Descripción
En este libro se desarrollan los contenidos del módulo Elementos de máquinas, incluido en el ciclo formativo de grado superior Mecatrónica Industrial, correspondiente a la familia profesional de Instalación y Mantenimiento.
El contenido de este libro describe, inicialmente, los sistemas de transmisión de potencia, los elementos de fijación, los de apoyo y guiado, y los de estanqueidad. A continuación, trata aspectos relativos al diseño, la fabricación y el montaje de elementos de máquinas. Posteriormente se centra en los materiales utilizados en elementos de máquinas, la determinación de sus propiedades, así como su modificación mediante procesos (por ejemplo, los tratamientos térmicos del acero). Continúa con una introducción a la resistencia de materiales y al cálculo de elementos. Finalmente, presenta los métodos para el cálculo del par y la potencia en los sistemas de accionamiento más utilizados en máquinas para aplicaciones industriales.
Los conceptos fundamentales relacionados con los elementos de máquinas se presentan de forma clara y progresiva. En primer lugar, se describe la función de los sistemas y elementos mecánicos; esto se amplía con los cálculos de las magnitudes más importantes en cada caso (ya sea la velocidad, la duración o el esfuerzo); y se termina con cálculos más avanzados. Todo ello se ve reforzado mediante representaciones gráficas, tablas de datos y ejemplos numéricos resueltos.
Esta obra tiene un carácter eminentemente práctico, pues se complementa con actividades y test finales en cada unidad, centrados en la identificación y determinación de propiedades, y en el cálculo y la selección de elementos.
Asimismo, el libro se complementa con un solucionario exclusivo para docentes, que incluye la resolución de los ejercicios propuestos y las respuestas a los test de evaluación.
Francisco Javier Domínguez Equiza es Ingeniero Industrial en Mecánica y profesor de la especialidad de Organización y Proyectos de Fabricación Mecánica.
Índice
Unidad 1
Sistemas de transmisión 1
1.1 Introducción ............................................2
1.2 Tipos de movimientos .............................2
1.3 Sistemas de transmisión
y sistemas de transformación
del movimiento ....................................... 3
1.4 Transmisión por engranajes ....................3
1.5 Tren de engranajes de ejes fijos ............7
1.6 Trenes de engranajes planetarios .........9
1.7 Reductores de engranajes ..................10
1.8 Transmisión por correas trapeciales .... 11
1.9 Transmisión por correas síncronas ....... 13
1.10 Transmisión por cadenas de rodillos .15
Unidad 2
Sistemas de transformación
del movimiento 23
2.1 Introducción ..........................................24
2.2 Sistemas piñón-cremallera ...................24
2.3 Sistemas husillo-tuerca trapecial .........26
2.4 Sistemas husillo-tuerca
con recirculación de bolas ................. 28
2.5 Sistemas de leva y seguidor .................31
Unidad 3
Sistemas de apoyo y guiado 39
3.1 Introducción ..........................................40
3.2 Ejes y árboles de transmisión ...............40
3.3 Cojinetes de fricción ............................. 40
3.4 Rodamientos ..........................................41
3.5 Soportes de rodamiento ......................48
3.6 Utilización de catálogos
de rodamientos .................................... 48
3.7 Sistemas de guiado ..............................50
Unidad 4
Sistemas y elementos de unión 57
4.1 Tipos de uniones .................................... 58
4.2 Sistemas de roscas
para uniones atornilladas .................... 58
4.3 Tornillos de unión ...................................59
4.4 Tuercas ....................................................66
4.5 Arandelas ...............................................68
4.6 Pasadores ...............................................68
4.7 Chavetas y lengüetas ..........................69
4.8 Unidades cónicas
de fijación .............................................. 70
4.9 Acoplamientos ......................................71
Unidad 5
Lubricantes, lubricación
y elementos de estanqueidad 77
5.1 El rozamiento y la lubricación ..............78
5.2 Tipos de lubricantes ..............................78
5.3 Propiedades de los lubricantes ...........79
5.4 Composición de los lubricantes
comerciales ........................................... 80
5.5 Clasificación de los lubricantes ...........81
5.6 Métodos de engrase ............................84
5.7 Selección del lubricante ......................86
5.8 Elementos de estanqueidad ...............88
Unidad 6
