Evaluación de las competencias –InstrumentaciónNombre del estudiante: Notas para el evaluador: A) Criterios de calificación: NC= No competente CFM= Competente falla menor C= Competente 100% 70% 50% b) Si es necesario, el evaluador puede hacer preguntas durante la evaluación para aclarar cualquier detalle en relación a los criterios de competencia. c) El evaluador debe explicar la metodología antes del examen, y recordar les que las acciones o explicaciones deben ser precisas. Puntaje Final Total 1. Competencia: Aplica el sistema Internacional de unidades Competente Competente falla menor Criterios de Competencias No competente Puntaje 1 Identifica y aplica las unidades fundamentales NC CFM C Identifica y aplica unidades derivadas NC CFM C 2.-Competencia: Utiliza instrumentos de medición Competente Competente falla menor Criterios de Competencias No competente Puntaje 2 Sabe usar regla graduada y wincha y lo aplica NC CFM C Sabe usar vernier y realiza mediciones NC CFM C Sabe usar micrometro y realiza mediciones NC CFM C Saber usar calibrador de roscas y laminas y realiza mediciones. NC CFM C Sabe usar reloj comparador y realiza mediciones NC CFM C Saber usar el Goniometro y realiza mediciones. NC CFM C Saber usar el Torquimetro y determinar el par de apriete NC CFM C 3.-Competencia: Conoce e identifica los diferentes elementos de maquinas Competente Competente falla menor Criterios de Competencias No competente Puntaje 3 Sabe las características, tipos y funciones de los diversos tipos de engranajes. NC CFM C Sabe las características, tipos y funciones de los diversos tipos de cojinetes. NC CFM C Sabe las características, tipos y funciones de los diversos tipos de rodamientos. NC CFM C Sabe las características, tipos y funciones de los diversos tipos de sellos. NC CFM C Sabe las características, tipos y funciones de los diversos tipos de pernos y tornillos. NC CFM C TABLA DE CONTENIDOS PAG 1. 2. 3. 4. 5. INTRODUCCION………………………………………………………………………………… . SISTEMA DE UNIDADES FUNDAMENTALES. ........................................... INSTRUMENTOS DE MEDICION .............................................................. DIBUJO TECNICO ..................................................................................... ELEMENTOS DE MAQUINAS Y MECANISMOS. ....................................... ELEMENTOS DE UNION, PERNOS Y TORNILLOS ..................................... USO DEL TORQUIMETRO 1 2 6 45 50 68 INTRODUCCION El curso de instrumentación está divida en cuatro partes; la primera dedicada a el empleo de las unidades de medida en los dos sistemas más empleados en los equipos (sistema internacional, y sistema ingles) la segunda realizar mediciones de componentes mecánicos aplicados en el taller, empleando instrumentos de medición, de diferentes grados de dificultad y precisión, la tercera parte hacer uso de los formatos de dibujo y realizar esquemas que se emplean en un taller mecánico en situaciones de desmontajes, despieces, etc. Finalmente la última parte dedicada al reconocimiento de los mecanismos de transmisión, cojinetes y sellos mecánicos empleados en todos los mecanismos de los equipos. Desde ya deseamos que esta información sea lo necesario para la adquisición de competencias que contribuyan al desarrollo de los demás cursos de la formación laboral. 1 SISTEMA DE UNIDADES FUNDAMENTALES SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES El SI esta fundamentado en siete unidades de base establecidas arbitrariamente y consideradas independientes, ya que no guardan relación entre si. El motivo de estudio del sistema de unidades obedece a que nuestros equipos según su procedencia emplean unidades de medida según el sistema internacional de unidades o el sistema americano, por ello la importancia de conocer estos sistemas de medida. UNIDADES FUNDAMENTALES NECESARIAS PARA NUESTRA CARRERA MAGNITUDES FISICAS LONGITUD MASA TIEMPO INTENSIDAD DE CORRIENTE DESIGNACION metro kilogramo segundo ampere UNIDADES DERIVADAS DEL SI 3 SIMBOLO m kg. s A UNIDADES FUERA DEL SISTEMA INTERNACIONAL El sistema internacional de unidades abarca países de Europa Asia y demás países entre ellos, Latinoamérica) a excepción de los EEUU, como se indicó líneas atrás, si estuviéramos trabajando con un equipo americano, entonces sus unidades de sus especificaciones técnicas estarán dadas en el sistema americano (ejemplo, potencia del motor 180 hp) Si trabajáramos con un equipo Komatsu, de seguro que sus unidades estarán expresadas en el Sistema internacional (ejemplo, potencia del motor 560 kw), porque este equipo es de procedencia japonesa. EQUIVALENCIAS ENTRE SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES Y SISTEMA AMERICANO MAGNITUD LONGITUD MASA FUERZA TORQUE PRESION POTENCIA TEMPERATURA CAUDAL SISTEMA INTERNACIONAL Metro, centímetro, milímetro Kilogramo (kg) Newton (N) Newton metro (Nm) Pascal Kilowatt (Kw) grados Celsius o centígrados (C°) Litros por minuto lt/min CONVERSIONES SISTEMA AMERICANO Pulgada, pie, yarda Libra (lb) Libra (lb) Libra pie (lb.pie) Libra por pulgada2 (psi) Caballo de fuerza (hp) grados Fahrenheit (°F) Galones por minuto gpm EJEMPLO DE APLICACIÓN 1. Convertir 24 bar a PSI 24 bar (14.7 psi/1bar) = 24*14.7 = 352.8 PSI 2. Convertir 50 lt a gl 50 lt(1 gl / 3.78 lt) = 13.23 gl 5 ESPECIFICACIONES TECNICAS SCOOP TRAMS ST 710 MOTOR POTENCIA 157 Kw TORQUE a 1500 rpm 520 lb.pie DESPLAZAMIENTO (CILINDRADA) 7.5 lt CONSUMO DE COMBUSTIBLE 93 lt/hr Hp Kgm Gl Gl/h EQUIPO PESO Capacidad de la cuchara 18 200 lb Kg LEVANTE Y VOLTEO DIRECCION PORT RELIEF FRENOS (SAHR) 3000 PSI 3250 PSI 240 BAR 100 BAR PRESION DE NEUMATICOS CAPACIDADES 80 PSI Bar Kg/cm2 Psi psi Kg/cm2 Aceite de motor Tanque de combustible Refrigerante Diferencial Planetarios Tanque hidráulico Transmisión 7 gl 55 gl 32 lt 23 lt 1.7 gl 23.44 gl 19 lt PRESIONES HIDRAULICAS Lt Lt Gl Gl Lt Lt Gl 2 INSTRUMENTOS DE MEDICION El taller de reparacion requiere contar con una serie de instrumentos de medicion de presicion para garantizar un trabajo eficiente como lo requiere los diversos sistemas del equipo pesado ( motor, frenos, sistema hidraulico, etc) Es necesario un correcto conocimiento y manejo de estos 7 PIE DE REY, VERNIER O CALIBRADOR Instrumento que nos permite hacer mediciones en milimetros y pulgadas de los objetos mecanicos tanto exterior, interior y profundidad El pie de rey se caracteriza tener una regla fija que posee una escala con unidades de medida como el milimetro; y una regla movil que se denominada NONIO que se desplaza a lo largo de una regla graduada fija PARTES DE UN VERNIER PROCESO DE MEDICION En toda actividad de verificacion se puede presentar las sigientes cituaciones: 9 a) Proceso de medicion con pie de rey Hay que medir la distancia entre las aristas paralelas de una pieza. El dato asi obtenido se denomina cota real El dato del plano tecnico se llama cota nominal En la fabricacion no se puede conseguir nunca este valor , por lo que se fijan dos valores limite (teoricos) entre los que debe encontrarse el la cota nominal (tolerancia) para que La pieza se considera bien fabricada. EJEMPLO Longitud nominal de una valvula de admision 12.34 +/- 0.05 mm PRINCIPIO DE NONIO. El nonio hace posible la lectura directa de sub multiplos de milimetros o pulgadas Nos determina el grado de precisión que tiene el instrumento . Regla fija Si llamamos : L = longitud minima de la regla fija V =division mas pequeña de nonio d =presicion (menor longitud que se puede apresiar) Del principio del nonio se cumple : d = L/numero de divisiones del nonio En el sistema metrico o SI, los pies de rey se fabrican con grados de exactitud (aproximacion) de 1/10. , 1/20. 1/50 mm. Ejemplo de lectura en el pie de rey Lectura directa _____________ Division de nonio____________________ _________________________ Lectura________________mm 11 PRECAUCIONES DE USO DEL PIE DE REY 1. Al hacer una lectura en el pie de rey hay que mirar la escala de lectura perpendicularmente a ella. 2. Las superficies en medición deben estar limpias. 