Eje (mecánica)

Un eje, en mecánica, es un eje central para una rueda o engranaje giratorio. En los vehículos de ruedas, el eje puede estar fijado a las ruedas, girando con ellas, o fijado al vehículo, con las ruedas girando alrededor del eje. En el primer caso, se prevén cojinetes o casquillos en los puntos de montaje donde se apoya el eje. En el último caso, un cojinete o buje se asienta dentro de un orificio central en la rueda para permitir que la rueda o el engranaje giren alrededor del eje. A veces, especialmente en las bicicletas, este último tipo de eje se denomina husillo.

Terminología

En automóviles y camiones, varios sentidos de la palabra eje ocurren en el uso casual, refiriéndose al eje en sí, su carcasa o simplemente a cualquier par de ruedas transversales. Estrictamente hablando, un eje que gira con la rueda, ya sea atornillado o estriado en relación fija con ella, se denomina eje o semieje. Sin embargo, en un uso más flexible, un conjunto completo que incluye la carcasa del eje circundante (típicamente una fundición) también se denomina eje.

Un sentido aún más amplio (algo figurativo) de la palabra se refiere a cada par de ruedas paralelas en lados opuestos de un vehículo, independientemente de su conexión mecánica entre sí y con el chasis o la carrocería del vehículo. Por lo tanto, los pares transversales de ruedas en una suspensión independiente pueden denominarse eje en algunos contextos. Esta definición muy vaga de "eje" se usa a menudo para evaluar las carreteras de peaje o los impuestos sobre los vehículos, y se toma como un indicador aproximado de la capacidad de carga total de un vehículo y su potencial para causar desgaste o daños en las superficies de las carreteras.

Ejes de vehículos

Los ejes son un componente integral de la mayoría de los vehículos de ruedas prácticos. En un sistema de suspensión de eje dinámico, los ejes sirven para transmitir el par motor a la rueda, así como para mantener la posición de las ruedas entre sí y con respecto a la carrocería del vehículo. Los ejes en este sistema también deben soportar el peso del vehículo más cualquier carga. Un eje no motriz, como el eje de la viga delantera en camiones pesados ​​y algunas camionetas y camionetas livianas con tracción en dos ruedas, no tendrá eje y solo sirve como componente de suspensión y dirección. Por el contrario, muchos automóviles con tracción delantera tienen un eje trasero sólido.

En otros tipos de sistemas de suspensión, los ejes sirven únicamente para transmitir el par motor a las ruedas; la posición y el ángulo de los cubos de las ruedas es una función independiente del sistema de suspensión. Esto es típico de las suspensiones independientes que se encuentran en la mayoría de los automóviles y SUV más nuevos, y en la parte delantera de muchas camionetas livianas. Estos sistemas todavía tienen diferenciales, pero no tendrán tubos de alojamiento de eje adjuntos. Pueden estar unidos al bastidor o carrocería del vehículo, o ser parte integral de un transeje. Los semiejes (generalmente del tipo de velocidad constante) luego transmiten el par motor a las ruedas. Al igual que un sistema de eje completamente flotante, los ejes de transmisión en un sistema de suspensión independiente de tracción delantera no soportan ningún peso del vehículo.

Características estructurales y diseño.

Un eje recto es un solo eje rígido que conecta una rueda en el lado izquierdo del vehículo con una rueda en el lado derecho. El eje de giro fijado por el eje es común a ambas ruedas. Tal diseño puede mantener estables las posiciones de las ruedas bajo fuertes esfuerzos y, por lo tanto, puede soportar cargas pesadas. Los ejes rectos se utilizan en trenes (es decir, locomotoras y vagones de ferrocarril), para los ejes traseros de camiones comerciales y en vehículos todoterreno de servicio pesado. El eje se puede proteger opcionalmente y reforzar aún más encerrando la longitud del eje en una carcasa.

En los diseños de eje dividido, la rueda de cada lado está unida a un eje separado. Los turismos modernos tienen ejes motrices divididos. En algunos diseños, esto permite la suspensión independiente de las ruedas izquierda y derecha y, por lo tanto, una conducción más suave. Incluso cuando la suspensión no es independiente, los ejes divididos permiten el uso de un diferencial, lo que permite que las ruedas motrices izquierda y derecha se conduzcan a diferentes velocidades a medida que el automóvil gira, mejorando la tracción y prolongando la vida útil de los neumáticos.

