Eje de accionamiento
 | Este artículo necesita citas adicionales para su verificación . ( junio de 2010 ) |
Un eje de accionamiento , eje de transmisión , eje de accionamiento , eje de cola ( Australian Inglés ), eje de la hélice ( prop eje ), o eje Cardan (después de Girolamo Cardano ) es un componente para la transmisión mecánica de potencia y par de torsión y la rotación, por lo general utilizan para conectar otros componentes de una tren motriz que no se puede conectar directamente debido a la distancia o la necesidad de permitir un movimiento relativo entre ellos.
Como portadores de par, los ejes de transmisión están sujetos a torsión y esfuerzo cortante , equivalente a la diferencia entre el par de entrada y la carga. Por lo tanto, deben ser lo suficientemente fuertes para soportar el estrés, evitando al mismo tiempo demasiado peso adicional, ya que eso a su vez aumentaría su inercia .
Para permitir variaciones en la alineación y la distancia entre los componentes impulsores e impulsados, los ejes impulsores frecuentemente incorporan una o más juntas universales , acoplamientos de mordaza o juntas de trapo y, a veces, una junta ranurada o una junta prismática .
Historia
El término eje de transmisión apareció por primera vez a mediados del siglo XIX. En la reedición de la patente de Stover de 1861 para una máquina cepilladora y combinada , el término se utiliza para referirse al eje accionado por correa por el que se acciona la máquina. [1] El término no se utiliza en su patente original. [2] Otro uso temprano del término ocurre en la reedición de la patente de 1861 para la máquina segadora de caballos Watkins and Bryson . [3] Aquí, el término se refiere al eje que transmite potencia desde las ruedas de la máquina al tren de engranajes que acciona el mecanismo de corte.
En la década de 1890, el término comenzó a usarse de una manera más cercana al sentido moderno. En 1891, por ejemplo, Battles se refirió al eje entre la transmisión y los camiones impulsores de su locomotora Climax como el eje de transmisión, [4] y Stillman se refirió al eje que une el cigüeñal al eje trasero de su bicicleta impulsada por eje como un eje de transmisión. Eje de accionamiento. [5] En 1899, Bukey usó el término para describir el eje que transmite potencia desde la rueda a la maquinaria accionada por una junta universal en su Horse-Power . [6] En el mismo año, Clark describió su Marine Velocipede usando el término para referirse al eje impulsado por engranajes que transmite potencia a través de una junta universal al eje de la hélice. [7] Crompton usó el término para referirse al eje entre la transmisión de su vehículo motorizado a vapor de 1903 y el eje impulsado. [8]
La empresa pionera en la industria del automóvil, Autocar , fue la primera en utilizar un eje de transmisión en un automóvil a gasolina. [9] Construido en 1901, hoy en día este vehículo pertenece a la colección de la Institución Smithsonian . [10]
Eje de transmisión automotriz
Vehículos
Un automóvil puede usar un eje longitudinal para entregar potencia desde un motor / transmisión al otro extremo del vehículo antes de que llegue a las ruedas. Un par de ejes de transmisión cortos se usa comúnmente para enviar energía desde un diferencial central , transmisión o transeje a las ruedas.
Motor delantero, tracción trasera
En los vehículos con motor delantero y tracción trasera , también se requiere un eje de transmisión más largo para enviar energía a lo largo del vehículo. Predominan dos formas: el tubo de torsión con una sola junta universal y el accionamiento Hotchkiss más común con dos o más juntas. Este sistema se conoció como Système Panhard por la empresa de automóviles Panhard et Levassor que lo patentó.
La mayoría de estos vehículos tienen un embrague y una caja de cambios (o transmisión) montados directamente en el motor, con un eje de transmisión que conduce a una transmisión final en el eje trasero. Cuando el vehículo está parado, el eje de transmisión no gira. Algunos vehículos (generalmente deportivos, como Chevrolet Corvette C5 / C6 / C7 , Alfa Romeo Alfetta y Porsche 924/944/928 ), que buscan un mejor equilibrio de peso entre la parte delantera y trasera, utilizan un transeje montado en la parte trasera . En algunos modelos que no son de Porsche, esto coloca el embrague y la transmisión en la parte trasera.del automóvil y el eje de transmisión entre ellos y el motor. En este caso, el eje de transmisión gira continuamente con el motor, incluso cuando el automóvil está parado y fuera de marcha. Sin embargo, los modelos Porsche 924/944/928 tienen el embrague montado en la parte trasera del motor en una campana y el eje de transmisión de la salida del embrague, ubicado dentro de un tubo de torsión protector hueco, transfiere potencia al transeje montado en la parte trasera ( transmisión + diferencial) Por lo tanto, el eje de transmisión Porsche solo gira cuando las ruedas traseras giran, ya que el embrague montado en el motor puede desacoplar la rotación del cigüeñal del motor del eje de transmisión. Entonces, para Porsche, cuando el conductor está usando el embrague mientras cambia rápidamente hacia arriba o hacia abajo (transmisión manual), el motor puede revolucionar libremente con la entrada del pedal del acelerador del conductor, ya que con el embrague desacoplado,la inercia del motor y el volante es relativamente baja y no se ve afectada por la inercia rotacional adicional del eje de transmisión. El tubo de torsión Porsche está sólidamente sujeto tanto a la carcasa de la campana del motor como a la carcasa del transeje, fijando la longitud y la alineación entre la carcasa de la campana y el transeje y minimizando en gran medida el par de reacción de la tracción trasera al girar el transeje en cualquier plano.