3. Es importante para poder realizar una buena medición, emplear una fuerza adecuada sobre un apoyo blando. 4. El pie de rey debe mantenerse separado de las herramientas de trabajo y depositado sobre un apoyo blando. 5. Las cuchillas de medición, de los extremos de las patas, se utilizan solamente para medición de ranuras y similares. 6. El pie de rey debe verificarse de vez en cuando para controlarse la precisión. Cuando están juntas las dos patillas no debe quedar ranura de la luz entre éstas; la línea cero (O) de ambas escalas (regla y nonio) tienen que coincidir. NONIO EN MILIMETROS Paso 1 El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 43 mm. y 44 mm. sobre la escala de la regla fija. En este caso lea 43 mm primero 43 mm. Paso 2. Sobre la escala del nonio, localice la graduación en la línea con la graduación de la escala de la regla fija. Esta graduación es de "6" entonces 0 .6 mm Paso final 43 + 0 .6 = 43.6 mm Ejemplo N° 2 Paso 1. 22.00 mm Paso 2 0.85 mm Paso final 2.85 mm Ejemplo N° 3 NONIO EN PULGADAS: Pie de rey en fracciones de pulgada. La pulgada se divide en medios , cuartos, octavos, dieciseisavos , etc. En el pie de rey, la escala principal está en dieciseisavos (1/16¨). Para efectuar lectura de medidas con un calibrador del sistema inglés , se hace necesario conocer bien todas los valores de los trazos en la escala (fg. 1) 13 Valor de cada trazo de la escala fija = fig. 1 Si se desliza el cursor del calibrador hasta que el trazo cero del nonio Coincida con el primer trazo de la escala fija , la lectura de la medida será 1/16” (fig . 2) , en el segundo trazo , 1/8” (fig . 3) , en el décimo trazo, 5/8” (fig . 4). USO DEL VERNIER (NONIO) Ejemplo n° 1 Paso I. El punto cero de la escala del nonio está localizado entre 2 4/16 pulg., y 2 5/16 pulg., sobre la escala de la regla fija. En este caso, lea 2 4/16 pulg., primero 2 4/16 pulg. Paso II. Sobre la escala del nonio, localice la graduación la cual está en línea con una graduación sobre la escala de la regla fija. Esta graduación es "6", este 6 sobre el nonio indica 6/128 pulg.---------> 128/ pulg. Paso Final. Paso I + paso II La lectura correcta es 2 19/64 pulg. Paso I + Paso II 4 3/16 + 4/128 = 4 24/128 + 4/128 = 4 28/128 = 4 7/32 La lectura correcta es 4 7/32 pulg Otros ejemplos de lectura con pie de rey en fracciones de pulgadas Escala principal 15 RESPUESTAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 EL MICROMETRO El micrómetro está constituido básicamente por un tornillo en una vuelta de la tuerca esta se desplaza la distancia que corresponde al paso del tornillo. PARTES DE UN MICROMETRO Micrómetro para exteriores con graduación en milímetro Lectura de micrómetro 1 El paso del tornillo es:____________ En una vuelta del tambor Graduado ,la punta de Medición se desplaza:___________ El tambor tiene ________divisiones. cada división del tambor tiene un valor de :_______=_____________ milímetros___________ numero de divisiones del tambor___________ lectura total indicaciones importantes Utilizar el rachet para obtener una presión uniforme Proteger el micrómetro contra los golpes Guardar el micrómetro en una superficie adecuada Funcionamiento - como nuestra fig. 1 en la prolongación del palpado móvil hay un tornillo micrométrico fijo al tambor, este se mueve a través de una tuerca ligada al cilindro. Al mismo tiempo , conforme el sentido de movimiento , la cara de la punta móvil se aproxima o se aleja hacia la cara de la punta fija . LECTURAS Micrómetros con aproximación de 0,01 mm. –la rosa del tornillo micrométrico y de tuerca son de gran precisión . en el micrómetro de 0,01 mm . su paso es de 0,05 de milímetro . en la escala del cilindro , las divisiones son en milímetros y medios milímetros . en el tambor la escala centesimal tiene 50 partes iguales . cuando las caras de las puntas están junas , el borde del tambor coincide con el trazo “ cero” de la escala del cilindro . al mismo tiempo, la línea longitudinal grabada en el cilindro ( entre la escalas de milímetros y medios milímetros ) coincide con el “cero” de la escala centesimal del tambor llavera su borde el primer trazo de medios milímetros . dos vueltas , llevaran el borde del tambor al 1º trazo de milímetro. EJEMPLOS DE LECTURA Fig N° 1 En la Fig N° 1 tenemos 1 trazo en la graduación de la escala de milímetros de cilindro (parte superior), entonces tenemos 1m; en la parte inferior del citado cilindro tenemos a la vista la línea de los 0.50 mm, entonces hasta allí tenemos ya 1.50 mm, ahora verificamos las líneas del tambor y notamos a partir del cero la primera raya que coincide con la raya horizontal del 19 cilindro; por lo tanto esa primera yaya que se observa equivale a 0.01 mm, entonces la medida que muestra el micrómetro será 1 mm + 0.50 mm + 0.01mm = 1.51 mm En la fig. 2 , tenemos : 9 trazos en la graduación de la escala de la milímetro del cilindro (9mm) ; 1trazo después de los 9mm en la graduación de la escala de medios milímetros del cilindro (0,50mm);en la escala centesimal del tambor , la coincidencia con la línea longitudinal del cilindro está en el trazo 29 (0,29mm). La lectura completa será : 9mm + 0,05mm + 0,29mm = 9,79mm. En la fig . 3 , tenemos 17 , 82 mm y las fg. 4 y 5 , tenemos 23, 09 mm y 6, 62 mm. respectivamente . 17 + 0,50 0,32 17,82mm 23 + 0,50 0,09 23,59 6 + 0,50 0,12 6,62mm Micrómetro con aproximación de : 0,001” El micrómetro en 0,001 “conforme podemos ver en la figura 10. En semejante al de 0,01 mm La diferencia entre los dos tipos esta en los siguientes puntos: 1. el tornillo micrométrico del micrómetro de 0,001” es de 10 hilos por pulgadas . el del micrómetro de 0,01 mm , es de 0,5 mm de paso 2. en la graduación del cilindro , micrómetro de 0,001” presenta cada pulgada divina en 40 partes de 0,025 “ cada una . el micrómetro de 0,01 mm presenta divisiones en milímetros y medios milímetros . 3. en la graduación del tambor, el micrómetro de 0,001” tiene 25 divisiones correspondientes cada una a 0,001” .el micrómetro de 0,01mm tiene en tambor 50 divisiones , correspondientes cada una a 0,01 mm. 21 APLICACIONES Las figuras nos.21 a 27 muestran las principales aplicaciones del micrómetro. Fig. Nº 21 . medición del espesor de un bloque fig. Nº22 medición del diámetro interno de una rosca. Fig Nº24. Medición de un diámetro con el micrómetro tubular . Fig . Nº25 . uso del micrómetro para Medidas internas (tres contactos) Fig.Nº26 . uso del micrómetro de gran capacidad , para medir los diámetros de una pieza montada en un torno. fig. Nº27 . uso del micrómetro de arco profundo, en una medición de partes Sobresalientes. OTROS TIPOS DE MICROMETROS MICROMETRO PARA INTERIORES MICROMETROS PARA PROFUNDIDADES 23 Tratándose de mediciones de interior se ajusta al tornillo micrométrico a medida inferior . se aplica la superficie fija de medición del tornillo micrométrico a la pieza de trabajo y se mueve el husillo de medición hacia la pieza de trabajo girándole hasta que entre en contacto. La posición del tornillo micrométrico ha de ser rectangular en la dirección transversal y longitudinal con relación a la superficie de referencia; en perforaciones hay que orientar el tornillo micrométrico en la dirección transversal al valor máximo, en la dirección longitudinal al valor mínimo. En interiores cuadrados hay que ajustar el tornillo micrométrico tanto en la dirección longitudinal como transversal al valor mínimo . tornillo micrométrico con apoyo en tres puntos (solamente para perforaciones ) Para el ajuste de precisión hay que girar el escape 3 o 4 veces (lo mismo que en el control del punto cero) , para que la presión de medición sea siempre igual. Tornillo micrométrico con brazos de medición al emplear este tornillo micrométrico , hay que proceder con especialidad cuidado al efecto de palanca producido por los pies de medición junto con el tornillo, pueden resultar fuerzas que no solamente pueden dar lugar a mediciones erróneas sino también a un deterioro del tornillo micrométrico 25 Ejemplo de lectura con Micrómetro. ___________ mm ___________ mm ___________ mm ___________ mm ___________ mm ___________ mm ___________ mm ___________ mm MICRÓMETROS DIGITALES La electrónica también se hace presente en los instrumentos de medición que facilitan bastante las tareas de medir, pero por ser muy sensibles hay que tener mucho cuidado en su uso, por lo que se recomienda tener precaución en su empleo. CUIDADO ESPECIFICOS QUE REQUIEREN LOS INSTRUMENTOS ELECTRODIGITALES 1.