CAPITULO I

ALINEAMIENTO Y MONTAJECAPITULO IALINEAMIENTO DE MAQUINAS ROTATIVAS

Generalidades e Instruccin

Una de las labores de mayor importancia de la mantencin de Mquinas Rotativas, es la de mantener correctamente alineados los ejes de estos equipos, de acuerdo a las tolerancias de desalineacin proporcionadas por los fabricantes, en funcin de la velocidad y temperatura de funcionamiento. El balanceo dinmico de las piezas giratorias o rotores, en el caso de bombas centrfugas de varias etapas, turbinas, turbocompresores, etc. y la correcta alineacin de los ejes, tiene directa relacin con ruidos, vibraciones, calentamientos y desgastes prematuro en acoplamientos, descansos, retenes, etc. de la mquina.

Para el balanceo dinmico, hay varias firmas que tienen las mquinas de balancear y que ofrecen este servicio, razn por la cual podramos decir que est bajo control, en lo que se refiere al balanceo propiamente tal, pero no as en cuanto a las labores que realiza el mecnico de mantencin de mquinas rotativas, porque ste deber tener muy claro los conceptos bsicos del balanceo dinmico a fin de no cometer errores que incidan en el balanceo de las piezas, como por ejemplo, cambiar un perno de un acoplamiento por otro de mayor o menor peso, cambiar de posicin contrapesos que van apernados (rotores de motores elctricos).

El mecnico de mantencin deber tener un buen conocimiento de Metrologa de Taller, especialmente de los instrumentos que usar en la alineacin, cuyas lecturas deber interpretar correctamente y en forma especial, los relojes comparadores.

Nivelacin y puesta en marcha de la unidad

Se llama Unidad al conjunto de dos mquinas rotativas que estn acopladas a travs de un elemento llamado Acoplamiento. Hay una gran variedad de tipos y diseos de acoplamientos, los que se seleccionan segn las aplicaciones y generalmente son proporcionados, inicialmente, por los fabricantes de los equipos. La mquina Motriz puede ser un motor elctrico, de combustin (gasolina, gas, gas licuado, diesel, etc.) o turbina a vapor, etc. y la mquina impulsada puede ser una bomba, compresor, reductor de velocidad, etc.

1.-PUESTA EN MARCHA DE LA UNIDAD

Una vez obtenida la correcta alineacin de los ejes, debern engrasarse los acoplamientos, revisar los niveles de aceite y colocar las protecciones en los acoplamientos. El mecnico de mantencin deber estar presente con todos sus instrumentos, tales como termmetro de contacto, estetoscopio, tacmetro, vibrmetro, etc. y registrar los niveles de temperatura, vibracin y ruido cada cierto tiempo. Si las mquinas trabajan a elevadas temperaturas y giran a altas velocidades (sobre 3000 RPM o ms) deber controlarse la alineacin en caliente, lo ms rpido posible desde la detencin de la Unidad.

La Mantencin Moderna de equipos rotativos se basa en el diagnstico, para lo cual los analizadores de vibracin y los termmetros de contacto son instrumentos que permiten visualizar el estado en que se encuentra el equipo mientras est funcionando, especialmente si los ejes estn desalineados, porque aparecen vibraciones no atribuibles a desbalanceos dinmicos. Por ejemplo: si las vibraciones tienen las caractersticas de una frecuencia de 1 X RPM y desplazamientos axiales mayores que los radiales, en el 50% de los casos las mquinas estarn desalineadas.

2.-CAUSAS DEL DESALINEAMIENTO

El ideal de alineacin es que sea cero en los dos planos, horizontal y vertical, pero esto es prcticamente imposible. Por esta razn hay que recurrir a las tolerancias de desalineacin, las que son ms estrechas a medida que aumenta la velocidad de rotacin. Conocida esta tolerancia, que generalmente est en los catlogos de los fabricantes del equipo, hay que controlar que la alineacin de los ejes, en las condiciones de trabajo, est dentro de esta tolerancia. Las causas de desalineacin pueden ser las siguientes:

- Cambio de posicin de los ejes debido a dilataciones de los cuerpos o carcazas de las mquinas, las que son mayores en el plano vertical (para mquinas horizontales). Estas mquinas hay que dejarlas desalineadas en fro exactamente en la cantidad que se movern los ejes, en los puntos de medicin, en las condiciones de servicio. Deber registrarse en cada Unidad las diferencias entre alineacin en caliente y en fro.

- En motores elctricos y mquinas con descansos planos, con lubricacin hidrodinmica, hay que considerar el espesor de la pelcula de aceite porque el eje sube aproximadamente en esta cantidad respecto de la posicin en fro. En motores elctricos tambin hay que considerar los desplazamientos del centro magntico.

- Cambio de posicin de las funciones por movimientos ssmicos.

- Despus de movimientos ssmicos de cierta magnitud deber controlarse los niveles de vibracin y verificar la alineacin

- Lecturas falsas al no controlar:

a.- Las superficies de referencia de los machones (oscilacin radial y axial). b.- La deflexin de las barras y accesorios de fijacin de los relojes (mtodo de los relojes)

c.- Piezas sueltas en el sistema de sujecin de varillas y relojes comparadores

3.-SELECCIN DE LA MQUINA QUE SE MOVER EN LA ALINEACIN CRITERIOS

En la alineacin se trata de poner en lnea un eje con respecto al otro, por lo tanto slo una de las mquinas se mover (en los dos planos) para conseguir este objetivo. El criterio para elegir la mquina que se mover ser siempre de orden prctico, o sea la que presente menos dificultades. Una vez elegida esta mquina, el operador o mecnico que har la alineacin se ubicar de tal forma que esta mquina quede a su derecha. Esto es de especial importancia en el mtodo de los dos relojes, como se ver ms adelante.

