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La flecha es un elemento rotatorio, de seccin transversal circular (cilindro) que se emplea para transmitir potencia o movimiento; una flecha transmite a la maquina por lo menos un par de torsin proveniente de un dispositivo impulsor. Algunas veces, las flechas servirn de soporte para engranes, poleas o ruedas dentadas, mismas que transmiten un movimiento rotatorio de una a otra flecha, va engranes, bandas o cadenas. La flecha podra ser parte integral del impulsor, como la flecha de un motor elctrico o el cigeal de un motor de combustin interna .
Esfuerzo normal por flexin donde: M = momento flexionante en la seccin analizada d = dimetro de la flecha
Para encontrar explcitamente el dimetro de la flecha hay que utilizar las propiedades del material, de acuerdo con algunas teoras de falla esttica y factor de seguridad.
) ]
donde:
n = factor de seguridad
Las cuas requieren una ranura tanto en la flecha como en la pieza, y pudieran necesitar un tornillo prisionero para impedir cualquier movimiento axial. Las chavetas circulares ranura las flechas, y las espigas transversales generan perforaciones en estas. Cada uno de estos cambios de contorno contribuir ciertas concentraciones de esfuerzos.
-MATERIALES PARA FLECHASLa mayor parte de las flechas de mquinas se fabrican a partir de un acero al bajo o medio carbono, ya sea rolado en fro o en caliente, aunque tambin cuando se requiera de su superior resistencia, se aplican aceros de aleacin. En flechas de dimetros ms pequeos (menores de alrededor de 3 pulg de dimetro), se recurre ms al acero rolado en fro, y en tamaos mayores se utiliza acero rolado en caliente. La misma aleacin, rolada en fro, tiene propiedades mecnicas superiores a las que tienen rolado en caliente, por el trabajo en fro, pero esto se obtiene a costa de esfuerzos residuales a tensin en la superficie. El maquinado
para formar cueros, ranuras o escalones libera estos esfuerzos locales residuales, pudiendo provocar distorsin. Las barras roladas en caliente deben ser maquinadas en toda su superficie para eliminar la capa exterior carburizada. En tanto que en una superficie rolada en fro ciertas porciones pueden quedarse tal cual, excepto cuando se requiera maquinar hasta cierta dimensin para cojinetes, etctera. Se pueden adquirir flechas de acero preendurecido (30HRC) o rectificado a precisin (recto) en dimensiones pequeas y maquinarse con herramientas de carburo. Tambin se dispone de flechas de precisin rectificadas totalmente localizacin angular endurecidas (60HRC), pero stas no pueden ser maquinadas.
Los primeros automviles usaban a menudo mecanismos de transmisin de cadena o de correa antes que un rbol de transmisin. Algunos usaban generadores elctricos y motores para transmitir la fuerza a las ruedas.
El trmino driveshaft en ingls americano se refiere a cualquier eje que transmite el par motor a las ruedas. En ingls britnico, sin embargo, driveshaft se referira al eje transversal, especialmente el delantero, que transmite la potencia a las ruedas. Al que conecta la caja de cambios con el puente trasero, se le llamara propeller shaft. Finalmente, el trmino halfshaft se refiere a un palier o semirbol de transmisin.
EJES
Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotacin a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un dimetro exterior al dimetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo no gira y un sistema de rodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza permiten que sta gire alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.
EJES DE UN VEHICULO
Se denominan ejes de un vehculo a las lneas imaginarias de direccin transversal respecto a las cuales giran las ruedas cuando el vehculo avanza recto. En los ciclos, estos ejes coinciden con los ejes de las ruedas y en los vehculos con ruedas a cada lado, se denomina eje a la recta transversal que une los centros de dos ruedas. Los ejes son componentes del mecanismo de un vehculo. Los ejes mantienen la posicin relativa de las ruedas entre s y stas respecto al chasis del vehculo. En la mayora de los vehculos las ruedas son la nica parte que toca el suelo y los ejes deben soportar el peso del vehculo y su carga adicional en este transporte, junto con otros esfuerzos como las fuerzas de aceleracin y frenado. Adems del objetivo de componente estructural, los ejes deben cumplir con una o ms de las siguientes funciones dependiendo del diseo del vehculo:
Transmisin: incorrectamente llamando eje al rbol de transmisin, donde uno o ms rboles deben formar parte del sistema de transmisin. Un sistema mecnico ejerce un momento o par motor sobre el rbol que, con la reaccin del apoyo del rbol.