- TEMPERATURA a.- Rango de temperaturas de almacenamiento: 20 a 60 ºc en los instrumentos electro digitales hay partes de materiales diferentes (plásticos y metales) que están pegados y que en condiciones excesivamente severas de temperatura pueden dañarse debido a sus diferentes coeficientes expansión térmica. Los papeles térmicos para impresión y las baterías se pueden deteriorar si se almacenan por largos periodos b.- Rango de temperatura de operación: 5 a 40 ºc Los componentes electrónicos de los instrumentos están diseñados para asegurar su operación y cumplir sus especificaciones de funcionamiento, características y confiabilidad dentro de este rango de temperatura. tomar las mediciones a temperatura diferente de 40°C obliga a compensar por la diferencia de temperatura para determinar las dimensiones equivalentes a 40°C,según el instrumento de mediciones y la pieza se expandan o contraigan c.-Máximo gradiente de temperatura: 1.5 ºc Los cambios significativos en la temperatura ambiente no solo afectan exactitud de la medición y la estabilidad dimensional, sino que también la condensación resulte puede dañar los instrumentos de medición al inferir con la detección del sensor y causa enmohecimiento. No utilice un instrumento de medición cerca de un calentador o en luz solar directa. 2.-HUMEDAD No utilice instrumentos de medición en ambientes con humedad relativa por un periodo prolongado; esto con el fin de evitar la condensación (la cual interfiere con la detección por el sensor), la expansión de las partes hechas con materiales orgánicos y los afectos adversos en los circuitos eléctricos. Por otro lado, si la atmósfera es demasiado seca, la electricidad estática puede causar mal funcionamiento y lesiones al personal. 27 3.- EVITAR LA CONTAMINACION CON ACEITE DE CORTE Asegúrese de que el instrumento de medición no este contaminado con aceite de corte. Después de medir limpie el aceite que haya quedado en el ¡instrumento de medición. Líquidos refrigerantes utilizados en las herramientas de corté en los talleres u líneas de producción. 4.- LA NEBLINA DE ACEITE Y POLVO SON INDESEABLES Limpie frecuentemente la neblina de aceite y polvo de las partes móviles. 5.- EVITE LA EXPOSICIÓN A RAYOS ULTRAVIOLETAS Y LUZ SOLAR DIRECTA. No exponga los instrumentos de medición a los rayos ultravioleta, ya que deterioran las partes de plástico, la pantalla de cristal líquido (LCD), etc. 6.- LA ELECTRICIDAD ESTATICA ES INDESEABLE. Los efectos de la electricidad estática varían de acuerdo con el tipo de instrumento de medición y el lugar donde ocurre la descarga eléctrica. Cuando una descarga ocurre directamente sobre la clavija conectora del puerto de salida de datos es posible que se transmitan datos erróneos. si la descarga estática es muy fuerte los componentes de los circuitos integrados (CI) pueden resultar dañados. Cuando la atmosfera es seca (especialmente en invierno) la tela de fibra sintética, el hule espuma y otros productos resinosos se electrifican con facilidad. En tales casos es necesario evitar la descarga estática aterrizando la pieza, el cuerpo y la ropa del operador, la mesa de trabajo y el instrumento de medición. Asegúrese de sujetar una resistencia al cable de tierra para proteger de un choque eléctrico. 7.- INTERFERENCIA ELECTRICA. EI valor límite de las interferencias de la fuente de poder varia con el caso cuando el instrumento se conecta a una unidad procesadora de datos que utiliza AC, aun si el instrumento funciona con batería. Cuando ocurran errores con frecuencia provea, separada del equipo que causa la interferencia, una fuente de poder exclusiva para el instrumento de medición y las unidades conectadas. (las fuentes de interferencia incluyen motores, limpiadores, ultrasonidos, maquinas MEDIDOR DE ESPESORES DIGITAL RELOJ COMPARADOR Es un instrumento de gran precisión y claridad, permite la lectura de centésima(s) o milésima(s) de milímetro. 29 COMPONENTES DEL INDICADOR DE CUADRANTE El recorrido lineal que realiza la espiga palpadora es transportado, por medio de una cremallera a través de un mecanismo de un mecanismo de engranajes, a una aguja rotativa y éste señala sobre un cuadrante, con gran aumento y claridad la medición efectuada. Como la aguja puede dar varias vueltas en el cuadrante (carátula), este tiene una escala pequeña para indicar los milímetros enteros y una escala grande para indicar los centésimas de milímetro, en este caso la escala se extiende en todo el perímetro del cuadrante y está dividido en 100 partes iguales. Una vuelta completa de la aguja corresponde a un desplazamiento del milímetro de la espiga de contacto. Así. Cada división de la escala representa una centésima de milímetro. El limbo es giratorio para permitir siempre el ajuste de la aguja con el cero de la escala grande del cuadrante. Los relojes comparadores son fácilmente manejables, se montan y se ajustan en cualquier elemento auxiliar de medición, como son los soportes o aparatos para mediciones interiores. Se utilizan para controlar si las medidas de la pieza están dentro de los límites admisibles, para verificar los árboles en cuanto a “marcha en redondo” y las superficies en cuanto a planitud y paralelismo. El grado de precisión de las máquinas — herramientas se determina comparación. VERIFICACIÓN DEL JUEGO AXIAL generalmente, con relojes de RELOJ COMPARADOR Y BASE MAGNETICA CALIBRACION DE CILINDROS EL GONIOMETRO El goniómetro es un instrumento que mide o verifica los ángulos mediante un disco graduado en grados; se compone de una regla móvil, que determina la posición con el trazo de referencia de la base del cuerpo y un fijador para fijación de la regla en el ángulo deseado (fig. 1). 31 UNIDAD DE MEDIDA El disco graduado del goniómetro puede presentar una circunferencia graduada (360°) o una semicircunferencia graduada (180°) o también un cuadrante graduado (90°). La unidad práctica es el GRADO sexagesimal. El grado se divide en 60 minutos angulares y el minuto se divide en 60 segundos angulares. Los símbolos usados son: grado (º), minuto („) y segundo („‟). Así, 54º03‟12” se lee: 54 grados, 31 minutos y 12 segundos. En la figura 1 tenemos representado un goniómetro con lectura de 50º y un ángulo suplementario de 130º. GONIÓMETROS USUALES Hay para uso común, en casos de medidas angulares que no exigen mucha precisión, el instrumento indicadores el GONIÓMETRO SIMPLE (figs. 2, 3 y 4). EXPLICACIÓN DEL NONIO DE 5 MINUTOS El arco total del nonio (fig. 5), de cada lado del “Cero”, es igual al arco total de 23 grados del disco graduado. El nonio presenta 12 divisiones iguales: 5, 10, 15, 20, 30, 35, 40, 45, 50, 55 y 60 Cada división del nonio equivale a 15 minutos, porque 23° † 12 = (23 x 60)‟ † 12 = 1380‟ † 12 = 115‟ Pero, 2 grados corresponden, en minutos, a 2° x 60‟ = 120‟. Resulta que cada división del nonio tiene menos 5 minutos de lo que tiene dos divisiones del disco graduado. A partir, por lo tanto, de los trazos en coincidencia, la 1era división del nonio da la diferencia de 5 minutos, la 2da división, 10 minutos, la 3era división 15 minutos y así sucesivamente. Lectura del goniómetro con nonio de 5 minutos (fig. 6) El ”cero” del nonio está entre el “24” y “25” del disco graduado, leemos entonces 24º El 2do trazo del nonio (2 x 5‟ = 10‟) coincide con un trazo del disco graduado. Resulta la lectura completa: 24° 10‟. Otros ejemplos de lecturas están en las Fig. 7 y 8 La lectura debe hacerse en el sentido que gira el nonio. Fig 7 33 Fig 8 A la regla, se la puede hacer girar de modo de adaptarse con uno de los bordes de la escuadra, con las caras del ángulo que se quiera medir. La posición variable de la regla en torno al disco graduado permite, pues, la medición de cualquier ángulo y el Nonio nos da la aproximación hasta de 5 minutos de grado. CARACTERÍSTICAS DEL GONIÓMETRO 1. Es de Acero, preferentemente inoxidable. 