Collarín del eje

El collarín del eje es un componente mecánico sencillo pero importante, presente en numerosas aplicaciones de transmisión de potencia , especialmente en motores y reductores . Los collarines se utilizan como topes mecánicos, elementos de posicionamiento y superficies de apoyo . Su diseño simple facilita la instalación.

Los primeros collares de eje producidos en masa eran de tipo tornillo de fijación y se utilizaban principalmente en ejes de transmisión en las primeras fábricas. Estos primeros collares eran de tipo anillo sólido y empleaban tornillos de fijación de cabeza cuadrada que sobresalían del collar. Los tornillos que sobresalían resultaron ser un problema, ya que podían engancharse en la ropa del trabajador al girar sobre el eje, arrastrándolo hacia la maquinaria.

Los collares de eje experimentaron pocas mejoras hasta 1910-1911, cuando William G. Allen y Howard T. Hallowell, Sr., trabajando de forma independiente, introdujeron tornillos prisioneros de cabeza hexagonal comercialmente viables , y Hallowell patentó un collar de eje con este tornillo prisionero de seguridad. Su collar prisionero de seguridad pronto fue copiado por otros y se convirtió en un estándar de la industria. La invención del collar prisionero de seguridad marcó el inicio de la industria de los tornillos de cabeza avellanada. ^{[ 1 ]}

Los collares con tornillo de fijación son más adecuados cuando el material del eje es más blando que el propio tornillo. Desafortunadamente, el tornillo de fijación daña el eje (provocando una deformación del material), lo que dificulta el ajuste o la extracción del collar. Para solucionar este problema, es común mecanizar pequeñas superficies planas en el eje, en la ubicación del tornillo de fijación.

Los collares de eje tipo abrazadera están diseñados para solucionar los problemas asociados con los collares de tornillo de fijación. Se presentan en diseños de una y dos piezas. En lugar de sobresalir dentro del eje, los tornillos comprimen el collar y lo fijan en su lugar. La conexión entre el eje y el collar se realiza por fricción. Este diseño mantiene la facilidad de uso y evita daños en el eje. Dado que los tornillos comprimen el collar, se aplica una distribución uniforme de la fuerza sobre el eje, lo que resulta en una fuerza de sujeción casi el doble que la de los collares de tornillo de fijación.

Si bien los collares de tipo abrazadera funcionan muy bien bajo cargas relativamente constantes, las cargas de impacto pueden provocar que el collar se desplace sobre el eje. Esto se debe a las elevadas fuerzas que puede generar una masa relativamente pequeña durante un impacto, en comparación con una carga estática o aplicada gradualmente. Como alternativa para aplicaciones con este tipo de carga, se puede realizar un rebaje en el eje y utilizar un collar de abrazadera para crear un tope positivo más resistente a las cargas de impacto.

Quizás el tipo de collarín más innovador y útil sea el collarín de sujeción de dos piezas. Los collarines de eje de dos piezas se pueden desmontar o instalar sin necesidad de retirar otros componentes del eje. Su diseño de dos piezas proporciona una mayor fuerza de sujeción que un collarín de una sola pieza, ya que toda la fuerza se transfiere directamente a la sujeción del eje. Además, el collarín de dos piezas tiene el doble de tornillos que el de una sola pieza. En los diseños de una sola pieza, el lado que no se aprieta ejerce una fuerza negativa, puesto que debe mantener el collarín abierto para permitir su colocación en el eje. El tornillo de apriete debe contrarrestar esta fuerza, además de proporcionar su propia fuerza de sujeción.

Las abrazaderas de dos tornillos siguen ejerciendo fuerza en dos lados (una dimensión) únicamente. Las abrazaderas de cuatro (o más) tornillos ejercen fuerza en cuatro (o más) lados y, por lo tanto, en dos dimensiones.

Los collares de sujeción rápida son una variante de los collares de una sola pieza. El principio de conexión es el mismo. La única diferencia es que, en lugar de apretar un tornillo, se puede usar la palanca para abrir y cerrar el collar. Esto es mucho más rápido y no requiere herramientas. ^{[ 2 ]}

Una variante más sofisticada de los collares para ejes consiste en un único perno y tuerca que rodea el eje. El perno (con rosca exterior) presenta ranuras que forman unas protuberancias , las cuales se comprimen contra el eje al apretar la tuerca. Este tipo de collares se encuentra en las patas y pinzas de los trípodes modernos . Si se aprietan con llave, pueden quedar muy ajustados.

En la perforación , un collar de perforación consiste en un tubo grueso situado encima de la broca en la sarta de perforación . ^{[ 3 ]}

Los collares de eje se encuentran en prácticamente cualquier tipo de maquinaria y suelen ser accesorios de otros componentes. Capaces de cumplir diversas funciones, los collares de eje a menudo sujetan cojinetes y piñones en los ejes, posicionan componentes en conjuntos de motores y cajas de engranajes, y sirven como topes mecánicos. Se utilizan en equipos y máquinas industriales, así como en aplicaciones ligeras como percheros, equipos de gimnasio domésticos o incluso mesas de futbolín. ^{[ 4 ]}