3. ÁRBOLES Y EJES:


Son elementos de transmisión de movimiento giratorio, y la diferencia entre los ejes y los árboles es que los primeros son elementos de sustentación de los órganos giratorios de la máquina y no transmiten potencia, por lo que ni están sometidos a esfuerzos de torsión.
Los árboles son elementos que transmiten potencia y sí están sometidos a esfuerzos de torsión.
Un ejemplo que puede ilustrar la diferencia entre eje y árbol son los "ejes" de los vagones de tren y los "árboles" de las ruedas de las locomotoras.

Los ejes son cilindros cuya longitud es mucho mayor en proporción que su diámetro, mientras que los árboles se diseņan de forma que su longitud sea la menor posible respecto al diámetro para soportar mejor las solicitaciones de flexión, que sumadas a las de torsión podrían dar como resultado un incremento excesivo del diámetro del árbol.
En el caso de longitudes excesivamente grandes, los árboles se diseņan con secciones anulares, resultando éstos con un peso 25% menor que los macizos y una pérdida de sólo el 6% de resistencia mecánica.

Órganos de transmisión.

Los árboles pueden ser de perfil liso o estriados, dependiendo del momento de giro a transmitir.
Los árboles lisos sin cambio de sección son fáciles de calcular, pero el caso más frecuente es que éstos presenten diferentes diámetros a lo largo de su longitud, creándose una zona de concentración de tensiones en estos cambios, llamada puntos de entalladura, que influyen notablemente en la resistencia del árbol.
Con el fin de disminuir este efecto de entalladura, se redondean los cambios de sección.

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Árbol de caja de cambios.

Otro factor a tener en cuenta a la hora de diseņar árboles es su acabado superficial, en especial para elementos sometidos a esfuerzos de fatiga, que suelen ser casi todos.
En la figura siguiente se puede observar la pérdida de resistencia a fatiga por flexión en árboles con diferentes tipos de acabado superficial.

Influencia del acabado superficial en la resistencia a fatiga de los árboles.

Otros factores que influyen en el diseņo de los árboles son la separación entre apoyos (se toma una longitud máxima de 100 veces la raíz cuadrada del diámetro del árbol) y la velocidad de giro, que ha de ser superior o inferior a la de resoncia (velocidad en la que los esfuerzos alternativos de flexión y torsión coinciden, produciendo efectos destructores).

Sección y detalle de un árbol estriado.

Cuando se requiere la transmisión de grandes momentos de giro o se montan elementos móviles (llamados cubos) en sentido longitudinal se emplean árboles estriados.
Las estrías se tallan por fresadosobre árboles de perfil liso y el número de éstas está normalizado a 6, 8 y 10 nervios para los árboles ligeros y 10, 16 y 20 para las series pesadas.

Introducción