Elementos de Máquinas

3.- CLASIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE MÁQUINAS

Los elementos de máquinas son las piezas o conjuntos constructivos básicos que, combinados entre sí, forman mecanismos y máquinas completas. Se clasifican principalmente según la función que desempeñan dentro del conjunto mecánico. Así tenemos los elementos más comunes:

a). Elementos de unión (o fijación)

Ensamblan y mantienen unidas dos o más piezas de una máquina.

• Uniones fijas (permanentes): remaches, soldaduras, adhesivos, pasadores.
• Uniones desmontables: tornillos, tuercas, pernos, chavetas, arandelas.

b). Elementos de transmisión (o transformación de movimiento)

Transmiten o modifican el movimiento y la potencia entre componentes de la máquina.

• Ejes y árboles de transmisión.
• Engranajes: rectos, cónicos, helicoidales, tornillo sin fin.
• Poleas y correas de transmisión.
• Cadenas y piñones (sprockets).
• Levas y balancines.
• Bielas, manivelas y palancas.

c). Elementos de apoyo o rodadura (soporte)

Permiten el giro o el desplazamiento de los elementos móviles con la mínima fricción posible.

• Cojinetes de deslizamiento.
• Rodamientos: de bolas, de rodillos, de agujas, cónicos.
• Guías lineales.

d). Elementos elásticos

Almacenan y liberan energía mecánica, o absorben vibraciones e impactos.

• Resortes helicoidales y muelles.
• Volantes de inercia.

e). Elementos de estanqueidad (sellado)

Evitan fugas de fluidos o el ingreso de contaminantes en componentes móviles.

• Juntas planas y juntas de perfil.
• Retenes y sellos mecánicos.
• Empaquetaduras.

f). Elementos estructurales (constitutivos)

Dan forma, soporte y rigidez general al conjunto de la máquina.

• Bancada.
• Bastidor.
• Carros móviles y soportes.

g). Elementos auxiliares

Complementan el funcionamiento del conjunto mecánico, facilitando el control o la conexión entre partes.

• Acoplamientos.
• Embragues.
• Frenos.

Los diferentes elementos de máquina cumplen siempre la misma función, aunque se empleen en los más diversos equipos. Los elementos de máquina más sencillos, tales como tornillos, pasadores cilíndricos, chavetas o juntas, están estandarizados y son fácilmente sustituibles. Los elementos de máquina más complejos, como pueden ser cojinetes, acoplamientos, engranajes o árboles, disponen de características normalizadas, como, por ejemplo, las dimensiones principales o el embridado, y son más difíciles de sustituir.

Tabla de la clasificación de Elementos de Máquinas más comunes, con sus características:

Fig. 3.0.

La comprensión de los elementos de máquinas es esencial para el diseño, el análisis y el mantenimiento de la maquinaria industrial y comercial. Estos elementos forman la base de la innovación y la utilidad en diversos sectores, abarcando desde la complejidad de la maquinaria industrial hasta la funcionalidad de los electrodomésticos cotidianos. Incluso las máquinas más complejas se construyen a partir de elementos de máquinas simples, cuya interacción armoniosa permite el funcionamiento eficaz de la maquinaria en su conjunto. Por lo tanto, el diseño y la selección adecuados de estos elementos son vitales para garantizar que una máquina funcione de manera segura y confiable durante toda su vida útil prevista.

Elementos de una transmisión rígida y flexible (Recuperado de https://youtu.be/bjd5sQdO9CI)

Pese a la gran variedad de maquinas y de mecanismos que se conocen, los elementos de máquina no constituyen en si, un número muy grande de órganos distintos; Estos pueden tomar las mas diversas características en lo que concierne a su forma y a sus dimensiones, pero muchos se asemejan entre si porque cumplen una igual función dentro del conjunto.

Por otro lado existen elementos de maquina de aplicación especial, para determinados tipos de máquinas, generalmente tratados por disciplinas especializadas, tales como: ganchos, trinquetes, cangilones, en aparatos de elevación y de transporte; émbolos, válvulas, cigueñales, levas, balancines, rotores de turbinas, en motores térmicos; husillos, torres, carros, bancadas, en máquinas herramientas; rejas o discos de arado, zarandas, en maquinas agrícolas, etc.

