2. Acoplamiento entre árboles

Es común que se emplee indistintamente la palabra eje o árbol como si fuesen sinónimos, pero realmente existe una importante diferencia entre ambas.
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Un eje es un elemento sobre el que se apoya una pieza giratoria, por lo tanto su única función es ser soporte y no se ve sometido a esfuerzos de torsión.

En cambio un árbol es un elemento giratorio cuyo fin es transmitir potencia mecánica mediante su giro, por lo que está sometido a esfuerzos de flexión y de torsión. Además, a diferencia de los ejes, el árbol gira solidario con los elementos montados sobre él.

Eje
Árbol
Imagen 13. Mediateca. Creative Commons.
Imagen 14. Isftic. Creative Commons.


AV - Pregunta Verdadero-Falso
Indica si estas afirmaciones son verdaderas o falsas para ver si has asentados los conocimientos sobre ejes y árboles.


Un eje es más corto que un árbol.

Verdadero Falso


Sobre ejes y árboles se montan diferentes piezas mecánicas.

Verdadero Falso


Los ejes soportan esfuerzos de flexión.

Verdadero Falso


Los árboles transmiten momentos torsores y, por lo tanto, potencia.

Verdadero Falso
Cuando se necesita transmitir movimiento entre dos puntos separados de una máquina, es preferible, en vez de emplear un único árbol excesivamente largo, utilizar varios árboles más cortos acoplados entre si.
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Los acoplamientos son mecanismos de unión de órganos giratorios de las máquinas, de forma que el movimiento se transmite de uno a otro.
Aquí tienes distintos tipos de acoplamientos comerciales.
Acoplamiento
Acoplamiento
Acoplamiento
Imagen 15. Isftic. CC.
Imagen 16. Isftic. CC. Imagen 17. Isftic. CC.

Dependiendo de las condiciones de transmisión, estos mecanismos se dividen en rígidos, elásticos y móviles.

Vamos a conocer los acoplamientos más usuales de estos tipos.

ACOPLAMIENTOS RÍGIDOS

Son los que unen rígidamente a los árboles que conectan, por lo que no admiten ningún movimiento relativo entre ellos.

Según el diámetro de los árboles, se distinguen:

Acoplamientos de manguito: Se utilizan para conectar árboles del mismo diámetro, no son aptos para transmitir movimiento variable y requieren un equilibrio muy preciso.

Acoplamiento rígido de manguito
Imagen 18. Portaleso. Copyright.

 

Acoplamientos de plato: Se utilizan en árboles de igual o diferente diámetro; se fijan el plato al árbol por medio de chavetas o por compresión sobre asientos cónicos. El acoplamiento se efectúa mediante tornillos y tuercas.

Acoplamiento fijo de plato
Imagen 19. Portaleso. Copyright.

 

Acoplamiento de brida: Se utilizan en árboles de igual o diferente diámetro; se montan en el extremo del árbol por forja o soldadura. El acoplamiento se efectúa mediante tornillos y tuercas.

Acoplamiento fijo de brida
Imagen 20. Portaleso. Copyright.

Juntas Oldham: Con este acoplamiento se transmite movimiento de giro entre dos ejes paralelos que se encuentran a poca distancia. La junta consta de tres elementos: dos solidarios a los árboles y un tercero que sirve de unión entre los anteriores y que transmite el movimiento entre ellos.

Con este video entenderemos perfectamente cómo funciona este acoplamiento.

Multimedia 1. Youtube. Creative Commons.

 

ACOPLAMIENTOS ELÁSTICOS

Cuando entre dos árboles se deben transmitir esfuerzos que puedan ser bruscos, se colocan dos elementos elásticos en los dos lados del acoplamiento para que absorban parte de la energía producida.

Los acoplamientos elásticos pueden ser:

Acoplamientos de plato: Son los más sencillos. Emplean un acoplamiento de plato en el que los tornillos van envueltos en caucho y eliminan cualquier juego en la junta. Este acoplamiento viene limitado por desalineamientos entre ejes de más de 25º.

Acoplamiento elástico de plato
Imagen 21. Portaleso. Copyright.

Acoplamientos de brida: Es el también llamado Periflex. Emplea una banda perimetral de caucho para la unión de dos platos, que se fija a éstos por medio de tornillos. Se puede emplear para desalineamientos de hasta 30º.

Imagen 22. Portaleso. Copyright.

ACOPLAMIENTOS MÓVILES

Son los que se utilizan cuando los árboles no están perfectamente alienados.

Los más significativos son:

Juntas Cardan: utilizadas para unir árboles no alienados.

Están formadas por una cavidad en los extremos de un árbol en forma de "U", en la que se alojan dos crucetas, dejando las otras dos aspas libres para acoplar el árbol conducido.

Estos acoplamientos poseen un gran poder para absorber las vibraciones desde el eje conducido al motor. En ocasiones, el árbol intermedio se confecciona de forma telescópica, lo que aumenta sus posibilidades de uso.

Esquema de una junta cardan
Junta cardan
Imagen 23. Portaleso. Copyright.
Imagen 24. Mediateca. CC.

En el siguiente video podrás ver cómo está diseñada una junta Cardan y cómo se realiza la unión.

Multimedia 2. Youtube. Creative Commons.

Juntas homocinéticas: Realizan el mismo tipo de acoplamiento que las juntas cardan, pero no producen oscilaciones entre los árboles que se transmite el giro, lo que las hace especialmente adecuadas en el sector de la automoción, para transmitir el movimiento a las ruedas.

Junta homocinética
Imagen 25. Mediateca. Creative Commons.

Cuando se requiere la transmisión de grandes momentos de giro o se montan elementos móviles en el sentido longitudinal del árbol, se emplean árboles estriados. Las estrías se tallan por fresado sobre árboles de perfil liso.

AV - Pregunta de Selección Múltiple
Los acoplamientos se usan para:
Unir distintos elementos giratorios de las máquinas.
Fijar distintos elementos giratorios de las máquinas.
Transmitir el movimiento entre distintos elementos giratorios de las máquinas.



Los acoplamientos rígidos
Admiten movimientos relativos entre los árboles que conectan.
Requieren ajustes muy precisos.
Unen siempre árboles de igual diámetro.



Una junta Cardán
Es un acoplamiento móvil que en automoción sirve para llevar la fuerza desde el motor hasta las ruedas no tractoras.
Se utilizan para unir árboles alineados.
Absorben las vibraciones que se producen en la transmisión.