4.-ALINEACIN EN EL PLANO VERTICAL

En las mquinas cuyo eje se encuentra en el plano horizontal, llamadas mquinas horizontales (bombas, compresores, turbinas, motores, etc.), la alineacin en el plano vertical es la ms importante porque es en este plano donde ms se mueven por efecto de la temperatura. La orientacin angular se hace en el plano frontal donde la posicin 0o queda en la parte superior del eje y la posicin (0o) se coloca el reloj en cero y la lectura se toma en la posicin 180o (giro en media vuelta). El plano frontal lo podemos visualizar en la cara (superficie de referencia) del machn. Las correcciones para la alineacin se hacen colocando o quitando lainas en los apoyos correspondientes, para lo cual se distinguen: apoyo cercano, es el que est ms cerca del acoplamiento y apoyo lejano, el que est ms lejos. Conociendo las distancias de estos apoyos al centro de la zona dentada del machn (acoplamiento tipo engranaje), punto donde se colocan los relojes, y la distancia entre los relojes, se pueden calcular los espesores de las lainas. Para evitar este clculo por el mecnico, hemos desarrollado el mtodo de los ocho casos (mtodo de los dos relojes), como se ver ms adelante.

Alineacin en el Plano Horizontal

En este caso el cero del reloj se coloca en la posicin 90 respecto de la orientacin angular anterior o sea atrs del eje (visto desde el operador) y la lectura se toma en la posicin 270 , o sea adelante del eje. Las correcciones se hacen moviendo los apoyos hacia atrs o hacia adelante, segn indiquen las lecturas de los relojes. Aqu, cuando la interpretacin de los 8 casos dice bajar apoyo lejano, hay que cambiar a mover hacia adelante (hacia el operador) y viceversa.

Alineacin de Mquinas Verticales

La alineacin en estas mquinas se efecta en dos planos verticales ortogonales (a 90).

ALINAMIENTO DE MAQUINAS

VERIFICACIN DE CONCENTRIDAD

PLANOS DE NIVELACIN

MAQUINAS HORIZONTALES

CAPITULO IIBALANCEO DE MAQUINAS ROTATIVAS

1.-INTRODUCCIN

Las exigencias de las mquinas y equipos rotatorios tales como: motores elctricos generadores, turbinas, compresores y ventiladores, que funcionan a grandes velocidades, requieren de niveles de vibracin bajo. A altas revoluciones por minuto el diseo de los rotores requiere soluciones sofisticadas a los problemas interrelacionados del diseo mecnico, procedimientos de balanceamiento, diseo de rodamientos y estabilidad del conjunto completo. Esto ha hecho del balanceamiento un problema de Ingeniera de primer orden desde el diseo conceptual hasta el montaje final y operacin del equipo.

Principios Bsicos del Balanceamiento

2.-BALANCE PERFECTO

Considerando un cuerpo rgido que gira a velocidad uniforme sobre sus ejes principales de inercia y supuesto que las fuerzas que causan la rotacin y soportes del cuerpo son despreciables, se dice que est perfectamente balanceado si al rotar sus ejes principales coinciden con una lnea fija en el espacio, es decir, no ondulan. Si el cuerpo est soportado por rodamientos cuyos ejes coinciden con los del cuerpo, ya que stos no ondulan, tampoco lo harn los rodamientos. Se asume que no hay accin dinmica de la elasticidad del rotor y el lubricante en los rodamientos.

Balanceamiento de Rotor Rgido

3.-DESBALANCEO ESTTICO

Para un rotor que gire sobre un eje distinto que su eje principal de inercia, sobre el cual se ubica su centro de gravedad, existe una fuerza radial neta actuando sobre el rotor, debida a la aceleracin centrfuga, cuya magnitud est dada por:

F= m r w2, donde:

m : masa del rotorr : excentricidad o distancia radial del centro de gravedad al eje de rotacinw : velocidad rotacional (radiantes por segundo)

Dado que el rotor es rgido y por lo tanto no deformable, esta fuerza es balanceada por dos fuerzas de reaccin en los rodamientos, cuya suma es d e igual magnitud y sentido contrario que la creada. Sus magnitudes relativas dependen entre otro factores de la posicin axial de cada rodamiento respecto del centro de gravedad del rotor.

El centro de gravedad puede ser trasladado al eje de giro o tan cerca como sea posible, de dos formas:

1.-Los puntos de apoyo por los que pasa el eje de giro se modifican para que ste coincida con el eje principal, lo cual en la prctica resulta difcil.

2.-Se agrega o quita masa al rotor, en el plano que incluye al eje principal y al eje de giro, con lo que se consigue establecer una situacin dada por:

m, .e = m.r, donde:

m : masa agregada o sustradae : distancia radial a m,

As puede existir una cupla, pero no una fuerza neta y por lo tanto no hay reaccin del rodamiento.

Este mtodo de coincidencia efectiva esencial entre el eje de rotacin y el centro de gravedad, se denomina Balanceamiento (esttico) en Plano Simple y permite asegurar que el rotor permanecer en cualquier posicin en que se le deje.

Balanceamiento de Rotor Rgido

4.-DESBALANCEAMIENTO DINMICO

Con el balanceamiento esttico se ha conseguido que el centro de gravedad quede en el eje de giro, pero no que el eje principal coincida con el giro. Para obtener un balanceamiento perfecto se debe conseguir que ambos ejes coincidan; ya que la modificacin de los puntos de apoyo no es prctica, lo que puede hacerse es agregar o quitar masas en el plano longitudinal formado por los ejes principales y de giro, pero esto tambin puede perturbar el balance esttico ya logrado. Por lo tanto, lo que se hace es aplicar una cupla al rotor en el plano longitudinal agregando o quitando masas de igual magnitud, una a cada lado del eje principal y una en cada uno de los planos radiales para producir el efecto rotacional necesario.