2.- Presentar graduaciones uniformes, finas, profundas. 3.- Tener las piezas componentes bien ajustadas. 4.- El tornillo de articulación debe dar buen apriete. USOS DEL GONIÓMETRO Las Figs. 11 a 15 dan ejemplos de diferentes mediciones de ángulos, piezas o herramientas, en variadas posiciones de regla y escuadra. La fig. 15 presenta un goniómetro montado sobre un soporte (para usar en mesa de trazado, por ejemplo). Clasificación y partes Goniómetros básicos.- son los instrumentos usados para medir o verificar los ángulos hasta una precisión en grados. Se presentan los siguientes: ESCUADRA UNIVERSAL GONIÓMETRO SIMPLE 35 JUEGO DE COMBINACION Goniómetro Universal. Es un instrumento de alta precisión empleado para medir los ángulos de una pieza En este instrumento se pueden leer los grados y además, alcanzar lecturas hasta una precisión de minutos PARTES LECTURA Se cuentan primeramente en la escala principal, según sea la posición del ajuste a partir del cero (0) o del noventa (90), los grados del ángulo ajustado haciéndolo coincidir al trazo cero del nonio y se continua la lectura, hacia delante, en el nonio (que se halla debajo de la escala principal) hasta el punto en que coinciden un trazo de la escala principal con uno del nonio y se lee en el nonio el trazo respectivo como minutos. SIMBOLOGIA 0º = Cero grados ° = grados 1º = 60‟ (minutos) 1‟ = 60” (segundos) Ejemplo Nº02 Al hacer la lectura se puede presentar dos casos: a) Que el cero del nonio coincida con una división de limbo: b) Que no coincida Si coincide el cero con una división del limbo, esa división coincidente con el cero será la lectura en grados. Si el cero esta Entre dos trazos del nonio que coincida con uno del limbo nos indicara los minutos. 1ºel trazo del limbo anterior al cero del nonio es 8º 2ºen el nonio el de la derecha por tener el mismo sentido que la escala del limbocoincide la segunda raye con una del limbo y, por tanto leeremos 20‟. La lectura completa será de 8º 20´ 37 GONIOMETRO EJERCICIOS DE LECTURA RESPUESTAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 CALIBRES DE ESPESORES (gage) Son las hojas y/o alambres, debidamente calibrados, que tienen la capacidad de determinar distancias mínimas entre puntos. Sirve para determinar holguras internas donde no es posible introducir un instrumento de medida, CALIBRACION: a) Introducir la laminilla, calibrador, del espesor apropiado entre las partes en medición. b) La laminilla debe entrar y salir con un roce moderado. Regulación de holgura de válvulas 39 Verificación de alabeo del árbol de levas CUENTA HILOS Es un juego de láminas en forma de serrucho que dividida en dos partes, nos sirve para verificar el número de hilos por pulgada que tienen los pernos y tuercas americanas, así como también la longitud del paso en milímetros de la rosca de los pernos y tuercas milimétricas. FLEXOMETRO Es un instrumento de medición el cual es coincido con el nombre de cinta métrica, con la particularidad de que está construido por una delgada cinta metálica flexible, dividida en unidades de medición tanto en milímetros como en pulgadas, y que se enrolla dentro de una carcasa metálica o de plástico. En el exterior de esta carcasa se dispone de disponen de un sistema de freno para impedir el enrollado automático de la cinta, y mantener fija alguna medida precisa de esta forma. Se suelen fabrican en longitudes comprendidas entre uno y cinco metros. Su flexibilidad y el poco espacio que ocupan lo hacen más interesante que otros sistemas de medición, como reglas o varas de medición. Debido a esto, es un instrumento de gran utilidad, no sólo para los profesionales técnicos, cualquiera que sea su especialidad (fontaneros, albañiles, electricistas, arqueólogos, etc.), sino también para cualquier persona que precise medir algún objeto en la vida cotidiana PARTES DE UN FLOXOMETRO 1. 2. 3. 4. CARCASA SEGURO CINTA FLEXIBLE TOPE DE LA CINTA Pasos para realizar una medicion Debes de fijar el flexometro en un punto con la ayuda del suporte metálico, que se encuentra en un extremo, como se observa en la figura 41 Por ultimo coloca en seguro para evitar que tu medición se pierda y puedas observar bien la medición obtenida. Tal como se ve en la figura REGLA MILIMETRICA Las reglas son instrumentos de medición fabricadas en acero para herramientas. CLASES Pueden ser: 1.-Reglas flexibles 2.-Reglas de gancho 3.-Reglas angostas 4.-Reglas calibradas corredizas EMPLEOS: Se emplean en el taller para medir espesores, agujeros profundidades, ranuras longitudes y para trazar líneas. El mecánico debe conocer perfectamente que esta graduada la escala de la regla para ser correctas mediciones. 1. REGLAS FLEXIBLES.- Es la más usadas en la mecánica, su tamaño promedio es de 6” que permite apreciar las graduaciones en pulgadas, fracciones de una pulgada y milímetros 43 Precauciones:- guárdela en un lugar seco cada vez que termine de usarla úntese con grasa, nunca mida la pieza cuando está caliente, por que las graduaciones se borran y pierden flexibilidad. No la golpee ni deje que se caiga, que las abolladuras deforman las divisiones de la escala. Es aconsejable guardarlas en estuche. 2.-Reglas de gancho.- Se emplea para medir. Espesores y longitudes; esta regla no sirve para medir dimensiones interiores por que el gancho es un obstáculo. 3.-Regla angosta.- Es conveniente en trabajos donde la regla corriente resulta demasiado ancha; tiene el mismo empleo que las regla flexible, las escalas tiene graduaciones en pulgadas y milímetros. 4.-Regla calibradora corrediza.- Es usada para medir rápidamente diámetros exteriores y longitudes pequeñas las graduaciones son iguales que las anteriores. RESPUESTA 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 Nota: reduzca todas las fracciones a la forma más simple. 45 REGLA GRADUADA Milímetros RESPUESTA 15 16 17 18 19 20 3 DIBUJO TECNICO Formatos de papel Son hojas en blanco rotulados con dimensiones estandarizadas, de tal modo la presentación de los dibujos, esquemas, y toda documentación de uso en el taller mecánico debe ser archivada o presentada en estos formatos A-0 A-1 A-2 A-3 A-4 A-5 A-6 A-7 A-8 A-9 A-10 :841 x 1189 mm :594 x 841 mm :420 x 594 mm :297 x 420 mm :210 x 297 mm :148 x 210 mm :105 x 148 mm :74 x 105 mm :52 x 74 mm :37 x 52 mm :26 x 37 mm Medidas dadas en milímetros Ejemplo: dimisiones de una lámina A-4 Instrumentos de dibujo Para hacer buenos dibujos se necesitan buenos instrumentos: tablero, compás, escuadra, lápices (p.ej. HB = 272, 2 H = 4), sacapuntas, goma de borrar, papel de lija, tiralíneas. 47 . Rotulado Espacio del formato donde se indican los datos generales y específicos del contenido del dibujo o esquema . Para dibujos de instrucción se recomienda el rotulado siguiente: Si se usa la hoja (DIN A 4)en forma horizontal El rotulado queda siempre a la esquina derecha Todos los formatos pueden ser usados en forma horizontal o vertical. El margen recuadro es de 5mm y para el lado de la perforación de foliado es de 15 mm. ESCALA Si queremos representar por ejemplo el bloque del motor en un formato A4, no alcanzaría el dibujo; pero si empleamos una escala de reducción si se podría dibujar, entonces la escala es la relación numérica entre la medida representada en el formato dividida entre la medida real del objeto Escala = Medida en el dibujo/medida real Escalas Escala 1:1 =tamaño natural Escala 2:1 =ampliación (escala 5:1, 10:1) Escala 1:2,5 =reducción (escala 1:2, 1:5, 1:10, 1:20, 1:50, 1:100) Las acotaciones anotadas corresponden Siempre a las medidas reales de la pieza. LINEAS EN EL DIBUJO Así como los formatos, las líneas en los dibujos también están normalizados, de tal modo tanto el dibujante y la persona que utiliza el plano la entienda sin ninguna duda, cada una de las líneas. A continuación se muestra las líneas más representativas 49 Tipos de línea Línea continua (gruesa) Ancho mm 0,7 0,5 Línea continua (fina) 0,35 0,25 ____________ Trazo:aprox.4mm Espacio: 1mm Línea de trazo (espesor mediano) 0,5 0,35 Aristas ocultas __.