Un eje de transmisión que conecta un diferencial trasero a una rueda trasera puede llamarse semieje. El nombre deriva del hecho de que se requieren dos de estos ejes para formar un eje trasero .
Los primeros automóviles solían utilizar mecanismos de transmisión por cadena o por correa en lugar de un eje de transmisión. Algunos usaban generadores y motores eléctricos para transmitir energía a las ruedas.
Tracción delantera
En inglés británico , el término eje de transmisión se limita a un eje transversal que transmite potencia a las ruedas, especialmente a las ruedas delanteras. El eje que conecta la caja de cambios a un diferencial trasero se denomina "eje de hélice" o "eje de hélice". Un conjunto de eje de hélice consta de un eje de hélice, una junta deslizante y una o más juntas universales. Cuando el motor y los ejes están separados entre sí, como en los vehículos con tracción en las cuatro ruedas y con tracción trasera , es el eje de la hélice el que sirve para transmitir la fuerza motriz generada por el motor a los ejes.
En la industria automotriz se utilizan varios tipos diferentes de eje de transmisión:
- Eje de transmisión de una pieza
- Eje de transmisión de dos piezas
- Eje de transmisión deslizante en tubo
El eje de transmisión deslizable en el tubo es un nuevo tipo que mejora la seguridad en caso de colisión. Se puede comprimir para absorber energía en caso de un choque, por lo que también se conoce como "eje de transmisión plegable".
Tracción en las cuatro ruedas y en las cuatro ruedas
Estos evolucionaron a partir del diseño de tracción trasera del motor delantero. Se colocó una nueva forma de transmisión llamada caja de transferencia entre la transmisión y los mandos finales en ambos ejes. Esto dividió la transmisión a los dos ejes y también pudo haber incluido engranajes de reducción, un embrague de garras o diferencial. Se utilizaron al menos dos ejes de transmisión, uno desde la caja de transferencia a cada eje. En algunos vehículos más grandes, la caja de transferencia estaba montada en el centro y era impulsada por un eje de transmisión corto. En vehículos del tamaño de un Land Rover , el eje de transmisión del eje delantero es notablemente más corto y con una articulación más pronunciada que el eje trasero, lo que hace que sea un problema de ingeniería más difícil construir un eje de transmisión confiable y que puede involucrar una forma más sofisticada. de junta universal.
Los automóviles ligeros modernos con tracción en las cuatro ruedas (especialmente Audi o el Fiat Panda ) pueden usar un sistema que se asemeja más a un diseño de tracción delantera. La transmisión y la transmisión final para el eje delantero se combinan en una carcasa junto con el motor, y un solo eje de transmisión recorre la longitud del automóvil hasta el eje trasero. Este es un diseño preferido en el que el par de torsión se dirige a las ruedas delanteras para brindar un manejo similar al de un automóvil, o donde el fabricante desea producir automóviles con tracción en las cuatro ruedas y con tracción delantera con muchos componentes compartidos.
Investigación y desarrollo
La industria automotriz también utiliza ejes de transmisión en plantas de prueba. En un banco de pruebas de motores, se utiliza un eje de transmisión para transferir una cierta velocidad o par del motor de combustión interna a un dinamómetro . Se utiliza un "protector de eje" en una conexión de eje para proteger contra el contacto con el eje de transmisión y para detectar una falla del eje. En un banco de pruebas de transmisión, un eje de transmisión conecta el motor primario con la transmisión.
Síntomas de un eje de transmisión defectuoso
Un eje de transmisión de un automóvil normalmente puede durar unos 120.000 kilómetros. Sin embargo, si el vehículo presenta alguna de las señales a continuación, los conductores deben hacer que lo revisen lo antes posible en un mecánico. [11]
- Ruido de chasquido o chirrido: el conductor puede escuchar un chasquido, chirridos o chirridos que vienen de debajo del vehículo mientras conduce. Si bien todo esto podría deberse a los cojinetes o bujes defectuosos que hacen que el eje de transmisión no funcione correctamente y comience a hacer muchos ruidos extraños.
