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| Arbol |
En mecánica, recibe el nombre de árbol, todo elemento de revolución que se proyecta con la finalidad de transmitir potencia a otros elementos de máquinas, a una velocidad angular determinada. Si el árbol soporta cargas, pero no gira, recibe el nombre de eje. Es habitual nombrar como eje a cualquier elemento de revolución, gire o no. Prácticamente la totalidad de las máquinas están dotadas de árboles, para transmitir movimiento y pares torsores de un plano a otro.Los árboles están apoyados en rodamientos(elemento de acero tratado , compuesto básicamente de pistas de rodadura y cuerpos rodantes, que guían al árbol en su alojamiento), o por cojinetes(casquillo fabricado con materiales de bajo coeficiente de rozamiento con el árbol, que lo guía en su alojamiento mediante una película de aceite lubricante.Las formas más habituales de que tienen los árboles o ejes, de transmitir potencia, par, movimiento o soportar cargas; es a través de elementos de máquinas tales como: engranajes, poleas y correas, piñones y cadenas, acoplamientos...La manera tecnológica de fijar los elementos a los árboles o ejes, supone mecanizar en los mismos chaveteros,ranuras para anillos elásticos, agujeros radiales para pasadores, continuos cambios de sección para bloquear axialmente los elementos que se fijan a los mismos, salidas de rosca, ranuras de engrase...; lo cual repercute acentuando el fenómeno de concentración de tensiones.
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| Ejes |
MATERIALES PARA EL DISEÑO DE EJES Y ÁRBOLES.
Con el fin de minimizar las deflexiones en los ejes (sin aumentar excesivamente su peso), se utilizan en su diseño y fabricación, materiales con elevado módulo de elasticidad.
Sin duda, los materiales más utilizados son los aceros finos de construcción(serie F-1000). Dentro de ésta serie, destacan especialmente:
*Aceros finos al carbono (grupo F-1100):
Se emplean en la construcción de ejes y piezas de maquinaria en general, que no exijan elevadas características mecánicas. Una de sus principales características es la poca dificultad que existe para adquirirlos, en diferentes formas comerciales (redondos, cuadrados, pletinas, exagonales...). Los aceros de este grupo, admiten temple cuando su porcentaje en carbono supera el 0.3%. La soldabilidad de estos aceros disminuye al aumentar su contenido en carbono. Los de 0.25 de C se sueldan con facilidad sin preparación previa.Por encima de este porcentaje, se recomienda precalentar y realizar un recocido posterior a la soldadura, para eliminar tensiones internas.
Se emplean en la construcción de ejes y piezas de maquinaria en general, que deban soportar elevadas cargas de fatiga , flexión o torsión. Los elementos de aleación (Cr,Ni,Mo...), les confieren alta templabilidad sin excesivas deformaciones. La mayoría de ellos son comercialmente accesibles, aunque no tanto como los aceros al carbono. Aunque se pueden emplear en estado normalizado, no tiene mucho sentido utilizar estos aceros, sin tratamiento térmico de temple y revenido. Aunque admiten soldadura, se recomienda precalentar y realizar un recocido posterior a la misma,para eliminar tensiones internas. No obstante, trataremos de evitar este tipo de unión.
Se emplean en la construcción de ejes y piezas de maquinaria en general,que deban poseerelevada tenacidad y alta dureza superficial.Algunos ejemplos de aplicación de estos aceros son la fabricación de árboles de levas, árboles en los que se tallen piñones, ejes sobre los que giren elementos mediante ajuste deslizante o mediante rodamientos sin pista interior(ejes de bicicletas), árboles que giren sobre cojinetes o sobre rodamientos sin pista interior...
*Aceros aleados resistentes a la corrosión (grupo F-3000):
En ambientes corrosivos, como maquinaria naútica, alimentación, industria petroquímica, lavadoras...; se recurre a la utilización de aceros inoxidables. El uso de los aceros inoxidables es limitado, debido a:
El precio de estos aceros varía según las condiciones de mercado y la calidad de los mismos, siendo fundamentalmente el Níquel el componente que más influye en este aspecto. Como dato orientativo, un acero inoxidable suele costar 3 a 5 veces más caro que un acero al carbono. *El precio de su manufactura es elevado, debido a los altos contenidos en Ni y Cr, que hacen que su manufactura sea más costosa que la de los aceros al carbono. Las herramientas de corte sufren un mayor desgaste, lo que repercute en una disminución de las velocidades de corte en su mecanizado (torneado,fresado, taladrado, dentado...), y por tanto en un menor rendimiento (volumen de viruta retirada por unidad de tiempo).
CONCLUSIONES:
La mayoría de los árboles o ejes de una máquina,(que no posean requerimientos especiales de resistencia ni peso), se fabrican con aceros finos de construcción al carbono (grupo F 1100). Cuando se requieren ciertas características mecánicas, para el diseño de árboles de alto grado de responsabilidad;se utilizan aceros aleados especiales para tratamientos térmicos (grupos F 1200, F 1300).Si requiere resistencia a la corrosión, se emplean los aceros inoxidables (grupo F 3000). Cuando necesitemos tenacidad en el núcleo y gran dureza superficial, emplearemos aceros cementados (grupos F 1500, F 1600).