Un eje tándem es un grupo de dos o más ejes situados juntos. Los diseños de camiones utilizan una configuración de este tipo para proporcionar una mayor capacidad de peso que un solo eje. Los semirremolques suelen tener un eje tándem en la parte trasera.

Los ejes generalmente están hechos de acero SAE grado 41xx o acero SAE grado 10xx. El acero SAE grado 41xx se conoce comúnmente como "acero al cromo-molibdeno" (o "cromo-molibdeno"), mientras que el acero SAE grado 10xx se conoce como "acero al carbono". Las principales diferencias entre los dos son que el acero al cromo-molibdeno es significativamente más resistente a la flexión o rotura, y es muy difícil de soldar con herramientas que normalmente se encuentran fuera de un taller de soldadura profesional.

Eje motriz

Un eje que es impulsado por el motor o el motor primario se llama eje motriz.

Los automóviles modernos con tracción delantera generalmente combinan la transmisión (caja de cambios y diferencial) y el eje delantero en una sola unidad llamada transeje. El eje motriz es un eje dividido con un diferencial y juntas universales entre los dos semiejes. Cada medio eje se conecta a la rueda mediante el uso de una junta de velocidad constante (CV) que permite que el conjunto de la rueda se mueva libremente verticalmente, así como pivote al realizar giros.

En los automóviles y camiones con tracción trasera, el motor hace girar un eje de transmisión (también llamado eje propulsor o eje de cola) que transmite la fuerza de rotación a un eje de transmisión en la parte trasera del vehículo. El eje motriz puede ser un eje vivo, pero los automóviles modernos con tracción trasera generalmente usan un eje dividido con diferencial. En este caso, un semieje o semieje conecta el diferencial con la rueda trasera izquierda, un segundo semieje hace lo propio con la rueda trasera derecha; así los dos semiejes y el diferencial constituyen el eje trasero. El eje motriz delantero proporciona la fuerza para impulsar el camión. De hecho, solo una rueda de ese eje mueve el camión y el remolque por la carretera.

Algunos diseños de vehículos simples, como los karts de recreo, pueden tener una sola rueda motriz donde el eje motriz es un eje dividido con solo uno de los dos ejes impulsados ​​por el motor, o tener ambas ruedas conectadas a un eje sin diferencial. (carreras de karts). Sin embargo, otros karts también tienen dos ruedas motrices traseras.

Eje elevable

Algunos camiones de volteo y remolques pueden configurarse con un eje de elevación (también conocido como eje de elevación por aire o eje de caída), que puede elevarse o bajarse mecánicamente. El eje se baja para aumentar la capacidad de peso o para distribuir el peso de la carga sobre más ruedas, por ejemplo, para cruzar un puente de peso restringido. Cuando no se necesita, el eje se levanta del suelo para evitar el desgaste de los neumáticos y el eje, y para aumentar la tracción en las ruedas restantes. Levantar un eje también alivia el roce lateral del eje adicional en giros muy cerrados, lo que permite que el vehículo gire más fácilmente. En algunas situaciones, es necesario eliminar la presión del eje adicional para que el vehículo complete un giro.

Varios fabricantes ofrecen transporte aéreo controlado por computadora, de modo que los ejes muertos se bajan automáticamente cuando el eje principal alcanza su límite de peso. Los ejes muertos aún se pueden levantar presionando un botón si es necesario, para una mejor maniobrabilidad.

Los ejes elevables estaban en uso a principios de la década de 1940. Inicialmente, el eje fue levantado por un dispositivo mecánico. Pronto, el sistema hidráulico reemplazó el sistema de elevación mecánica. Uno de los primeros fabricantes fue Zetterbergs, ubicado en Östervåla, Suecia. Su marca era Zeta-lyften.

El eje motriz tándem elevable fue inventado en 1957 por el fabricante finlandés de camiones Vanajan Autotehdas, una empresa que comparte la historia con Sisu Auto.

