Entendiendo la Función y Rendimiento del Árbol de Hélice (Árbol de Transmisión)

Un árbol de hélice (propeller shaft) es un componente en motores de automóvil que transmite potencia desde la caja de cambios al diferencial. También se usa en barcos y aeronaves. El eje también se conoce como árbol de transmisión (driveshaft), eje motor (driving shaft), eje trasero (tail shaft) o incluso eje Cardan.

¿Qué es un Árbol de Hélice?

Los árboles de hélice también se dice que son un componente mecánico que transmite par y rotación. Se usa para conectar otros componentes y tren de transmisión que no pueden conectarse debido a la distancia.

El eje también se usa ampliamente en marina, aviación, etc. para el mismo propósito.

El eje debe ser lo suficientemente fuerte para soportar el estrés, ya que experimenta torsión y esfuerzo cortante durante la transmisión. La carga soportada es equivalente a la diferencia entre el par de entrada y la carga.

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Hay algunos componentes de soporte en un vehículo en los que un árbol de hélice confía. Estos componentes incluyen juntas universales, acoplamientos de mandíbula (jaw couplings) o juntas de trapo (rag joints).

Así, la función de un árbol de hélice es transmitir la potencia creada por el motor desde la caja de cambios al eje trasero. Esto se logra con la ayuda de una junta universal.

El video a continuación muestra el funcionamiento de un árbol de hélice:

Requisitos y diseño de un árbol de hélice:

Un árbol de hélice funcional debe tener lo siguiente:

• Alta resistencia torsional: un árbol de hélice debe hacerse de sección transversal circular sólida u hueca.
• Cargas de empuje reducidas: como la resonancia no es buena para la vida del eje. Transmite fuerza dinámica excesiva a los soportes finales del eje. Su ocurrencia debe detenerse.
• Templado y endurecido: debe fabricarse de acero de alta calidad y ser endurecido por inducción.
• Balanceado dinámicamente: el balance es un requisito mayor del árbol de hélice, ya que el giro crítico (whirling) puede ser crítico a altas velocidades. La prueba de balanceo del árbol de hélice se realiza en una máquina de balanceo electrónica.
• Unión eficiente: los árboles de hélice generalmente se sueldan por sumersión, que es un proceso de soldadura con dióxido de carbono.

Diagrama de un árbol de hélice:

Partes principales del árbol de hélice

A continuación, las partes del árbol de hélice:

• Juntas universales: la función de esta parte es transferir el par del motor al eje trasero.
• Estrias (Splines): las estrias están ubicadas en los extremos del eje en la manga. Su función es permitir la variación de longitud entre la unidad motriz y la conducida ligeramente. También previene que los cojinetes de entrada y salida se dañen.
• Brida (Flange): sirve como soporte al árbol de hélice y junta de la caja de cambios.
• Cojinete principal: también soporta y guía el árbol de hélice.

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Tipos de árboles de transmisión (driveshafts)

En un vehículo, un eje longitudinal se usa para entregar potencia desde un motor/transmisión al otro extremo del vehículo. Un par de ejes de transmisión cortos se usan comúnmente para enviar potencia a algún otro componente antes de llegar a la rueda. A continuación, los diversos ejes de transmisión usados en un motor de automóvil:

Eje de una pieza (Single-piece shaft): se usa en vehículos con distancia corta entre el motor y ejes. Generalmente vehículos de tracción a las cuatro ruedas. La soldadura por fricción se hace en la unión para mejorar la resistencia, calidad y durabilidad de la unión.

Árbol de hélice de dos/tres piezas (Two-piece/three-piece propeller shaft): se usa en vehículos con larga distancia entre el motor y ejes. También, en la base de tracción delantera con motor delantero, que son vehículos de tracción a las cuatro ruedas.

La sección del árbol de hélice en dos o tres partes permite reducir o prevenir el número crítico de revoluciones para evitar problemas de vibración.

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Eso es todo para este artículo, "definición del árbol de hélice, tipos, principio de funcionamiento, partes, así como diseño". Espero que se haya adquirido el conocimiento; si es así, comenta, comparte y recomienda este sitio a otros estudiantes técnicos. ¡Gracias!