__.__.___.__.__ Línea de trazo y punto (gruesa, corta) 0,7 0,5 Línea de sección Línea de trazo y punto (fina y larga) 0,35 0,25 Línea de eje Línea a pulso (fina) 0,35 0,25 Línea de rotura Trazo:aprox.7 mm Espacio:1mm ___.___.___.___.___ Trazo: aprox.10 mm Espacio: 1 mm Uso Aristas visibles ,límite de rosas Líneas de cota , líneas auxiliares de cota, Diagonales cruzadas, líneas de rosa VISTAS DE REPRESENTACION Un dibujo en detalle requiere ser representado en diferentes vistas para poder observar todos los posibles de objeto, las vistas más representativas son: Vista de frente, vista lateral y vista superior o planta SOLIDOS 51 4 ELEMENTOS DE MAQUINAS Y MECANISMOS MECANISMOS DE MOVIMENTO Para que se usan los mecanismos? Utilizamos máquinas de forma cotidiana. La mayoría de ellas incorporan mecanismos que transmiten lo transforman movimientos. El desafío de máquinas exige escoger el mecanismo adecuado, no sólo por los elementos que lo componen, sino también por los materiales y medidas de cada uno. Los mecanismos de transmisión Los mecanismos de transmisión se encargan de transmitir movimientos de giro entre ejes alejados. Están formados por un árbol motor (conductor), un árbol resistente (conducido) y otros elementos intermedios, que dependen del mecanismo particular. Una manivela o un motor realizan el movimiento necesario para provocar la rotación del mecanismo. Las diferentes piezas del mecanismo transmiten este movimiento al árbol resistente, solidario a los elementos que realizan el trabajo útil. El mecanismo se diseña para que las velocidades de giro y los momentos de torsión implicados sean los deseados, de acuerdo con una relación de transmisión determinada. TORNILLO SIN FIN – CORONA Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre árboles que se cruzan. El eje propulsor coincide siempre con el tornillo sin fin, que comunica el movimiento de giro a la rueda dentada que engrana con él, llamada corona. Una vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de la corona. En ningún caso puede usarse la corona como rueda motriz. Puede observarse un tomillo sin fin en el interior de muchos contadores mecánicos. ENGRANAJE CONICO Es un mecanismo formado por dos ruedas dentadas troncocónicas. El paso de estas ruedas depende de la sección considerada, por lo que deben engranar con ruedas de características semejantes. El mecanismo permite transmitir movimiento entre árboles con ejes que se cortan. En los taladros se usa este mecanismo para cambiar de broca. Aunque normalmente los ejes de los árboles son perpendiculares, el sistema funciona también para ángulos arbitrarios entre o° y 180°. Las prestaciones del mecanismo son parecidas a las del engranaje recto. ENGRANAJE RECTO 53 Está formado por dos ruedas dentadas cilíndricas rectas. Es un mecanismo de transmisión robusto, pero que sólo transmite movimiento entre ejes próximos y, en general, paralelos. En algunos casos puede ser un sistema ruidoso, pero que es útil para para minimizar potencias elevadas. Requiere lubricación para minimizar el rozamiento. Cada rueda dentada se caracteriza por el número de dientes y por el diámetro de la circunferencia primitiva. Estos dos valores determinan el paso, que debe ser el mismo en ambas ruedas. POLEAS El mecanismo está formado por dos ruedas simples acanaladas, de manera que se pueden conectar mediante una cinta o correa tensionada. El dispositivo permite transmitir el movimiento entre ejes alejados, de manera poco ruidosa. La conca, sin embargo, sufre un desgaste importante con el uso y puede llegar a romperse. Hay que tensar bien, mediante un carril o un rodillo tensor, para evitar deslizamientos y variaciones de la relación de transmisión No es un mecanismo que se use demasiado cuando se trata de transmitir potencias elevadas. ARTICULACIÓN UNIVERSAL La articulación universal o Junta de Cardan resulta útil para transmitir potencias elevadas entre ejes que se cortan formando un ángulo cualquiera, próximo a 180°. Este mecanismo de puede encontrar en el sistema de transmisión de muchos vehículos. Una pieza de cuatro brazos, con forma de cruz, mantiene unidas las horquillas que hay en el extremo de cada eje, permitiendo la movilidad del conjunto. El sistema es bastante robusto y, si se usan dos juntas mediante un árbol intermedio, el giro puede transmitirse a árboles alejados de ejes no paralelos. En este caso, el árbol intermedio sufre esfuerzos de torsión considerables. SISTEMA COMPUESTO DE POLEAS El mecanismo está formado por más de dos poleas compuestas unidas mediante cintas o concas tensas. Las poleas compuestas constan de dos más medas acanaladas simples unidas a un mismo eje. En el mas sencillo, se usan tres palcas dividir de forma que la rueda pequeña de una polaca doble conecte con la rueda grande de la polea siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, mayores que en el sistema simple. TRANSMISIÓN POR CADENA Las dos ruedas dentadas se comunican mediante una cadena o una conca dentada tensa. Cuando se usa una cadena el mecanismo es bastante robusto, pero más ruidoso y lento que uno de poleas. Todas las bicicletas incorporan una transmisión por cadena. Los rodillos de la cadena están unidos mediante eslabones y, dependiendo del número de huecos, engranan con uno o varios dientes de las ruedas. En algunas máquinas, la rueda menor suele llamarse piñón, y la rueda mayor plato.. Utilizando este mecanismo se consigue que las dos ruedas giren en el mismo sentido. TREN DE ENGRANAJES COMPUESTO 55 El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas compuestas, que engranan. Las ruedas compuestas constan de dos o más medas dentadas simples solidarias a un mismo eje. En el caso más sencillo, se usan tres ruedas dentadas dobles idénticas, de forma que la rueda pequeña de una rueda doble engrana con la rueda grande de la rueda doble siguiente. Así se consiguen relaciones de transmisión, multiplicadoras o reductoras, muy grandes. Efectivamente, su valor viene dado por el producto de los dos engranajes simples que tiene el mecanismo, TREN DE ENGRANAJES SIMPLE El mecanismo está formado por más de dos ruedas dentadas simples, que engranan. La rueda motriz transmite el gira a una rueda intermedia, que suele llamarse rueda loca o engranaje loco. Finalmente, el giro se transmite ala rueda solidaria al eje resistente .esta disposición permite que el eje motor y el resistente giren en el mismo sentido. También permite transmitir el movimiento a ejes algo más alejados La relación de transmisión cambia de acuerdo al engrane utilizado, tanto en tamaño como en forma Relación de transmisión , tangencial sin deslizar. La relación de transmisión ( ¡ ) es una relación entre las velocidades de rotación de dos engranaje es conectados entre sí. Esta relación se debe a la diferencia de diámetros de las dos ruedas, que implica una diferencia entre las velocidades de rotación de ambos ejes, esto se puede verificar mediante el concepto de velocidad angular. Otro punto que se debe considerar es que al cambiar la relación de transmisión se cambia el par de fuerza aplicado, por lo que debe realizarse un análisis para saber si este nuevo par será capaz de vencer la inercia del engranaje y otras fuerzas externas y comenzar el movimiento o por otro lado si el engranaje será capaz de soportar un par muy grande sin fallar. Matemáticamente, la relación de transmisión entre dos engranajes circulares con un determinado número de dientes Z se puede expresar de la siguiente manera: donde, Según la expresión anterior, la velocidad angular transmitida es inversamente proporcional al número de dientes del engranaje al que se transmite la velocidad. Si no existe disipación de calor en la transmisión del movimiento entonces