- Sonidos de golpe: el conductor puede escuchar los ruidos, especialmente al girar el vehículo, acelerar o incluso ponerlo en reversa.
- Vibración: un síntoma temprano y común de un eje de transmisión defectuoso es una vibración intensa que proviene de debajo del vehículo. Los acoplamientos, juntas universales o cojinetes desgastados provocan una vibración excesiva en el eje de transmisión.
- Problemas al girar: Los problemas para girar el vehículo, tanto durante conducciones lentas como a alta velocidad, es otra señal importante de un eje de transmisión defectuoso.
Ejes de transmisión de motocicletas
Los ejes de transmisión se han utilizado en motocicletas desde antes de la Primera Guerra Mundial, como la motocicleta belga FN de 1903 y la motocicleta Stuart Turner Stellar de 1912. Como alternativa a las transmisiones por cadena y correa , los ejes de transmisión ofrecen un mantenimiento duradero, limpio y relativamente. Operación libre. Una desventaja de la transmisión por eje en una motocicleta es que se necesitan engranajes helicoidales , engranajes cónicos en espiral o similares para girar la potencia 90 ° desde el eje a la rueda trasera, perdiendo algo de potencia en el proceso.
BMW ha producido motocicletas de transmisión por eje desde 1923; y Moto Guzzi han construido V-twin con transmisión por eje desde la década de 1960. La empresa británica Triumph y las principales marcas japonesas Honda , Suzuki , Kawasaki y Yamaha han producido motocicletas de transmisión por eje.
Los patinetes Lambretta tipo A hasta el tipo LD son impulsados por eje [12] el scooter NSU Prima también es impulsado por eje [13]
Los motores de motocicleta colocados de manera que el cigüeñal sea longitudinal y paralelo al bastidor se utilizan a menudo para motocicletas accionadas por eje. Esto requiere solo un giro de 90 ° en la transmisión de potencia, en lugar de dos. Las bicicletas de Moto Guzzi y BMW, además de las series Triumph Rocket III y Honda ST utilizan este diseño de motor.
Las motocicletas con transmisión por eje están sujetas al efecto de eje , donde el chasis sube cuando se aplica potencia. Este efecto, que es el opuesto al que exhiben las motocicletas de transmisión por cadena, se contrarresta con sistemas como el BMW Paralever , el CARC de Moto Guzzi y el Tetra Lever de Kawasaki .
Ejes de transmisión marinos
En un barco propulsado por motor, el eje de transmisión, o eje de la hélice, generalmente conecta la hélice fuera del barco con la maquinaria impulsora en el interior, pasando a través de al menos un sello del eje o caja de empaquetadura donde se cruza con el casco . El empuje, la fuerza axial generada por la hélice, se transmite a la embarcación mediante el bloque de empuje o cojinete de empuje, que, en todas las embarcaciones excepto en las más pequeñas, está incorporado en el motor principal o caja de cambios. Los ejes pueden estar hechos de acero inoxidable [14] o materiales compuestos [15] dependiendo del tipo de barco que los instale.
La parte del tren de transmisión que se conecta directamente a la hélice se conoce como eje de cola. [dieciséis]
Ejes de transmisión de locomotoras
Las locomotoras Shay , Climax y Heisler , todas introducidas a finales del siglo XIX, utilizaban propulsores de pluma para acoplar la potencia de un motor multicilíndrico montado en el centro a cada uno de los camiones que soportan el motor. En cada una de estas locomotoras de vapor con engranajes , un extremo de cada eje de transmisión estaba acoplado al camión impulsado a través de una junta universal, mientras que el otro extremo era impulsado por el cigüeñal , la transmisión u otro camión a través de una segunda junta universal. Un impulsor de canilla también tiene la capacidad de deslizarse a lo largo, variando efectivamente su longitud. Esto es necesario para permitir que los bogies giren al pasar una curva.
Los ejes cardán se utilizan en algunas locomotoras diesel (principalmente diesel-hidráulicas, como British Rail Class 52 ) y algunas locomotoras eléctricas (por ejemplo, British Rail Class 91 ). También se utilizan ampliamente en unidades múltiples diésel .