Los planos radiales deben estar separados por la mayor distancia longitudinal posible para minimizar la magnitud de las masas.

Este mtodo se conoce como Balanceamiento (dinmico) en dos planos.

Balanceamiento de Rotor Flexible

Si los soportes de rodamientos son rgidos, las fuerzas ejercidas sobre los rodamientos se deben enteramente a fuerzas centrfugas causadas por desbalanceamiento residual. (La accin dinmica del desbalanceamiento del rotor y del lubricante en los rodamientos no se ha considerado).

La parte del problema en conjunto en que se considera la accin dinmica y la interaccin de la elasticidad del rotor, elasticidad del rodamiento y amortiguamiento, se llama rotor flexible o balanceamiento modal.

5.-VELOCIDAD CRTICA

La velocidad crtica de un sistema rotatorio corresponde a una frecuencia resonante del sistema, provocado por la tendencia del rotor a doblarse, lo cual a su vez crea fuerzas centrfugas adicionales y mayor tendencia a doblar el rotor.

6.-DISTRIBUCIN DEL DESBALANCEO

El mtodo de construccin tiene influencia significativa en la magnitud y distribucin del desbalanceamiento a lo largo del rotor. La distribucin de desbalanceamiento en dos rotores nominalmente iguales, puede ser similar pero rara vez idntica.

La distribucin del desbalanceamiento resulta significativa en un rotor flexible porque determina el grado al que se excita cualquier dobladura o moda flexual de vibracin.

CAPITULO IIIFUENTES DE DESBALANCEO

1.-DESIMETRA

Simetra es la regularidad en la disposicin de las partes o puntos de un cuerpo o una figura, de modo que posea un centro, un eje o un plano de simetra. Cualquier alteracin a esta disposicin hace perder la simetra, llamada desimetra lo que provoca de inmediato el desbalanceo de la pieza; por eso, aunque a veces es difcil realizarlo, las piezas deben ser verificadas en su simetra antes de proceder a su montaje.

2.-MATERIAL NO HOMOGNEO

Es aquel cuya composicin y estructura es uniforme en todas y cada una de sus partes. Una sopladura en una pieza fundida es causa de desbalanceo, un sujetador distinto al resto en un acoplamiento es causa de desbalanceo; lo mismo sucede cuando falta un sujetador.

3.-DISTORSION A VELOCIDAD DE SERVICIO

Las mquinas y sus componentes estn fabricados para trabajar a una velocidad normal de servicio, naturalmente que podemos variar esa velocidad haciendo las necesarias modificaciones a la mquina, pero si no analizamos con cuidado los efectos que esta nueva velocidad causar en los componentes de la mquina, tendremos situaciones de desbalanceo, aunque la mquina opere a la nueva velocidad de servicio.

4.-EXCENTRICIDAD

Es muy importante verificar la concentricidad de las piezas porque cualquiera que est operando fuera del centro o que tiene un centro diferente est excntrico, lo que se traduce en problemas de desbalanceo. Para resolver esta situacin es necesario volver la pieza a su centro.

5.-DESALINEACIN DE RODAMIENTOS

Hemos visto en ms de una oportunidad la importancia que tiene la correcta alineacin de los rodamientos, pero no basta que los rodamientos estn alineados entre s sino que es fundamental que las distintas partes de cada rodamiento estn alineadas unas con otras para evitar el desbalanceo.

6.-DESBALANCEO HIDRULICO Y AERODINMICO

Los equipos que operan en un rgimen hidrulico o aerodinmico como ser una turbina hidrulica o un ventilador, deben ser balanceados esttica y dinmicamente, tomando en cuenta la accin de las fuerzas hidrulicas y aerodinmicas para evitar los problemas de desbalanceo que se originaran cuando trabajen en un rgimen de operacin normal.

7.-GRADIENTE TRMICO

Las variaciones de temperatura producen cambios en las dimensiones de las piezas de la mquina; estos cambios producen desbalanceos, razn por la cual los equipos deben balancearse en fro y corregirse las dimensiones a la temperatura normal.

8.-DOBLADURA DE PARTES DEBIDAS A DEFORMACIN PLSTICA

La deformacin ms difcil de resolver, es la deformacin plstica porque es permanente y los valores de la deformacin son tan pequeos que son difciles de medir y de corregir porque generalmente no se ven; un eje deformado plsticamente equivale a un eje desalineado angular y paralelamente, causando un fuerte desbalanceo del mismo; por eso es tan importante controlar y evitar la deformacin plstica.

CAPITULO IVMONTAJE DE UNA MAQUINA

Se entiende por montaje, la unin y mutua fijacin de las unidades constructivas, distinguindose el montaje parcial de grupos constituidos por piezas sueltas y el montaje total o principal de la mquina a base de estos grupos.

1.-AUTNTICO MONTAJE DE PIEZAS

El autntico montaje de piezas se ocupa de la unin, por sus superficies de adaptacin, de piezas sueltas que se corresponden. Despus del montaje de las piezas se verifica la posicin mutua obtenida y, en caso dado, se realizan las necesarias correcciones mediante reajuste, adaptacin, repaso o nuevo montaje.

2.-MONTAJE PARCIAL

Se entiende por montaje parcial la unin de piezas sueltas para formar grupos de construccin. Los grupos conseguidos en este montaje parcial tienen que llenar las exigencias que se les imponen en cuanto a exactitud y funcin. Por esto las distintas unidades constructivas terminadas se verifican para ver si cumplen las condiciones prescritas.

