Resistencia y durabilidad: material, dureza, cargas y montaje

Definir el espectro de carga

Especificar par continuo, picos, arranques, inversiones y choques con su duración. Un accionamiento a 30 N·m y 300 rpm, con picos de 60 N·m e inversión cada diez segundos, no puede representarse mediante un único par medio. En 10.000 horas a 300 rpm hay 180 millones de vueltas del eje; los ciclos de cada diente requieren conocer la disposición y el tiempo realmente cargado.

La dureza no equivale a capacidad de carga

La dureza mide resistencia a la penetración local; la resistencia y la tenacidad describen otros comportamientos. Una superficie dura no compensa un núcleo inadecuado, poca profundidad endurecida, inclusiones o daños de rectificado.

La fatiga por flexión en la raíz y la fatiga superficial por picaduras se evalúan por separado. Micropicaduras, gripado, desgaste y rotura por sobrecarga tienen factores adicionales. Los valores admisibles deben corresponder al material, tratamiento y método de cálculo.

Tratamientos térmicos y conversión de dureza

El temple y revenido ajustan las propiedades del conjunto de la sección. El endurecimiento por inducción actúa localmente; importa la cobertura de la raíz. La cementación seguida de temple combina una capa dura con un núcleo más tenaz. La nitruración puede limitar deformaciones, pero exige compatibilidad entre material y capa.

Dureza superficial, dureza del núcleo y profundidad efectiva son requisitos distintos. El conversor incluye HV, HBW y escalas Rockwell; la tabla ampliada añade HRD, HR15N, HR30N, HR45N y Shore metálico HS. HS no es Shore A o D para polímeros. HK y Leeb HL quedan fuera.

Las dos tablas para acero se utilizan independientemente, sin extrapolar. Interpolar no aumenta la precisión de una medición. Capas delgadas, recubrimientos, metales no ferrosos y plásticos necesitan ensayos adecuados. ISO 18265 y SAE J417 no sustituyen la medición en la escala especificada.

Fuerzas en las dos ruedas

Para una pareja cilíndrica exterior ideal: i = z₂/z₁, n₂ = n₁/i y T₂ = iT₁. Con N·m y mm, Fₜ = 2000T₁/d_w1 = 2000T₂/d_w2. El mayor par de la rueda conducida no implica mayor fuerza de contacto.

Usando el ángulo transversal de funcionamiento α_wt y β_w: Fᵣ = Fₜ tan α_wt y |Fₐ| = Fₜ tan |β_w|. Las fuerzas de ambas ruedas son opuestas en un sistema común. El sentido axial depende de la mano de hélice y el giro. Para calcular reacciones hacen falta posiciones de apoyos. La herramienta omite rozamiento, pérdidas y factores dinámicos; no es una verificación completa de resistencia ni sirve directamente para cónicos o hipoides.

Problemas de montaje

La desalineación, la flexión del eje o la deformación de la carcasa pueden concentrar carga en un extremo. Una distancia de montaje incorrecta desplaza la huella de contacto del par cónico; comprobar solo el juego resulta insuficiente.

Revisar descentramiento, ajustes, hombros, calces, precarga, distancias, juego y huella. Una precarga excesiva genera calor; una insuficiente puede perjudicar el posicionamiento. Comprobar lubricación, contaminación y retenes. Registrar temperatura, ruido y vibración bajo carga representativa: girar libremente a mano no garantiza un contacto correcto durante el servicio.

Elegir ISO, AGMA, DIN y JIS según su alcance

ISO 6336, ANSI/AGMA 2101 y DIN 3990 abordan engranajes cilíndricos; ISO 10300 y ANSI/AGMA 2003, engranajes cónicos. DIN 3990-5 y JIS B 1755 aportan información de materiales. No mezclar libremente coeficientes y tensiones admisibles de distintos métodos.

DIN ISO 1328-1 y JIS B 1702-1 tratan precisión, no una vida garantizada. ANSI/AGMA 2008 y JIS B 1705 cubren aspectos diferentes de montaje o juego. JIS B 1759 corresponde a engranajes plásticos. Confirmar edición y aplicación; la bibliografía pública no reemplaza el texto autorizado de las normas.

Referencias