Eje (mecánica)

Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación de una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje.^[1]​ El eje puede ser bien solidario a la rueda o al vehículo.^[2]​ En el primer caso -por ejemplo en el ferrocarril- el eje se monta sobre cojinetes o rodamientos, de modo que pueda girar sobre los puntos sobre los que soporta al vehículo. En el segundo caso las ruedas tiene un agujero central que acoge un dispositivo conocido como buje o cubo en el que el eje tiene un determinado tipo de ajuste, generalmente mediante la introducción de un vástago o muñón -espinel- en un rodamiento en el interior del cubo. También puede ser un prototipo de trabajo para estudios de mecánica o de ingeniería industrial.

Rueda de la 0 Series Shinkansen.

Terminología

En automóviles y camiones, varios sentidos de la palabra "eje" ocurren en el uso casual, refiriéndose al propio eje, su alojamiento o simplemente a cualquier par de ruedas transversales. Estrictamente hablando, un eje que gira con la rueda, ya sea o en relación fija con él, se denomina "eje". Sin embargo, en un uso más flexible, un conjunto completo que incluye la carcasa del eje circundante (típicamente una ) 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 imprecisa de "eje" se utiliza a menudo para evaluar o impuestos sobre vehículos, y se toma como una variable proxy aproximada para el capacidad total de carga de peso de un vehículo y su potencial para causar desgaste o daño en las superficies de la carretera.

Ejes de un vehículo

Semirremolque con 3 ejes en tándem

Camión de volteo con eje portador levantado y controlado por un sistema neumático

Se denominan ejes de un vehículo a las líneas imaginarias de dirección transversal respecto a las cuales giran las ruedas cuando el vehículo avanza recto, estos ejes coinciden con los ejes de las ruedas y en los vehículos con ruedas a cada lado, se denomina eje a la recta transversal que une los centros de dos ruedas.

Los ejes son componentes del mecanismo de un vehículo. Los ejes mantienen la posición relativa de las ruedas entre sí y estas respecto al chasis del vehículo. En la mayoría de los vehículos las ruedas son la única parte que toca el suelo y los ejes deben soportar el peso del vehículo y su carga adicional en este transporte, junto con otros esfuerzos como las fuerzas de aceleración y frenado. Además del objetivo de componente estructural, los ejes deben cumplir con una o más de las siguientes funciones dependiendo del diseño del vehículo:

• Transmisión: incorrectamente llamando eje al árbol de transmisión, donde uno o más árboles deben formar parte del sistema de transmisión. Un sistema mecánico ejerce un momento o par motor sobre el árbol que, con la reacción del apoyo del árbol,
• Frenado: para disminuir la velocidad de un vehículo se aplica una fuerza descentrada de forma que, con la reacción del apoyo del eje, se forma un momento de fuerzas en sentido contrario a la rotación de la rueda. Tanto los frenos de disco como los freno de tambor, ejercen esta fuerza descantrada. Además puede aplicarse el freno motor a través de la transmisión, que tiene un efecto más significativo en vehículos pesados y con relativamente poca deceleración máxima.
• Guía: el eje de una rueda debe además guiar la rueda para que no se desplace axialmente, así como que no gire involuntariamente respecto a un eje perpendicular al eje de giro. El sistema de dirección controla el ángulo de guiado de las ruedas respecto al chasis, en la mayoría de los casos solo las del el eje delantero. El eje de propulsión es el eje que une la transmisión con el diferencial, usualmente es un tubo hueco.

Características estructurales

Un eje rígido es una barra rígida que une una rueda de un lado con otra rueda del otro lado. Este elemento puede ser o no concéntrico con la rueda de un lado que gire a una velocidad diferente a la del otro lado, lo cual es necesario en las curvas para disminuir el deslizamiento.

En los ejes independientes o de suspensión independiente, cada rueda está unida a un eje por separado. Los vehículos de pasajeros modernos generalmente tienen este tipo de eje delante y detrás. Con este tipo de eje la masa no suspendida es menor y cada rueda tiene suspensión por separado y por consiguiente reaccionan de forma diferente que con un eje rígido, proporcionando más confort y maniobrabilidad a circular sobre baches.