podemos expresar la relación de velocidades angulares equivalente a la relación inversa de momentos: DONDE COJINETES Un cojinete es un dispositivo mecánico que disminuye la fricción de una máquina en la que una pieza en movimiento ejerce fuerza sobre otra. 57 FRICCION Cuando los objetos se mueven uno contra otro se produce un grado de resistencia entre las superficies en contacto. Esta resistencia se conoce mejor como fricción (figura). Si bien la fricción es útil para transmitir el movimiento de un objeto a otro, la fricción también es una fuerza que actúa contra el movimiento. La fricción genera calor y produce desgaste de las superficies en contacto. En la maquinaria, cuando no se controla la fricción, produce daño rápido de las piezas y rotura de los equipos. COJINETES EN EJES Generalmente, los cojinetes sostienen una pieza en movimiento. El cojinete debe permitir que la pieza se mueva en un sentido, por ejemplo rotación, e impedir que se mueva en cualquier otro sentido, por ejemplo lateralmente. Los cojinetes generalmente se encuentran en los soportes rígidos de los ejes en rotación (figura) en donde se produce la mayor fricción. FUNCIONES DE LOS COJINETES Los cojinetes se inventaron hace mucho tiempo. Cuando se inventó la rueda, estaba montada sobre un eje y la superficie de contacto entre la rueda y el eje era un cojinete. Los primeros cojinetes tenían superficies de madera o de cuero lubricadas con grasa, por ejemplo, grasa animal. Los cojinetes modernos se diseñan generalmente de dos tipos: de fricción y de antifricción. Ningún cojinete está completamente libre de fricción, pero ambos tipos de cojinetes son eficientes en la tarea de reducir la fricción. En la maquinaria, la lubricación y los cojinetes son los métodos más usados para reducir la fricción, el calor y el desgaste. El aceite suministra lubricación y enfriamiento pero no provee sostén. Los cojinetes son particularmente útiles porque también soportan el peso estático y las cargas dinámicas de los ejes de mando giratorios, de los engranajes, de las bielas, etc. Por ejemplo, los cojinetes de las ruedas soportan el peso total de una máquina pesada. Los cojinetes de los muñones del cigüeñal dan soporte al eje de las fuerzas producidas por las bielas. Las principales funciones de los cojinetes de una máquina son: - Disminuir la fricción, el calor y el desgaste - Soportar el peso estático de los ejes y la máquina - Soportar las cargas radiales y de empuje producidas por los ejes giratorios - Permitir tolerancias de ajuste mínimas para evitar el "juego" de los ejes de rotación - Son más fáciles de reemplazar y menos costosos que los ejes CARGAS Y EMPUJES DE LOS COJINETES A medida que los ejes de los engranajes funcionan en la máquina, se producen diversas cargas que los cojinetes deben soportar. Primero, está la carga estática del peso del eje y los engranajes montados sobre él (figura, diagrama superior). La dirección de la carga está en línea con el eje (o axial). Esta se denomina carga radial. Segundo, cuando el eje gira, tiende a moverse hacia la izquierda o hacia la derecha a lo largo de la línea central del eje (figura, diagrama inferior). Esta carga se denomina carga de empuje. Los cojinetes absorben las cargas radiales y de empuje para impedir el movimiento de los ejes COJINETES COMPACTOS 59 Los cojinetes compactos se clasifican como cojinetes de manguito o bujes, y cojinetes divididos. Los cojinetes compactos también se conocen como cojinetes de fricción. En un cojinete compacto, el eje gira en la superficie del cojinete. El eje y el cojinete están separados por una delgada capa de aceite lubricante. Cuando el eje gira a la velocidad de operación, queda generalmente soportado por la delgada capa de aceite y no por el cojinete en sí. A medida que aumenta la velocidad de giro, la película de aceite aumenta de grosor, el aumento de la fricción disminuye en proporción directa a la velocidad. En velocidades bajas la película de aceite es más delgada si no cambian otros factores. En velocidades extremadamente bajas, la película se puede romper y las dos piezas entran en contacto. Por esto, la fricción es alta cuando se inicia el movimiento de una máquina y el cojinete puede fallar si se producen altas tensiones durante el arranque. COJINETE DE MANGUITO Los tipos más sencillos de cojinetes compactos son los cojinetes de manguito de una pieza, también llamados bujes. Los cojinetes de manguito se usan en ruedas y otros ejes en rotación desde hace mucho tiempo. Los cojinetes de manguito o muñón son más sencillos en su fabricación que los cojinetes antifricción, pero más complejos en su teoría de operación. La figura 1.2.9 muestra un tipo de cojinete de manguito y un eje de levas. En el bloque del motor, el eje de levas se apoya en los muñones mediante los cojinetes de manguito. El eje soportado por el cojinete se denomina muñón y la parte externa se denomina manguito. Si el muñón y el manguito son de acero, las superficies del cojinete, aun si están bien lubricadas, se pueden agarrotar o producir esquirlas de metal debido al contacto. Por esto, los manguitos de la mayoría de los cojinetes están revestidas con latón, bronce o metal antifricción. Los cojinetes de manguito de bronce se usan ampliamente en las bombas de aceite y en los motores eléctricos. Los cojinetes compactos son piezas de metal revestidos con material más blando que el de los ejes en los que giran, de modo que los cojinetes se desgastarán antes que el eje. Es más fácil y mucho menos costoso reemplazar un cojinete desgastado que tener que reemplazar el eje o el conjunto que descansa sobre el cojinete. En general, los cojinetes de manguito se lubrican con presión a través de un orificio en el muñón o desde la ranura que contiene el cojinete. A menudo el manguito tiene ranuras que sirven para distribuir el aceite uniformemente sobre la superficie del cojinete COJINETE DIVIDIDO El segundo tipo de cojinete compacto es el cojinete dividido (fig.). Los cojinetes divididos son probablemente los más usados en los motores para automóvil. Los cojinetes de bancada son un tipo de cojinetes divididos atornillados a las varillas del pistón. Estos cojinetes se pueden reemplazar si se desgastan excesivamente. Los cojinetes divididos, además de tener orificios para el aceite, a menudo tienen ranuras que permiten que el aceite fluya libremente alrededor de la cara del cojinete. Los cojinetes divididos también pueden tener pestañas de traba que se ajustan en las muescas de la tapa del cojinete. Estas pestañas evitan que el cojinete patine horizontalmente sobre el eje. Aunque se describen como cojinetes compactos, generalmente los cojinetes divididos constan de dos capas de metal. El material de la cara del cojinete generalmente es una aleación de aluminio, por ser más blando que el acero y buen conductor de calor. El aluminio blando permite que las partículas extrañas que entren en el aceite se incrusten en la cara del cojinete, y se evita así que se raye el cigüeñal, que es mucho más costoso. COJINETES ANTIFRICCION En los cojinetes antifricción se usa la acción de rodadura para reducir la fricción y obtener una fricción inicial más baja que en los cojinetes compactos. Los diseños de los cojinetes antifricción (figura) incluyen los cojinetes de bolas, de rodillos y de agujas. 