3.-MONTAJE TOTAL

En el montaje total se unen entre s diversos grupos y se aprecia si se cumplen, en la posicin que han adoptado, las condiciones impuestas a la mquina terminada en cuanto a precisin, rendimiento y dems exigencias tcnicas.

4.-MONTAJE ESTACIONARIO

Montaje estacionario, es en el cual la mquina se monta en un sitio fijo.

5.-MONTAJE EN CADENA

El montaje en cadena es aquel en el cual la unidad de montaje es transportada de puesto de trabajo en puesto de trabajo.

El montaje estacionario tiene la ventaja de que las piezas principales de la mquina (en general, especialmente pesadas), tales como: bastidor, bancadas y carcazas pueden durante el montaje conservar su sitio invariable. Constituyen por el contrario una desventaja las dificultades que se producen con la entrega de las unidades de montaje en el transcurso del trabajo.

El montaje en cadena lleva consigo en la mayora de los casos un acortamiento del tiempo de recorrido de las piezas por los talleres.

Qu clase de montaje debe elegirse es cosa que se decide teniendo en cuenta la naturaleza y el nmero de unidades de la mquina a construir (construccin individual, construccin en serie, construccin en grandes series).

En los talleres de montaje se encuentran a veces ambos procedimientos. El autntico montaje se verifica entonces de modo estacionario en el puesto de trabajo fijo de los montadores al cual son acercados los grupos constructivos terminados de acoplar. Estos grupos por el contrario son montados por el procedimiento en cadena en lo que hemos llamado el montaje parcial.

6.-DE LA FORMA DE LAS PIEZAS

Las superficies de piezas que colaboran en la mquina adaptadas a superficies de otras piezas se llaman superficies funcionales mientras que las dems superficies que no sirven nada ms que de unin entre las superficies funcionales son consideradas como superficies libres (superficies visibles). Las superficies libres quedan, por lo general, sin mecanizar.La funcin de una pieza determina condiciones en cuanto a exactitud de medidas, calidad de forma, exactitud de posicin de las superficies, calidad superficial, exactitud para el montaje de las piezas.

Fig. 7: a, b, c, superficies de taladro; b y c con posicin referida a a.Fig. 6: a, superficie de unin; b superficie de deslizamiento y gua; c y d superficies de taladro. c y d con posicin referida a a y b.Fig. 5: a, superficie de sustentacin; b y c, superficies de taladro; d, superficie de atornillado. b y c con posicin referida d y a.

Adems de la influencia que se deriva de la funcin de la pieza, contribuyen a determinar su forma tambin el mecanizado y el trabajo de montaje. As por ejemplo las superficies de la pieza se hacen por razones de fabricacin, a ser posible, de formas planas, cilndricas, cnicas o tambin esfricas (dejando a un lado algunas formas planas especiales).

7.-DISCREPANCIAS DE FORMA EN LAS SUPERFICIES DE LAS PIEZAS

El dibujo de una pieza indica en determinados casos adems de las medidas o cotas de fabricacin tambin las discrepancias admisibles de la forma de la pieza o de la posicin relativa de las superficies. Se entiende por discrepancia de forma en la superficie de una pieza la discrepancia de una superficie terminada (superficie real o prctica) con respecto a una superficie geomtrica ideal (superficie terica).

Se llama desigualdad o falta de planitud en superficies planas las discrepancias de forma que pueden presentar. Se considera como discrepancia admisible la cota de distancia de dos planos geomtricos entre los cuales debe hallarse la superficie real o prctica.

Fig. 8: Discrepancias de forma en superficies de piezas. a) Desigualdades en una superficie plana; b) Falta de redondez en una superficie cilndrica; c) Falta de cilindrez de la superficie de un cilindro; d) Falta de rectitud de una superficie cnica.

La exactitud de forma de una superficie cilndrica se determina por la falta de redondez - es decir la discrepancia entre la forma de su seccin transversal y la forma geomtrica circular - y por su falta de cilindres es decir, por la discrepancia entre la forma cilndrica real y la forma geomtrica del cilindro circular. Como discrepancia admisible de la forma de la seccin transversal (falta de redondez) se toma la diferencia de dimetros entre las dos circunferencia entre las cuales tiene que estar comprendida la seccin transversal real. Como tolerancia de forma por lo que respecta a la falta de cilindres admisible se toma la diferencia de dimetros de los dos cilindros geomtricos entre los que tiene que estar comprendido el cilindro real. En las superficies cnicos se distinguen, anlogamente a lo dicho para las superficies cilndricas, la falta de redondez, como discrepancia de la seccin transversal con respecto a la forma geomtrica circular, y la discrepancia con la forma geomtricamente cnica.

Las discrepancias con el cono geomtrico vienen producidas por generatrices no rectas. Discrepancias de forma pueden producirse tanto en los cilindros exteriores e interiores como en los conos exteriores e interiores.

Si un dibujo de pieza no contiene datos limitativos especiales respecto a las discrepancias de forma, quiere ello decir que son admisibles diferencias de forma que pueden alcanzar la magnitud exigida en la pieza para las tolerancias de medidas. Si se exigen discrepancias de forma menores que la magnitud de la tolerancia de medidas, tendrn que ir anotadas en el plano las discrepancias de forma admisibles, mediante datos especiales de tolerancia. Las tolerancias de forma se consignan en el plano mediante palabras o con smbolos.

8.-RUGOSIDADES EN LAS SUPERFICIES DE LAS PIEZAS

La finura de aspecto de una superficie viene determinada por las irregularidades de stas (generalmente slo reconocibles al microscopio) que proceden de un mecanizado de la pieza.