Con este reducido número de elementos pueden armarse la innumerable cantidad de máquinas diferentes que existen.

Ejemplo de la integración de los elementos de máquinas.

3.1.- Clasificación complementaria: por tecnología empleada.

Según la tecnología a la que cada uno de estos elementos puede formar parte, podemos distinguir:

• Mecánicos.- Son las piezas de metal o de otros materiales que constituyen los elementos de la máquina, podemos diferenciar:
• Elementos mecánicos constitutivos: son los elementos que forman la estructura y forma de la maquina,como La Bancada, Bastidor, Soportes, Carros móviles etc.
• Elementos de unión: son los que unen los distintos elementos de la maquina, como los Elementos de unión fija, que dan lugar a una unión que una vez realizada no puede ser deshecha (Remache, Soldadura) y los Elementos de unión desmontable, que dan lugar a uniones que pueden ser desmontadas en un momento dado (Tornillo, Pasado,r Grapa, Presilla).
• Elementos de transmisión: son los que trasmiten el movimiento y lo regulan o modifican según el caso (Árboles de transmisión, Engranaje, Husillo, Cadenas y correas de transmisión, y Balancín)
• Elementos de pivotar y rodadura: son los elementos que permiten el giro deslizamiento o pivotaje de los elementos móviles, sin demasiado desgaste ni producción de calor (Cojinete, Rodamiento, y Resbaladera)
• Neumáticos.- Son los elementos que funcionan o hacen funcionar o regulan por aire comprimido:, como las Válvulas, Cilindros neumáticos, Turbinas neumáticas.

• Hidráulicos.- Son los elementos que funcionan hacen funcionar o regulas la circulación de un liquido, normalmente aceite hidráulico, como las Válvulas hidráulicas, Cilindro hidráulico

• Eléctricos.- Son los elementos que se basan en la tecnología eléctrica, y que podríamos dividir:
  • Generadores de movimiento: son los que alimentándose por una corriente eléctrica dan lugar a un movimiento mecánico (Motores: que dan lugar a un movimiento giratorio, Solenoides: que dan lugar a un movimiento lineal, de longitud limitada)
  • De control y maniobra, que permiten la regulación de otros elementos eléctricos (Pulsador, Interruptor, Conmutador, Relé, Contactor)
• Electrónicos.- Como los sensores, que permiten controlar a la máquina.

3.2.- Componentes y sistemas.

Los elementos de máquinas tales como roblones, chavetas, poleas, resortes, engranajes, etc. son partes constitutivas de distintos mecanismos, que cumplen distintas funciones en éste último, ya sea de unión entre las piezas, de soporte de órganos en movimiento, de transmisión del movimiento, etc. Por tal motivo están expuestos a solicitaciones de distinta índole, principalmente mecánicas, como esfuerzos, choques, rozamientos, deformaciones, etc. por lo que deben cumplir con distintos requisitos técnicos a los efectos de soportar estas exigencias y lograr el comportamiento lo más eficiente del mecanismo. Deben por lo tanto ser calculados de acuerdo a principios teóricos y experimentales de la mecánica. Los mismos deben tener suficiente resistencia y duración funcionando con el menor desgaste y reparación posibles y cumplir su finalidad con el costo mínimo de fabricación y mantenimiento. Pueden agruparse los mismos como elementos “activos”, que son aquellos que transmiten movimiento (poleas, ruedas dentadas, etc.) y “pasivos” los que tienen como misión soportar, sujetar o guiar los anteriores (roblones, cuñas, tornillos, etc.)

3.3.- Ejemplo de algunos Elementos de Máquinas Mecánicos:

Fig. 3.1.- Diferentes tipos de engranajes.

Fig. 3.2.- Diferentes tipos de correas y poleas, así como tensores y otros elementos complementarios.

Fig. 3.3.- Diferentes tipos de cadenas y otros elementos complementarios.

Fig. 3.4.- Diferentes tipos de acoplamientos.