Los ejes en tándem son grupos de dos o más ejes próximos. Los camiones usan este tipo de configuración para proveer una mayor capacidad de carga, dadas las limitaciones de carga sobre un único eje.

Eje motor

Artículo principal: Árbol de transmisión

Un eje que es propulsado por el motor se llama eje de propulsión.

Los automóviles modernos con tracción delantera típicamente combinan la caja de cambios y el eje delantero en una sola unidad llamada transeje o conjunto motor. El eje motor se divide con un mecanismo de diferencial y juntas universales entre los dos semiejes. Cada eje está conectado a las ruedas mediante juntas homocinéticas que permiten a la rueda moverse libremente en sentido vertical y guiar las ruedas en las curvas mediante el sistema de dirección.

En vehículos con tracción trasera, es posible utilizar juntas cardan, ya que los ejes de las ruedas no cambian de orientación y no se varía la relación de transmisión con el desplazamiento vertical de las ruedas.

Algunos diseños simples, tal como en los karts, a veces se utiliza una sola rueda motriz. El eje de propulsión es un eje dividido que solo conduce a una rueda.

Eje libre

Un eje libre es aquel que no forma parte del sistema de transmisión y gira libre. El eje trasero en un automóvil con tracción delantera se puede considerar un eje libre. Los camiones y remolques utilizan tracción trasera debido a su distribución de peso, a las ventajas del eje rígido para estos vehículos, lo que permite el uso de ruedas libres delanteras.

Algunos camiones y remolques tienen un eje portador, que es un eje libre en tándem que puede subirse o bajarse con mecanismos neumáticos para que soporte o no parte del peso del vehículo. El eje se puede bajar para incrementar la capacidad de carga o para distribuir el peso sobre más ruedas, por ejemplo para cruzar un puente con restricciones de peso por eje. Cuando no se utilizan se levantan del suelo para disminuir el desgaste en los neumáticos debido a la deriva en las curvas. Varios fabricantes ofrecen sistemas neumáticos controlados por computadora para que el eje portador baje automáticamente cuando se alcanza un determinado nivel de carga.

Eje vertical

Movimiento de guiñada hecho con el timón de dirección

El eje vertical es un eje virtual que sigue la dirección del hilo de la plomada. Es a la vez perpendicular al plano del suelo y también perpendicular a la dirección habitual de movimiento de un vehículo. Eje vertical hace un angle recto tanto con el eje longitudinal como con el eje transversal.^[3]​

Los movimientos de rotación alrededor del eje vertical en el caso de una aeronave o de un barco se denomina «guiñada», ya que se asemeja al gesto de Cucas un ojo que se hace con los párpados indicando ahora a un lado ahora al otro. Este tipo de movimiento es posible gracias al timón de dirección en el caso de una aeronave o del timón en el caso de un barco.

Patentes

• Patente USPTO n.º 772571, D. Balachowsky y P Caire, Eje propulsión.

Referencias

1. Mechanical Engineering design (9ª edición). McGraw Hill. 2010. p. 360. ISBN 978-0073529288. 
2. Real Academia Española. «eje». Diccionario de la lengua española (23.ª edición).  eje: 7. m. Barra horizontal dispuesta perpendicularmente a la línea de tracción de un vehículo, que soporta en sus extremos los bujes de las ruedas.
3. Antonio Creus Solé (April 2010). Iniciación a la aeronáutica. Ediciones Díaz de Santos. pp. 59-. ISBN 978-84-7978-937-4. Consultado el 30 de diciembre de 2011. 

Enlaces externos

• Esta obra contiene una traducción derivada de «axle» de Wikipedia en inglés, publicada por sus editores bajo la Licencia de documentación libre de GNU y la Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.
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• Datos: Q188209
• Multimedia: Axles / Q188209