La verificacin de la finura de aspecto de una idea de la calidad superficial (es decir de la aspereza) de la superficie. La media para la magnitud de la aspereza es la profundidad de las rugosidades. Mediante aparatos verificadores de superficies se determina la medicin de la profundidad de rugosidades la cual tiene que mantenerse dentro de lmites fijados.

Fig. 11: Profundidad de rugosidad de una superficie (unidad de medida = 0.001 mm.)Fig. 10: Aspecto fino de una superficie conseguida mediante arranque de viruta.Fig. 9: Aspecto basto y aspecto fino de una superficie.

Figs. 12 y 13: Parte portante de una superficie exterior. Se considera como superficie portante (Ft ) la suma de las porciones de superficie que tienen contacto con un campo geomtrico de referencia (Lb) y como parte o porcin portante (ta) la relacin de la superficie portante (Ft ) al campo de referencia (Lb) en %

Fig. 13, Ejemplo: Indicacin en un plano dela profundidad de aspereza de una biela GG 18; taladros: torneado fino; superficies laterales: esmerilado plano.

Al montar piezas se presentan o bien superficies de asiento o bien superficies de deslizamaiento (T 17,2). En las superficies de asiento (superficies de unin en forma de superficies de enlace, de sustentacin o de ajuste as como superficies de junta estanca) se considera la adaptacin mutua de las superficies, en general, con una proporcin del 10%. Mediante la fatiga del apoyo y las fuerzas de unin en las superficies montadas se deforman las puntas de las asperezas de tal modo que aumenta el contacto de las superficies. Valindose de un trabajo de afinado conveniente (rascado1 ), rectificado fino, rectificado planetario y vaciado o lamido) pueden aumentar las porciones de superficie portante hasta un 80%. Con el nombre de parte de superficie portante se denominan las partes de una superficie que tocaran a un plano geomtrico. La parte o porcin portante se fija en un aparato medidor de partes portantes.

En el caso de superficies de deslizamiento se limita la profundidad de aspereza con objeto de mantener tan pequeo como sea posible el desgaste inicial de las partes en movimiento. Se entiende por desgaste inicial el aplanamiento y arranque de las puntas de la aspereza al producirse el deslizamiento en el perodo inicial. Cuando el desgaste inicial es demasiado grande se presenta el peligro de que el acoplamiento de las piezas resulte al cabo de muy poco tiempo, incapaz para proporcionar un buen funcionamiento.

TABLA 1Profundidad de rugosidad (en m) en relacin con las exigencias de funcionamiento

Calidad superior0,16 0,25 0,4Asientos de movimiento y de presin muy fuertemente cargados, superficies de junta (sin material obturador) para alta presin de junta.

0,16 1,0 1,6Asientos de movimiento fuertemente cargados, superficies de dientes, superficies de junta (sin material obturador) para reducidas presiones de junta.

Alta Calidad

2,5 4,0 6,0Asientos de movimiento y de reposo con carga normal, superficies de piezas constructivas cargadas de modo permanente.

Calidad media10 16 25Asientos de movimiento y de reposo dbilmente cargados, superficies de acoplamiento para uniones de posic. exacta, superfs. de junta con material obturador.

Calidad baja40 63 100Superficies de unin en grandes piezas constructivas, superficies atornilladas no cargadas.

9.-POSICIONES DE SUPERFICIES CUANDO STAS SON DE LA MISMA CLASE

Se designa como discrepancia de posicin a las discrepancias con respecto a la disposicin fijada para dos superficies en el espacio (posicin o situacin terica). Se entiende por tolerancias de posicin los lmites indicados numricamente para la discrepancia de posicin con respecto a la posicin prevista.Fig. 14: Posiciones de superficies planas. a, falta de paralelismo de superficies planas; b, discrepancias en cuanto al ngulo recto que deben formar; c, discrepancias en cuanto a inclinacin

Posiciones de superficies planas

1.-Paralelismo de dos superficies planas (superficies exteriores e interiores). La discrepancia respecto a esta posicin relativa se llama falta de paralelismo.

2.-Perpendicularidad de dos superficies planas. La discrepancia con respecto a esta posicin se llama falta de perpendicularidad.

3.-Inclinacin de una superficie con respecto a otra. La discrepancia respecto a la inclinacin terica se llama discrepancia en inclinacin.

Fig. 15: posicin de superficies en el caso de superficies cilndricas coaxiales. a, posicin correcta de las superficies; b, superficies cilndricas con el eje desplazado; c, superficies cilndricas llevadas a tener un eje comn.

Posiciones de superficies cilndricas2

1.-Concentricidad de dos superficies cilndricas. Para esta posicin de las superficies se exige que tengan un eje comn (coaxialidad). Las discrepancias respecto a esta posicin de las superficies se designan como excentricidad o falta de coaxialidad. La excentricidad es por lo tanto una discrepancia de los ejes de los cilindros con respecto al eje terico prescrito.

Fig. 16, Coaxialidad de superficies cilndricas. a, superficies exteriores; b, superficies interiores

La coaxialidad considerada como relacin de posicin entre dos o ms superficies cilndricas se presenta tanto para superficies exteriores o interiores como tambin entre las primeras y las segundas. Esta relacin de posicin se tiene tambin aun cuando las superficies cilndricas no se toquen directamente entre s o no desemboquen la una en la otra. Cuando se trata de superficies interiores dispuestas una tras otra se habla de alineacin de superficies. (Fig. 16).

2.-Paralelismo de dos superficies cilndricas. Las discrepancias de posicin en este caso se llaman falta de paralelismo de las superficies o tambin falta de paralelismo de sus ejes.

