un eje que gira sobre rodamientos y en el que se fija también concéntricamente el disco G, rectificando el diámetro de la circunferencia de base de la evolvente a controlar.

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FIGURA 7

Sobre un guía se desplaza una corredera C que lleva una regla rectificada, paralela a la guía, y sobre la cual se apoya el disco G mediante la presión de fuertes muelles.

Una palanca L montada sobre la corredera C lleva en un extremo un palpador P que se apoya sobre el perfil a verificar con el plano de la regla rectificada (a fin de que se desplace según una normal a la evolvente). El otro extremo de la palabra actúa sobre una aguja registradora que traza en una banda de papel la gráfica de los errores de perfil.

Para efectuar la medición de los errores, la corredera se desplaza en el sentido f mediante un sistema de tornillo y tuercas, accionado a mano, y hace girar la rueda con el sentido f’. Si el perfil a verificar coincide con la evolvente de la circunferencia de base, no se produce ninguna oscilación del palpador y la aguja traza una recta paralela a OX en la hoja del diagrama que permanece fija; si existe una desviación se revela por las oscilaciones de la aguja según OY. La figura 8 muestra la medición de los errores posibles, en las cuerdas dentadas.

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FIGURARA 8

EQUIPO

Verificadora de engranesMarca: MAAGModelo: PH 60

Con las siguientes características técnicasRango del diámetro del círculo de base 10 - 500 mmEngranes del módulo 1 - 15Distancia entre centros 45 - 750 mmRango del ángulo de la hélice a controlar 0° - 60°Máximo paso del engrane 150 kgViaje de la corredera graficadora vertical 150 mmViaje de la corredera graficadora transversal 260 mmAmplificación en la gráfica 250X, 500X, 1000X.

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