61 El conjunto de los cojinetes antifricción (figura) consta generalmente de los siguientes componentes: Cubeta interior o cono: Es un anillo de acero endurecido con un canal rectificado o ranura para que sostenga el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta interior generalmente está sujeta al eje giratorio que soporta el cojinete. Cubeta exterior: Parecida a la cubeta interior, es un anillo de acero endurecido con un canal o ranura que sostiene el movimiento de las bolas o los rodillos. La cubeta exterior generalmente es un componente separado, montado de forma que permanezca fijo. Bolas o rodillos: Entre las cubetas están los verdaderos elementos que permiten reducir la fricción. Estos pueden ser bolas de acero endurecidas, rodillos rectos o cónicos, o rodillos delgados llamados agujas. Las bolas o rodillos giran libremente entre las cubetas exterior e interior. Jaula: La jaula está ubicada entre las cubetas exterior e interior y se usa para mantener el espacio libre correcto entre las bolas o rodillos. Los cojinetes antifricción reducen la fricción al proveer tanto acción de rodadura como un área reducida de contacto (Figura arriba). Las bolas tienen contacto en un punto con las cubetas que las soportan y permiten una operación a alta velocidad. Una delgada capa de aceite separa los componentes. Los rodillos rectos tienen una línea de contacto. La línea provee mayor contacto de superficie lo que da mayor soporte a cargas radiales. COJINETES DE RODILLOS CONICOS Los rodillos cónicos funcionan de igual forma que los rodillos rectos. Los rodillos y las superficies de las cubetas están ahusados en ángulo hacia la línea central del eje que los soportan. El ángulo da resistencia a las cargas de empuje. Los cojinetes cónicos se usan a menudo en los dos extremos del eje y trabajan juntos para contrarrestar las cargas de empuje en ambos sentidos. COJINETE DE AGUJAS Los cojinetes de agujas funcionan igual que los cojinetes de rodillos rectos y permiten también una línea de contacto. Debido a los diámetros pequeños de las agujas, estos cojinetes se pueden usar en aplicaciones donde hay disponible un espacio mínimo. 63 COJINETE DE AGUJAS CON JAULA Las agujas tienen la más alta capacidad de carga en el mismo espacio radial de los otros cojinetes, pero su aplicación se limita a diámetros interiores menores de 254 mm (10 pulgadas). VENTAJAS DE LOS COJINETES ANTIFRICCION • Evitan el desgaste del eje • Menor pérdida de potencia • Permiten velocidades altas SELLOS Y EMPAQUETADURAS Para una operación suave con un mínimo desgaste, la mayoría de los engranajes y cojinetes requieren lubricación constante. Desde hace mucho tiempo los ingenieros han ideado diferentes medios para mantener la lubricación alrededor de las piezas en movimiento y evitar que entren el agua, el polvo y la suciedad. Dadas las condiciones típicas de operación de la maquinaria de construcción, la eficacia de los sellos es particularmente importante. El daño del sello puede ocasionar roturas de la máquina y, como consecuencia, pérdida de tiempo y de dinero. TIPO DE SELLOS 65 Un sello se define como un trozo de material o un método para evitar o disminuir el flujo de fluido o aire entre dos superficies. Las superficies de sello pueden ser fijas o tener movimiento entre ellas. Algunas funciones de los sellos son: - Evitar fugas del lubricante - Impedir que entren la suciedad y otros cuerpos extraños - Mantener separados fluidos como el agua y el aceite - Mantener su flexibilidad para permitir el movimiento entre las partes sin que se presenten fugas - Sellar superficies rugosas - Desgastarse más rápido que las piezas más costosas en que se usan Los sellos se pueden clasificar en dos tipos básicos: sellos estáticos y sellos dinámicos. Los sellos estáticos se usan cuando no hay movimiento entre las dos superficies selladas. Los sellos dinámicos se usan cuando hay movimiento entre las superficies selladas. Los sellos estáticos incluyen los sellos anulares, las empaquetaduras y el material líquido de la empaquetadura. Los sellos dinámicos incluyen los sellos anulares, los sellos de labio y las empaquetaduras de anillo. EMPAQUETADURAS Las empaquetaduras son unos de los sellos más usados para sellar pequeños espacios entre piezas fijas de la máquina. Se fabrican de materiales que evitan el paso de aire, gas o líquido entre las superficies fijas. Algunas partes donde se usan las empaquetaduras son entre la culata y el bloque, y entre el bloque y el colector de aceite. Las superficies deben estar limpias, lisas, secas y sin rayas. La presión de los herrajes para unir las superficies produce una parte importante de la acción de sello de las empaquetaduras. Se deben apretar los herrajes al par específico para evitar fugas SELLO ANULAR El sello anular es un anillo circular blando de caucho natural, caucho sintético o plástico. Durante la operación, el sello generalmente se comprime entre las dos superficies de las piezas y las sella. El sello se puede usar como sello estático de manera similar a una empaquetadura. ANILLOS DE RETENCION Los anillos de retención se usan en aplicaciones de sellado de presión extremadamente alta por encima de 800 lb/pul2 (5.500kPa), algunas veces en combinación con los sellos anulares para evitar la extrusión del sello anular en el espacio libre entre las superficies selladas. Los anillos de retención de presión generalmente se fabrican de plástico y aumentan la vida útil del sello anular. Aunque la mayoría de los sellos anulares tienen una sección circular, hay sellos con otras formas que se emplean en aplicaciones específicas. Asegúrese de que todas las superficies donde se instalan los sellos estén libres de suciedad y de polvo. Revise el sello en busca de suciedad, cortes y rayas. No se deben torcer o estirar los sellos anulares durante su instalación. Cuando quite un sello anular use herramientas que no dañen la superficie de la pieza. 67 SELLOS DE LABIO Los sellos de labio son unos de los más importantes sellos dinámicos usados en la maquinaria de construcción. Los sellos de labio resisten la operación en todo tipo de condiciones severas, así como alta temperatura o el contacto con lubricantes o fluidos hidráulicos. También resisten el movimiento entre las dos piezas selladas. Los sellos de labio son relativamente fáciles de quitar para el reemplazo. Los dos tipos más comunes de sellos de labio son los radiales y los sellos contra suciedad. Los sellos de labio contra suciedad se usan como "raspadores" en los cilindros hidráulicos. Los sellos de labio radial se usan para evitar fugas en los ejes de rotación y se fabrican de diferentes formas y tamaños de acuerdo con las aplicaciones específicas. Los sellos de labio interno tienen el labio de sello en su diámetro interno. Algunos de los sellos de labio interno más comunes se muestran en la figura anterior SELLO DE LABIO RADIAL EXTERNO Los sellos de labio radial externo (figura 1.2.25) tienen el sello de labio en su diámetro exterior RESORTE DE LIGA Los sellos de labio radial se sostienen contra la superficie del eje que sellan mediante la presión del fluido y un resorte de liga (figura anterior). El resorte de liga suministra una fuerza adicional cuando la presión del fluido es baja. El sello realmente funciona sobre una delgada película de aceite entre el labio del sello y el eje. Esto permite la lubricación del labio del sello sin permitir fugas. Algunas veces, se usan cilindros delgados de metal denominados manguitos de desgaste del eje junto con los sellos de labio para suministrar una superficie suave de reemplazo al sello y evitar tener que remplazar los ejes costosos o que requieren un alto grado de rectificado. Los manguitos se encuentran a menudo en empaquetaduras universales y cigüeñales grandes. Asegúrese de que la superficie donde se usan los sellos de labio estén limpias y libres de rayas o muescas. No se deben usar sellos de labio si el labio está deformado. Los sellos de labio se deben quitar usando una herramienta especial. 