Esta discrepancia de posicin se presenta tambin entre dos o ms superficies cilndricas exteriores o interiores y entre superficies exteriores e interiores. (Fig. 17).

La falta de paralelismo es la discrepancia de posicin con respecto a la posicin de los ejes tericos, dentro de la cual deben estar dispuestos los ejes reales. La posicin del eje terico est determinada por medio de dos planos paralelos situados a la distancia de los ejes y otro tercer plano perpendicular a ambos. (Fig. 18)Fig. 17: Posicin paralela de ejes en superficies cilndricas. a, superficies exteriores; b, superficies interiores; c, superficies exteriores e interioresFig. 18, discrepancias respecto a la posicin paralela de los ejes. a, determinacin exenta de error en la posicin de los ejes; b, desplazamiento paralelo de ejes; c, desviacin de eje en uno slo de los planos; d, desviacin en ambos planos3

Fig. 19: Defecto de Fig. 20, posicin angular de superficies cilndricas. a, superficies cilndri-perpendicularidad cas exteriores; b, superficies cilndricas exteriores; c, posicin cruzada de superficies cilndricas interiores

3.-Perpendicularidad de dos superficies cilndricas. Las discrepancias respecto a esta posicin de las superficies se llama falta de perpendicularidad (Fig. 19).Segn sea el sistema de verificacin, vendr dada o bien la tolerancia angular o bien la de medida.

La perpendicularidad entre superficies cilndricas se presenta para superficies exteriores o interiores (Figs. 20 a y b). Si los ejes dispuestos en forma angular uno respecto a otro tienen un plano comn, los ejes se cortarn.

Se habla de ejes que se cruzan cuando los ejes estn situados en dos planos paralelos (Fig. 20 c).

CAPITULO VMONTAJE DE DIFERENTES ELEMENTOS DE MAQUINAS

1.-MONTAJE DE UN MECANISMO DE TORNILLO SIN FIN

Los rboles de las ruedas helicoidales tienen como superficies de ajuste, las superficies de ajuste de la rueda y las de las ranuras de ajuste (chaveteros) para las chavetas de ajuste as como las espigas roscadas para tuercas ranuradas. En los extremos del rbol de la rueda estn las superficies de ajuste para los soportes de los citados rboles. Las superficies referidas entre s son sometidas a verificacin.

B)A)Fig. 21, verificacin de las superficies funcionales referidas en cuanto a posicin, en el rbol de la rueda helicoidal. a, superficies funcionales en el rbol de la rueda helicoidal; a, a, superficies de ajuste de los soportes = centradas con c; b superficies de las roscas; b, = a escuadra coaxiales y centradas con c; b, verificacin de la posicin de superficies en el banco de ensayos. Verificacin de las superficies de ajuste: a y a, (superficies de apoyo sobre prismas); c comprobar el movimiento redondo respecto a a y a, ; comprobacin de la posicin a escuadra de b y b, con c; d, comprobacin de su posicin centrada respecto a c, por el procedimiento de inversin.

Las ruedas helicoidales tienen, para que puedan ser soportadas, taladro y chaveteros con superficies de ajuste as como superficies laterales de tope o apoyo para tuercas ranuradas. Las superficies del dentado estn referidas, en posicin, a estas otras. El ajuste de la rueda sobre el rbol es por lo general un ajuste de entrada suave segn H7/j6, y la chaveta de ajuste en el chavetero de la rueda 18/h18.

Fig. 22, Verificacin de las superficies fun-Fig. 23, Rueda helicoidal con corona y cuerpofuncionales referidas en posicin de la rue-de la rueda separadosda helicoidal. a, superficies funcionales en la rueda helicoidal. Superficies de ajuste de la rueda: a superficie de ajuste del rbol centrada con a; d. superficies de ajuste del chavetero centrada con a y paralela a ella; b, la verifi-cacin de la posicin de superficies se realiza en el banco de pruebas

Las ruedas grandes se construyen a base de corona y cuerpo de rueda. La corona de la rueda se cala sobre el cuerpo con asiento a presin, segn H7/s6 y se taladra o atornilla con l. El dentado se realiza en la corona una vez terminada de montar. (Fig. 23)Tolerancias de fabricacin de las piezas motrices

Las piezas motrices para mecanismos de tornillo sin fin se fabrican de tal modo que las masas que estn en relacin al engranar las piezas motrices, tengan la exactitud exigida.

En un mecanismo de gran potencia se exigen, por ejemplo, las siguientes tolerancias de acabado: En los tornillos sin fin (hasta 70 ): tolerancia para el dimetro de los flancos, tolerancia para el ngulo de los flancos, tolerancia de centrado del cilindro de los flancos de acuerdo con la figura 24.

Fig. 24, tolerancias de fabricacin enFig. 25, Tolerancias de fabricacin en la ruedael tornillo sin finhelicoidala, dimetro de los flancos dm1 = + 0,08 mm.a, dimetro de la circunferencia primitiva: d0 =b, ngulo flancos = + 5 minutos de ngulo,= + 0,08 mm, b centrado del cilindro divisorc, cilindro de los flancos, centrados = + 0,05 mmrespecto al taladro de la rueda = 0.06 mme inclinacin = + 0,08 mm en 100 mm.

En ruedas helicoidales hasta 200 de dimetro de la circunferencia primitiva: vase en la figura 25, la tolerancia para ese dimetro, la diferencia de inclinacin entre flanco del tornillo y flanco de la rueda y la tolerancia de centrado de la circunferencia, primitiva respecto al taladro de las ruedas.

Las piezas motrices dispuestas una sobre otra sin juego, tendrn que encontrarse con la exigida posicin recproca de los ejes.