Frenado: para disminuir la velocidad de un vehculo se aplica una fuerza descentrada de forma que, con la reaccin del apoyo del eje, se forma un momento de fuerzas en sentido contrario a la rotacin de la rueda. Tanto los frenos de disco como los freno de tambor, ejercen esta fuerza descantrada. Adems puede aplicarse el freno motor a travs de la transmisin, que tiene un efecto ms significativo en vehculos pesados y con relativamente poca deceleracin mxima.
Gua: el eje de una rueda debe adems guiar la rueda para que no se desplace axialmente, as como que no gire involuntariamente respecto a un eje perpendicular al eje de giro. El sistema de direccin controla el ngulo de guiado de las ruedas respecto al chasis, en la mayora de los casos solo las
del el eje delantero. El eje de propulsin es el eje que une la transmisin con el diferencial, usualmente es un tubo hueco.
-CARACTERISTICAS ESTRUCTURALESUn eje rgido es una barra rgida que une una rueda de un lado con otra rueda del otro lado. Este elemento puede ser o no concntrico con la rueda de un lado que gire a una velocidad diferente a la del otro lado, lo cual es necesario en las curvas para disminuir el deslizamiento. En los ejes independientes o de suspensin independiente, cada rueda est unida a un eje por separado. Los vehculos de pasajeros modernos generalmente tienen este tipo de eje delante y detrs. Con este tipo de eje la masa no suspendida es menor y cada rueda tiene suspensin por separado y por consiguiente reaccionan de forma diferente que con un eje rgido, proporcionando ms confort y maniobrabilidad a circular sobre baches.
Los ejes en tndem son grupos de dos o ms ejes prximos. Los camiones usan este tipo de configuracin para proveer una mayor capacidad de carga, dadas las limitaciones de carga sobre un nico eje.
EJE MOTOR
Un eje que es propulsado por el motor se llama eje de propulsin. Los automviles modernos con traccin delantera tpicamente combinan la caja de cambios y el eje delantero en una sola unidad llamada transaxle o conjunto motor. El eje motor se divide con un mecanismo de diferencial y juntas universales entre los dos semiejes. Cada eje est conectado a las ruedas mediante juntas homocinticas que permiten a la rueda moverse libremente en sentido vertical y guiar las ruedas en las curvas mediante el sistema de direccin. En vehculos con traccin trasera, es posible utilizar juntas cardan, ya que los ejes de las ruedas no cambian de orientacin y no se vara la relacin de transmisin con el desplazamiento vertical de las ruedas. Algunos diseos simples, tal como en los karts, a veces se utiliza una sola rueda motriz. El eje de propulsin es un eje dividido que slo conduce a una rueda.
EJE LIBRE
Un eje libre es aquel que no forma parte del sistema de transmisin y gira libre. El eje trasero en un automvil con traccin delantera se puede considerar un eje libre. Los camiones y remolques utilizan traccin trasera debido a su reparto de cargas, a las ventajas del eje rgido para estos vehculos, lo que permite el uso de ruedas libres delanteras. Algunos camiones y remolques tienen un eje portador, que es un eje libre en tndem que puede subirse o bajarse con mecanismos neumticos para que soporte o no parte del peso del vehculo. El eje se pude bajar para incrementar la
capacidad de carga o para distribuir el peso sobre ms ruedas, por ejemplo para cruzar un puente con restricciones de peso por eje. Cuando no se utilizan se levantan del suelo para disminuir el desgaste en los neumticos debido a la deriva en las curvas. Varios fabricantes ofrecen sistemas neumticos controlados por computadora para que el eje portador baje automticamente cuando se alcanza un determinado nivel de carga.