Totalmente flotante frente a semiflotante

Un eje totalmente flotante lleva el peso del vehículo sobre la carcasa del eje, no sobre los semiejes; solo sirven para transmitir par desde el diferencial a las ruedas. Ellos "flotan" dentro de un conjunto que soporta el peso del vehículo. Por lo tanto, la única tensión que debe soportar es el par (no la fuerza de flexión lateral). Los semiejes completamente flotantes se retienen mediante una brida atornillada al cubo, mientras que el cubo y los cojinetes se retienen en el husillo mediante una tuerca grande. Por el contrario, un diseño semiflotante lleva el peso del vehículo sobre el eje mismo; hay un solo cojinete al final de la carcasa del eje que transporta la carga del eje y a través del cual gira el eje. Para ser "semi-flotantes", los semiejes deben poder "flotar" en la carcasa, los cojinetes y los sellos y no estar sujetos a "empuje" axial. y/o precarga del rodamiento. Los cojinetes de agujas y los sellos de labios separados se usan en ejes semiflotantes con el eje retenido en la carcasa en sus extremos internos, generalmente con "clips en C", que son arandelas endurecidas de 3/4 de vuelta que se deslizan en las ranuras maquinadas en el extremo interno del y retenidos en/por rebajes en los engranajes laterales del portadiferencial que a su vez están retenidos por el piñón del diferencial o el eje del "engranaje de araña". Un verdadero conjunto de eje semiflotante no impone cargas laterales sobre los tubos de la carcasa del eje o los semiejes. que son arandelas endurecidas de 3/4 de vuelta que se deslizan en las ranuras mecanizadas en el extremo interior de los ejes y retenidas en/por huecos en los engranajes laterales del portadiferencial que a su vez están retenidos por el piñón del diferencial o el eje del "engranaje de araña". Un verdadero conjunto de eje semiflotante no impone cargas laterales sobre los tubos de la carcasa del eje o los semiejes. que son arandelas endurecidas de 3/4 de vuelta que se deslizan en las ranuras mecanizadas en el extremo interior de los ejes y retenidas en/por huecos en los engranajes laterales del portadiferencial que a su vez están retenidos por el piñón del diferencial o el eje del "engranaje de araña". Un verdadero conjunto de eje semiflotante no impone cargas laterales sobre los tubos de la carcasa del eje o los semiejes.

Los ejes que se presionan en rodamientos de bolas o de rodillos cónicos que a su vez se retienen en/sobre las carcasas del eje con bridas, pernos y tuercas no "flotan" y ejercen cargas axiales sobre los cojinetes, las carcasas y solo una pequeña sección del propio eje que también lleva todas las cargas radiales.

El diseño totalmente flotante se usa típicamente en la mayoría de los camiones livianos, camiones de servicio mediano y camiones de servicio pesado de 3/4 y 1 tonelada. Hay algunas excepciones, como muchos vehículos Land-Rover y en las carreras de autos americanos desde principios de la década de 1960. El conjunto general puede soportar más peso que un conjunto de eje semiflotante o no flotante, porque los cubos tienen dos cojinetes que se desplazan sobre un eje fijo. Un eje totalmente flotante se puede identificar por un cubo que sobresale al que se atornilla la brida del semieje.

La configuración del eje semiflotante se usa comúnmente en camiones 4x4 de media tonelada y más livianos en la parte trasera. Esta configuración permite que el semieje sea el medio de propulsión y también soporte el peso del vehículo. La principal diferencia entre las configuraciones de eje totalmente flotante y semiflotante es la cantidad de cojinetes. El eje semiflotante cuenta con un solo rodamiento, mientras que el conjunto completamente flotante tiene rodamientos tanto en el interior como en el exterior del cubo de la rueda. La otra diferencia es sobre la eliminación del eje. Para quitar el eje semiflotante, primero hay que quitar una rueda; si dicho eje se rompe, lo más probable es que la rueda se salga del vehículo. El diseño semiflotante se encuentra en la mayoría de los camiones y SUV de 1/2 tonelada o más livianos y en los automóviles de pasajeros con tracción trasera, por lo general, son modelos más pequeños o menos costosos.

Una ventaja de un eje totalmente flotante es que incluso si se rompe un semieje (utilizado para transmitir par o potencia), la rueda no se desprenderá, lo que evita accidentes graves.