69 5 ELEMENTOS DE UNION , PERNOS Y TORNILLOS, USO DEL TORQUIMETRO Definición: Pieza cilíndrica de metal cuya superficie tiene un resalte en espiral de separación constante; este se emplea como elemento de unión, suele enroscarse en una tuerca y el mismo puede terminar en punta, planos o cualquier otra forma estandarizada. Tipos de Tornillos: - Tornillo De Unión: Se utiliza para la unión de dos piezas y se hace a través de un agujero pasante (sin rosca) de una de ellas y roscando en la otra, como la tuerca. - Tornillo Pasante: Es un tornillo que atraviesa las piezas a unir sin roscar en ninguna de ellas. Se usan para piezas de fundición o aleaciones ligeras - Espárragos. Es una varilla roscada en los dos extremos sin variación de diámetro. Un extremo va roscando en la pieza mientras que el otro tiene rosca exterior, no tiene cabeza y la sujeción se logra por medio de una tuerca. - Tornillo Autoroscante: Estos se usan para uniones que deban saltarse raramente, se recomienda para metales blandos o aceros de menos 50 Kg. de resistencia, en carrocerías, en mecánica fina y electrónica. - Tornillo Prisionero: Es una varilla roscada por uno o dos extremos, su colocación se realiza entre la tuerca y el tornillo, taladrado previamente. .Si un elemento esta diseñado para ser instalado con una tuerca, se denomina perno. Así, los pernos se aprietan aplicando una par torsión a la tuerca. Un esparrago (o perno con doble rosca, birlo) es una varilla con rosca en sus dos extremos; uno entra en un agujero roscado ye l otro recibe una tuerca. Los sujetadores roscado incluyen pernos pasantes, tornillos de cabeza, tornillos de máquina, tornillos prisioneros y una variedad de implementos especiales que utilizan el principio del tornillo. PERNOS MILIMETRICOS Empleado en todo equipo de descendencia europea o asiática, se diferencia de los pernos americanos por el ángulo de hilo, es necesario conocer a simple vista para hacer los ajustes respectivos empleando las llaves correctas a su respectivo torque. 71 La resistencia del perno está determinada por su diámetro y por el material del cual está hecho. Las dimensiones del perno están descritas más abajo. La resistencia y tipo de acero del perno están marcados en alto relieve en la cabeza de los pernos. Los pernos de la serie milimétrica usados en mecánica están fabricados según las normas DIN 931 (y otros); mientras que los pernos usados en estructuras están fabricados según las normas DIN 6914 (y otras). Designaciones para pernos según DIN Clase 3.6 4.6 4.8 5.6 5.8 6.8 6.9 8.8 10.9 12.9 14.9 Denominación antigua 4A 4D 4S 5D 5S 6S 6G 8G 10K 12K Resistencia estática nom 300 400 400 500 500 600 600 800 1,000 1,200 1,400 Rm = σB en N/mm2 mín. 330 400 420 500 520 600 600 800 1,040 1,220 Límite de fluencia nom 180 240 320 300 400 480 540 Rel = σS en N/mm2 mín. 190 240 340 300 420 480 540 Otras marcas en los pernos se refieren mayormente al fabricante. Material para pernos y tuercas Clase Fabricación del perno en: Caliente Frío Torno 3.6 St34 St34 St34KG 4.6 St37, C15 St34, St37 5.6 St 50, C35 Cq22, Cq35 6.8 C35, C45 Cq35, Cq45 10.9 41Cr4 41Cr4 12.9 42CrMo4 42CrMo4 8.8 Fabricación de la tuerca en: Clase Caliente Torno Clase St37KG, 9S20KG St37 St37KG, 9S20KG 4 C35KG, 35S20KG St50, C35 St50KG, 35S20KG 5 St50K, C35K C35, C45 St50K, C35K 6 C35, 35S20 8 C35, C45 C45, la primera cifra da el 1 % de la resistencia mínima a la tracción Rm (equivale a la resistencia estática σB) en N/mm2 la segunda cifra da el décuplo de la relación entre la fluencia mínima Rel (equivalente al límite de fluencia σS) y la resistencia mínima a la tracción ambas cifras multiplicadas entre sí dan el 10% del límite de fluencia mínima aparte de llevar estos dos grupos de números (separados por un punto), puede llevar la marca y/ó logotipo del fabricante Tuercas la única cifra da el 1% de la tensión de prueba σL en N/mm2, que equivale a la resistencia mínima a la tracción Rm (resistencia estática σB) de un perno que se puede emparejar con esta tuerca, sin destruir la rosca durante la prueba. la mayor capacidad de carga (al menor costo) de un conjunto perno-tuerca está dada cuando coinciden el primer grupo de las marcas del perno y el de la tuerca. Tabla de torque para pernos y tuercas milimétricas Nota: valores referenciales, sin lubricación, roscas nuevas PERNOS AMERICANOS La resistencia del perno está determinada por su diámetro y por el material del cual está hecho. Las dimensiones de los pernos están descritas más abajo. La resistencia y tipo de acero del perno están marcados en alto relieve en la cabeza de los pernos. Los pernos de la serie imperial (pulgadas) usados en mecánica están fabricados según la SAE, norma J429; mientras que los pernos usados en estructuras están fabricados según las normas de la ASTM. Dimensiones del perno según información de: ANSI B18.2.1 (Hexagonal y Heavy Hex) ASTM A325 and A490 (Pernos estructurales) AISC Manual of Steel Construction (Todos) 73 Designaciones para pernos según SAE Grado SAE No. Diámetros de mín. máx. Resistencia Material a la tracción psi 1 1/4 1.5/8 1.1/2 4 60,000 55,000 2 1/4 7/8 3/4 1.1/2 74,000 60,000 3 1/4 9/16 1/2 5/8 110,000 100,000 Acero con contenido mediano de carbono y trabajado en frío 5 1/4 1.1/8 1 1.1/2 120,000 105,000 Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido 3/8 85,000 Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido; montado con washer Acero de poco carbono Acero de poco carbono 5.1 5.2 1/4 1 120,000 Acero martensítico con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido 7 1/4 1.1/2 133,000 Acero aleado con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido 8 1/4 1.1/2 150,000 Acero aleado con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido 8.2 1/4 1 150,000 Acero martensítico con pequeño contenido de carbono, bonificado y revenido Marca Designaciones para pernos según ASTM Grado SAE No. Diámetros de mín. máx. Resistencia Material a la tracción psi A307 1/4 1.5/8 1.1/2 4 60,000 55,000 Acero de poco carbono A325 Tipo 1 1/2 1.1/8 1 1.1/2 120,000 105,000 Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido A325 Tipo 2 1/2 1.1/8 1 1.1/2 120,000 105,000 Acero martensítico con pequeño contenido de carbono, bonificado y revenido A325 Tipo 3 1/2 1.1/8 1 1.1/2 120,000 105,000 Acero resistente bonificado y revenido A449 1/4 1.1/8 1.3/4 1 1.1/2 3 120,000 105,000 90,000 Acero con contenido mediano de carbono, bonificado y revenido A490 Tipo 1 1/4 1.1/2 150,000 Acero bonificado y revenido A490 Tipo 3 1/4 1.1/2 150,000 Acero resistente bonificado y revenido 75 Marca al tiempo, aleado, al tiempo, Identificación de Pernos Grado de Dureza SAE 2 SAE 5 SAE 7 SAE 8 Marcas Sin Marcas 3 lineas 5 lineas 6 lineas Material Acero al carbono Acero al carbono Capacidad 74 Tensión Mínima pulgada libras por 120 libras Acero carbono Acero templado por 133 pulgada al al carbono templado libras por 150 pulgada libras por pulgada Apriete de Pernos (el torque esta expresada en lb.pie) Grado Diámetro Hilos por Pulgadas pulgada 2 SECO 2 con Aceite 5 SECO 5 con Aceite 7 SECO 7 con Aceite 8 8 SECO con Aceite ¼ 20 4 3 8 6 10 8 12 9 ¼ 28 6 4 10 7 12 9 14 10 5/16 18 9 7 17 13 21 16 25 18 5/16 24 12 9 19 14 24 18 29 20 3/8 16 16 12 30 23 40 30 45 35 3/8 24 22 16 35 25 45 35 50 40 7/16 14 24 17 50 35 60 45 70 55 7/16 20 34 26 55 40 70 50 80 60 ½ 13 38 31 75 55 95 70 110 80 ½ 20 52 42 90 65 100 80 120 90 9/16 12 52 42 110 80 135 100 150 110 9/16 18 71 57 120 90 150 110 170 130 5/8 11 98 78 150 110 140 140 220 170 5/8 18 115 93 180 130 210 160 240 180 ¾ 10 157 121 260 200 320 240 380 280 ¾ 16 180 133 300 220 360 280 420 320 7/8 9 210 160 430 320 520 400 600 460 7/8 14 230 177 470 360 580 440 660 500 1 8 320 240 640 480 800 600 900 680 1 12 350 265 710 530 860 666 990 740 USO DEL TORQUIMETRO Esta herramienta de precisión es empleada para dar el apriete de los pernos y tuercas según su especificación técnica, existen tres tipos de torquimetros, mas empleados: - Torquimetro de golpe Torquimetro de aguja Torquimetro de reloj Todos ellos vienen en unidades de torsión en: lb.pie, kg.m, N.m 77 Torquimetro de golpe Torquimetro de reloj PROCEDIMIENTO PARA TORQUEAR UN PERNO 1° Identificar si el perno es milimétrico o americano, si hubiera alguna duda, emplear el cuenta hilos para determinar con exactitud su procedencia 2° Medir el diámetro de la rosca del perno 3° Identificar el grado del perno 4° Verificar el paso de la rosca 5° Con estos datos encontrados, acudir a la tabla de torque, tanto en milímetros o pulgadas 6° regular según la unidad de medida y su respectivo valor de torque Ejemplo Perno cuya cabeza tiene el numero 8.8 Diámetro de la rosca 12 mm Con estos datos verificamos el torque en la tabla de torque.