Verificacin de la posicin de montaje

La rueda helicoidal montada queda determinada en cuanto a posicin por el tornillo sin fin fijo. La rueda montada es llevada por lo tanto a su posicin correcta respecto al tornillo, es decir, o bien a su posicin correcta al tornillo, es decir, o bien a su posicin centrada con el tornillo o bien a la posicin correspondiente a la impresin de contacto exigida.

Con objeto de poder juzgar sobre el funcionamiento definitivo del mecanismo de tornillo sin fin, se analizan las piezas del mecanismo despus de una conveniente prueba de funcionamiento. De las impresiones en los flancos se sacan consecuencias sobre el correcto o incorrecto comportamiento de las piezas que engranan.

Indicaciones para el trabajo: Montaje de ruedas helicoidales

1.-Montar la rueda helicoidal, sin ladeo alguno, sobre el rbol motor2.-Montar la rueda helicoidal con el rbol correspondiente, sin ladeo3.-Despus de montar la rueda en su sitio ajustarla sobre el centro de tornillo, siempre que el modo de proceder en el montaje no venga determinado por instrucciones especiales4.-Montar la rueda helicoidal segn instrucciones de montaje y ajustarla de acuerdo con la impresin de contacto dada.

2.-MONTAJE DE ACOPLAMIENTOS

Misin y formas de los acoplamientos

Frecuentemente se presenta el problema de transmitir movimientos de giro y fuerzas (momentos de giro) de un rbol motor a otro situado coaxialamente con l.

Los extremos de los rboles en cuestin se unen entre s en este caso mediante acoplamientos. Para esta unin se dotan de discos o platos de acoplamiento los extremos de los rboles. Del disco o plato de acoplamiento del eje motriz se transmite el momento de giro mediante piezas adecuadas de transmisin al disco o plato del rbol arrastrado.

Fig. 27: Acoplamiento con pernos de acero (elstico para el movimiento de giro).Fig. 26: Mecanismo de acoplamiento entre motor y caja de engranajes. K1, acoplamiento entre el motor de accionamiento M y la caja de engranajes G; K2 , acoplamiento entre los engranajes y la mquina operadora; W1 , rbol movido (caja de engranajes) ; W2 , rbol de accionamiento (de la mquina); S1 plato de acoplamiento del rbol W1 , S2, plato de acoplamiento del rbol W2 .

Fig. 28, ejemplo de montaje: a, disco de acoplamiento 1 con rbol 2; b, superficies funcionales con posicin referida; a a, = superficies cnicas centradas con c y d; b b, = superficies de ajuste de las roscas centradas con a y con a, ; c = superficie de ajuste para el rodamiento delantero, centrada con a; d = superficie de ajuste para el rodamiento posterior, centrada con c.

Problema de montaje : Montar y atornillar un disco de acoplamiento con ajuste cnico sobre un rbol; verificar la posicin de montaje.En el cabezal de una mquina herramienta va acoplado, mediante bridas, el motor de accionamiento. El rbol de motor est unido mediante un acoplamiento con el rbol, dispuesto coaxialmente, del tren de engranajes, del cual, a travs de un rbol intermedio, recibe el husillo principal su accionamiento. El acoplamiento es de giro elstico en virtud de los pernos transmisores del esfuerzo que van envueltos en manguitos de goma para el arrastre del contradisco (fig. 27). Por este medio queda garantizada una transmisin del momento de giro exenta de choque.Clases de acoplamientos

Un acoplamiento consta de dos partes, que son: una la parte motriz y otra la movida o arrastrada. Segn sea la clase de unin de estas dos mitades se distingue entre acoplamientos rgidos o acoplamientos compensadores. Los acoplamientos unidos rgidamente (Fig. 29) no pueden seguir los defectos de los ejes. Los acoplamientos compensadores se construyen en forma articulada, en forma para la elstica rotacin, o en forma articulada, en forma para la elstica rotacin, o en forma articulada y de giro elstico y hacen posible una compensacin hasta de 6o de ngulo de torsin y de desplazamiento angular (Fig. 30). Para economa de sitio se acoplan piezas motrices con nicamente un disco de acoplamiento. (Fig. 28).Montado transversalmenteMontado longitudinalmenteMontado transversalmenteAcoplamiento de carcasa o de envoltura DIN 115Acoplamiento de discos o de platos DIN 116 (con entrante y saliente)Acoplamiento de discos o de platos DIN 116

Fig. 29, Acoplamientos rgidosFig. 30. Semiacoplamienos acoplados a piezas motrices, a) acoplado con polea para correa plana; b) acoplado con rueda frontal; c) acoplado con polea para correa trapecial; d) acoplado con rueda cnica; e) acoplado con volante; f) acoplado con rueda para cadena.

TABLA 2Acoplamientos articulados

DesignacinModo de actuarElementos transmisores

Acoplamiento de cadenaLos platos de acoplamiento tienen dientes para cadena y son abrazados por una cadenaCadenas dobles cerradas sobre s mismas.

Acoplamiento de dientes arqueadosEn los extremos de los rboles hay unos manguitos de acoplamiento con dientes arqueados. Estos dientes engranan en el dentado interior de los casquillos de acoplamiento firmemente unidos.Dientes exteriores en forma de arco en caja de acoplamiento e interiores en casquillo de acoplamiento.

En un acoplamiento no embragable los extremos de los ejes permanecen unidos entre s, mientras que en los embragables la unin de las piezas motrices pueden deshacerse mediante la operacin de desembrague.