Ejes de transmisión en bicicletas
 | Es posible que esta sección contenga investigaciones originales . ( Abril de 2018 ) |
El eje de transmisión ha servido como una alternativa a la transmisión por cadena en bicicletas durante el siglo pasado, y nunca llegó a ser muy popular. Una bicicleta con eje (o "Acatène", de uno de los primeros fabricantes) tiene varias ventajas y desventajas:
Ventajas
- Es menos probable que el sistema de transmisión se atasque.
- El ciclista no puede ensuciarse con la grasa de la cadena o lesionarse por la "mordedura de la cadena" cuando la ropa o una parte del cuerpo se engancha entre una cadena sin protección y una rueda dentada.
- Menor mantenimiento que un sistema de cadena cuando el eje de transmisión está encerrado en un tubo.
- Rendimiento más consistente. Dynamic Bicycles afirma que una bicicleta con eje de transmisión puede ofrecer un 94% de eficiencia, mientras que una bicicleta accionada por cadena puede ofrecer entre un 75% y un 97% de eficiencia según la condición.
Desventajas
- Un sistema de eje de transmisión pesa más que un sistema de cadena, generalmente de 0,5 a 1 kg (1 a 2 libras) más pesado.
- Muchas de las ventajas reivindicadas por los defensores del eje de transmisión se pueden lograr en una bicicleta accionada por cadena, como cubrir la cadena y las ruedas dentadas .
- El uso de cambios ligeros de cambio con un gran número de relaciones es imposible, aunque se pueden utilizar engranajes de cubo .
- La extracción de la rueda puede resultar complicada en algunos diseños (como lo es para algunas bicicletas accionadas por cadena con engranajes de cubo).
Ejes de transmisión de la TDF
Los ejes de transmisión son un método para transferir potencia de un motor y PTO a equipos accesorios montados en el vehículo, como un compresor de aire . Los ejes de transmisión se utilizan cuando no hay suficiente espacio al lado del motor para el accesorio adicional; el eje cubre el espacio entre la TDF del motor y el accesorio, lo que permite que el accesorio se monte en otra parte del vehículo. [17]
Producción de eje de transmisión
Hoy en día existen nuevas posibilidades para el proceso de producción de ejes de transmisión. El proceso de producción de bobinado de filamentos está ganando popularidad para la creación de ejes de transmisión compuestos . Varias empresas de la industria automotriz están buscando adoptar este conocimiento para su proceso de producción de alto volumen. [ cita requerida ]
Ver también
- Giubo
- Impulsión de la pluma
- Alineación del eje
- Collar del eje
Referencias
- ^ Henry D. Stover, Mejora de las máquinas cepilladoras de madera, Reedición de patente estadounidense 1.190 , 21 de mayo de 1861.
- ^ Henry D. Stover, Cepilladora, Patente de Estados Unidos 30.993 , 18 de diciembre de 1860, 1861.
- ^ John DeLancy Watkins y Robert Bryson, Mowing Machines, Reedición de patente de EE . UU. 1.904 , 23 de julio de 1861.
- ^ Rush S. Battles, locomotora, patente estadounidense 455,154 , 30 de junio de 1891.
- ^ Walter Stillman, bicicleta, patente estadounidense 456,387 , 21 de julio de 1891.
- ^ Dudley D. Bukey, Horse-Power, Patente estadounidense 631,198 , 15 de agosto de 1899.
- ^ Charles Clark, Marine Velocipede, [Patente de Estados Unidos 637,547], 21 de noviembre de 1899.
- ^ Charles Crompton, Patente estadounidense de vehículos de motor 718.097 , enero de 1903
- ^ https://www.si.edu/object/autocar-1901:nmah_843009
- ^ "Automóvil Autocar" . Museo Nacional de Historia Americana . Consultado el 19 de noviembre de 2017 .
- ^ "Eje de transmisión - La guía definitiva 2021" . Saiko . Malasia . Consultado el 10 de septiembre de 2021 .
- ^ "Modelos de scooters Lambretta" . Taller Cambridge Lambretta . Reino Unido . Consultado el 26 de agosto de 2016 .
- ^ "Folletos de ventas de NSU Prima" . NSU Prima . Consultado el 26 de agosto de 2016 .
- ^ "Hélices marinas BT - ejes de hélice" . www.btmarinepropellers.co.uk . Consultado el 28 de marzo de 2021 .
- ^ "Ejes compuestos" . www.vulkan.com . Consultado el 28 de marzo de 2021 .
- ^ "Enciclopedia de tecnología marina de Wärtsilä" .
- ^ "¿Qué es un compresor de aire impulsado por PTO?" . VMAC . 15 de marzo de 2019 . Consultado el 25 de marzo de 2019 .
- Partes de vehículo
- Control de potencia mecánica
- Transmisión de potencia mecánica
- Accionamientos de eje