Tolerancias dimensionales
y ajustes 95
6.1 Tolerancias de fabricación ..................96
6.2 Sistema de tolerancias ISO ..................98
6.3 Ajustes ...................................................102
6.4 Sistema de ajustes ISO ........................104
6.5 Ajustes recomendados ......................105
6.6 Formas de expresar tolerancias
en un plano ......................................... 106
Unidad 7
Tolerancias geométricas 113
7.1 Función de las tolerancias
geométricas ........................................ 114
7.2 Tipos de tolerancias geométricas
y representación simbólica ............... 114
7.3 Tolerancias geométricas de forma ... 115
7.4 Tolerancias geométricas
de posición .......................................... 117
7.5 Determinación de valores
de tolerancias geométricas .............. 123
7.6 Tolerancias geométricas
generales ............................................. 123
Unidad 8
Calidad superficial 131
8.1 Rugosidad superficial .........................132
8.2 Parámetros para cuantificar
la rugosidad ......................................... 133
8.3 Rugosidad y procesos
de fabricación .................................... 134
8.4 Designación de la rugosidad ............135
Unidad 9
Soluciones constructivas 143
9.1 Uniones atornilladas ............................144
9.2 Uniones soldadas ................................145
9.3 Uniones de árboles con elementos
de transmisión de potencia .............. 148
9.4 Anillos elásticos de seguridad ............150
9.5 Fijación de rodamientos ..................... 151
Unidad 10
Propiedades de los materiales 161
10.1 Propiedades físicas
de los materiales ................................ 162
10.2 Propiedades químicas
de los materiales ................................ 163
10.3 Propiedades mecánicas
de los materiales ................................ 163
10.4 Propiedades tecnológicas ..............164
10.5 Ensayos de dureza ............................165
10.6 Ensayo de tracción ...........................168
10.7 Ensayos de resistencia al choque ...171
10.8 Resistencia a la fatiga ......................173
10.9 Modificación de las propiedades
en los procesos tecnológicos ............174
Unidad 11
Materiales para elementos
de máquinas 179
11.1 Aceros ................................................180
11.2 Aleaciones de aluminio ....................187
11.3 Aleaciones de cobre ........................190
11.4 Materiales poliméricos ...................... 191
11.5 Selección de materiales
para elementos de máquinas .......... 193
Unidad 12
Tratamientos térmicos
y superficiales del acero 201
12.1 El diagrama hierro-carbono ............. 202
12.2 Los diagramas TTT: temperaturatiempo-
transformación ...................... 204
12.3 El normalizado ....................................206
12.4 El recocido ..........................................207
12.5 El temple .............................................208
12.6 El revenido ..........................................213
12.7 Tratamientos termoquímicos ............213
Unidad 13
Resistencia de materiales 219
13.1 Introducción a la resistencia
de materiales ..................................... 220
13.2 Tipos de esfuerzos exteriores .............220
13.3 Tipos de tensiones internas ...............222
13.4 La elasticidad de los materiales
y la ley de Hooke ............................... 223
13.5 Cálculo de tensiones internas
y deformaciones ................................ 224
13.6 Flexión en árboles de transmisión
de potencia ....................................... 230
13.7 Torsión en árboles de transmisión
de potencia ....................................... 235
13.8 Coeficiente de seguridad ................235
Unidad 14
Par y potencia 241
14.1 Engranajes ..........................................242
14.2 Transmisiones flexibles ........................242
14.3 Husillos trapeciales .............................243
14.4 Husillos de bolas ................................. 245
14.5 Sistemas piñón-cremallera ................248
Unidad 15
Selección de motores 253
15.1 Motores asíncronos trifásicos ............254
15.2 Características mecánicas
de un motor asíncrono ....................... 254
15.3 Curvas características
de par resistente ................................. 255
15.4 Cálculo del par de un motor ............256
15.5 Par resistente
en el eje del motor ............................. 257
15.6 Inercia de las cargas
en el eje del motor ............................. 258
15.7 Ecuación del movimiento
de la máquina .................................... 260
15.8 Cálculo del par requerido ................ 260