TABLA 3Acoplamientos elsticos para la rotacin

DesignacinModo de funcionarElementos transmisores

Acoplamiento, de ForstDelgadas clavijas de acero dispuestas de modo fijo en una de las mitades del acoplamiento se introducen en taladros de que va provista la otra mitad del acoplamiento.Clavijas flexibles de acero.

Acoplamiento elstico de garras o uasLas garras, o uas, del acoplamiento encajan en aberturas del contradisco. Las superficies de tope estn constituidas por tacos de goma.Garras o uas de acoplamiento y tacos de goma como superficie de tope

Acoplamiento elstico de pernosPernos de acero con casquillos de goma encajan en taladros del contradisco.Pernos de acero con casquillos de goma.

Acoplamiento PerflexLos discos de acoplamiento van unidos circunferencialmente por medio de un bandaje de goma.El bandaje de goma sujetadfo mediante anillos de presin

Fig. 31: Acoplamiento articulado para rotacin elstica

3.-MONTAJE DE PIEZAS CON SUPERFICIES DE DESLIZAMIENTO

El montaje y la verificacin de piezas deslizantes exige generalmente a causa de la variedad de tipos de las vas de deslizamiento y de las distintas longitudes que pueden tener, importantes trabajos de rasqueteado, ajuste y verificacin, que presuponen los necesarios conocimientos tcnicos.

En el montaje hay que perfeccionar la calidad de la forma en las superficies de las vas y la calidad de su posicin, de tal modo que con la gua se obtenga la exigida precisin en el movimiento. Por lo general hay que realizar importantes trabajos de rasqueteado. Las piezas difciles de manejar deben ser dispuestas en una postura de trabajo cmoda.

La calidad de rasqueteado se traduce en exactitud de montaje

Las piezas que se rasquetean son siempre de hierro fundido. El rasqueteado tiene su lmite en el hierro fundido con dureza Brinell de 200 kg/cm2. Para el rasqueteado se trabajan previamente las superficies mediante acepillado o fresado de acabado. Las rayas de mecanizado que se producen en el trabajo previo se eliminan con el rasqueteado.

TABLA 4.- Calidad del trabajo de vas de deslizamiento rasqueteado

Trabajo de rasqueteadoNmero de puntos portantesNmeros de pasadas de rasqueteadoProfundidad de la virutaAplicacin

Repasado2--33 a 5 pasadas0,03 mmSuperficies de ensamble y apoyo

Rasquetea-do basto356 a 8 pasadas0,01 mmSuperficies de ensamble y apoyo

Rasquetea-do de afino6810 a 12 pasadas0,01 mmVas para mquinas herramientas con exactitud normal de trabajo. Vas de deslizamiento grandes y anchas en construccin de grandes mquinas herramientas.

Rasquetea-do fino101414 a 18 pasadas0,005 mmVas para mquinas herramientas con gran exactitud de trabajo. Mquinas herramientas de tipo medio tales como tornos, fresadoras y mquinas de rectificado cilndrico y plano.

Rasquetea-do muy fino1420Ms de 20 pasadas0,005 mmVas gran calidad. Mq. Para mecanizado fino como tornos y taladros de precisin, mq. De taladrar plantillas, rectificadoras de roscas, mq. Pequeas para esmerilado cilndrico y plano.

Mediante el subsiguiente rasqueteado de puntos se eliminan las protuberancias todava existentes. Despus de cada pasada de rasqueteado se cambia la direccin de trabajo. Cuando no se aprecia ya a la vista prominencia alguna; se hacen visibles las que pudieran existir por medio de entintado, o prueba de contacto por marmoleado. Con el nmero de las pasadas de rasqueteado aumenta el nmero de puntos portantes. La calidad del trabajo de rasqueteado queda determinada por el nmero de puntos portantes que se hayan conseguido.

4.-MONTAJE ESTANCO DE PIEZAS QUE SE MUEVEN EN LNEA RECTA

Misin de los mecanismos de mbolo

Las piezas dotadas de movimiento rectilneo deslizan aqu con sus superficies metidas dentro de otras. Una pieza se mueve y la otra est en reposo. Se presenta el problema de montar la pieza deslizante dentro de la pieza en reposo, de modo que se constituya una junta estanca mediante utilizacin de elementos obturadores.

Fig. 32: Accionamiento hidrulico de la mesa de una cepilladora tangencial. 1, cilindro; 2, varilla del mbolo; 3, mesa; 4, conducto de presin; 5, conducto de retorno; 6, palanca de mando; 7, mecanismo de accionamiento (distribucin), 8, eje de maniobra; 9, mecanismo de aceite; 10, disco de ajuste; 11, mecanismo de correas trapeciales; 12, motor.

Fig. 33: Cilindro de presin para el accionamiento de la mesa

Fig. 34, Superficies funcionales (superficies de deslizamiento, de ajuste y de tope o apoyo) de las piezas motrices

Ejemplo de montaje: Una mesa de mquina ha de moverse sobre la bancada con movimiento de vaivn producido por un mecanismo hidrulico de mbolo. El movimiento del mbolo se transmite a la mesa de la mquina mediante la varilla del mbolo (Fig. 33) (mecanismos de mbolo para movimiento de mesa).

El extremo libre del vstago del mbolo (o varilla del mbolo) est unido a la mesa de la mquina mediante un soporte. El otro extremo de la varilla va unido al mbolo movido por aceite a presin (Fig. 33).

El mecanismo de mbolo tiene dos superficies, en movimiento, que deben montarse de tal modo que obturen bien: el mbolo en el cilindro y la varilla en el punto de salida (Fig. 34). El tipo de elemento de obturacin a emplear depende sobretodo de las influencias de las muy variadas condiciones del funcionamiento en que debe trabajar el mecanismo de mbolo.

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