Cadenas-Clase1

G. Gonz\u00e1lez Rey, A. Garc\u00eda Toll, Elementos T. Ortiz de C\u00e1rdenas M\u00e1quinas. Cadenas y Sprockets. Transm

Tema 3. Transmisiones flexibles.

1. Introducci\u00f3n.

Dentro de las transmisiones flexibles, las transmisione cadenas son las m\u00e1s empleadas cuando se dema \u2022Definir grandes cargas los accionamientos con alta eficienc las caracter\u00edsticas principales de en las sincronismo de velocidad en los elementos de rotaci\ transmisiones por cadenas y correas. \u2022Seleccionar y calcular los componentes b\u00e1sicos de las Existe una amplia gama de tipos de cadenas donde se transmisiones por cadenas y correas destacan de manera significativa las cadenas de rodill se debe a que son elementos altamente eficiente y vers Contenidos fundamentales del tema: transmisi\u00f3n de potencia. En el campo de las aplic indus trialesy este tipo de cadena ha sido empleado en Principio de trabajo de las transmisiones por cadenas con a otras de su gama. correas. Aplicaciones. Clasificaci\u00f3n de lastraposici\u00f3n transmisiones por cadenas y por correas. Materiales. Tipos de lubricaci\u00f3n en Las transmisiones por cadenas de rodillos pueden transmisiones por cadenas. Criterios de selecci\u00f3n . Selecci\u00f3n encon t rarse trabajando en lugares tan dis\u00edmiles de transmisiones por cadenas de rodillos. Selecci\u00f3n de ser perforadoras de pozos petrol\u00edferos terrestre transmisiones por correas trapeciales. en mecanismos de control de vuelo de aviones militare civiles, en peque\u00f1as m\u00e1quinas de laborator Cantidad de horas del tema: 20 diesel de grandes buques supertanqueros. Cantidad de horas de clases: 16 Cantidad de horas de Laboratorio: 2 Debido al extendido uso de las transmisiones por cade Evaluaci\u00f3n: Prueba Parcial. 2 horas. rodillos sus componentes son de los elementos de m m\u00e1s normalizados internacionalmente. Las cade Bibliograf\u00eda. transmisi\u00f3n de potencia se encuentras dimensio Elementos de M\u00e1quinas. Dobrovolskialgunas de las normas m\u00e1s conocidazas como so Elementos de M\u00e1quinas. Reshetov. normas: DIN (Deutches Institut for Normang), BS (Bri Atlas de Elementos de M\u00e1quinas. Reshetov. Standard) y ANSI (American National Standard Institu Material Complementario del Tema de Cadenas. (Mehan cawsido eb) derivadas las actuales normas las cuales Norma DIN 8195. Design and selection ofdimensionales chain drives. ISO. Todas estas normas se agrupan en Cat\u00e1logos de la firma Renold Ltd. partes fundamentales: Serie Europea: comprende las normas DIN 8187 y B CLASE 1. agrupadas en la norma ISO 606 tipo B. Serie Americana: comprende las normas DIN 8188 B:29, agrupadas en la norma ISO 606 tipo A. Objetivos: Objetivos.

firmas que fabrican y comercializan Conocer las caracter\u00edsticas Las generales de la transmisi\u00f3n , los cadenas de ro generalmen fundamentos de trabajo y los deterioros que sufren. te se rigen por las normas mencionadas an t eriormen te,seg\u00fan aunque pueden existir peque\u00f1as \ u 2 0 2 2 Conocer los m\u00e9todos de selecci\u00f3n el criterio de en los valores de las dimensiones que caracterizan dic c\u00e1lculo de capacidad de carga. cadenas. \ u 2 0 2 2 Conocer el m\u00e9todo de comprobaci\u00f3n de la vida \u00fatil esperada (Duraci\u00f3n) de las transmisiones por cadenas. El perfeccionamiento de la industria actual se caracte un aprovechamiento racional del rendimiento de las Contenidos: m\u00e1quinas, elevando la velocidad de los elemen al trabajo \u00fatil. Esta tendencia puede dar la falsa i 1. Principio de trabajo de las transmisiones por cadena. que las transmisiones 2. Aplicaciones. Clasificaci\u00f3n de las transmisiones porpor cadenas son elementos sin perspectivas en el futuro, debido a las limitaciones en cadenas. de trabajo . La realidad es que las ventas d 3. Materiales. Tipos de lubricaci\u00f3nvelocidades en transmisiones por cadenas aumenta de a\u00f1o en a\u00f1o, y firmas pr cadenas. Renold Chains; IWIS Ketten; Martin 4. Criterios de selecci\u00f3n. Selecci\u00f3n de transmisiones por Sprocket & Gear; Regina Industria; Ransey Silent Chain Co. y Browning Ma nufacturing, cadenas de rodillos. se a f ian z an cada vez m \u00e1 s en el mercado internacio 5. Determinaci\u00f3n de la duraci\u00f3n. \ u 2 0 2 2

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Siendo: z1 N\u00famero de dientes del pi\u00f1\u00f3n 2. Caracter\u00edsticas fundamentales de las transmisiones z N\u00famero de dientes de la rueda por cadenas. 2 t Paso [mm] Las transmisiones por cadenas se empleand1 Di\u00e1metro primitivo del pi\u00f1\u00f3n [ fundamentalmente, en accionamientos cond\u00e1rboles Di\u00e1metro primitivo de la rueda [mm] 2 Di\u00e1metro de cabeza del pi\u00f1\u00f3n dispuestos a mayor distancia entre centrosdque los a1 engranajes de ruedas cil\u00edndricas condejes paralelos. Di\u00e1metro Para de cabeza de la rueda [mm] a2 a Distancia relaciones de transmisi\u00f3n hasta seis, aunque pudieranentre centros [mm] y N\u00famero emplearse como m\u00e1ximo hasta diez, tienen una eficienciade deleslabones de la cadena. 97-98 % y en su funcionamiento no se manifiesta el deslizamiento. Su duraci\u00f3n es menor 3. que la de los Principio de funcionamiento. engranajes, debido al desgaste en las articulaciones de las El principio de to se basa en que la trans cadenas, lo que tambi\u00e9n impone reg\u00edmenes defuncionamien lubricaci\u00f3n de potencia entre y la rueda se efect\u00faa espec\u00edficos seg\u00fan la velocidad lineal de trabajo delalacadena cadena. acoplamien de forma y de fuerza entre los dientes de Comparando las transmisiones por cadenas de rodillosto con ruedas (sprockets y los eslabones de la cadena. las transmisiones por engranajes cil\u00edndricos, el costo)de inversi\u00f3n inicial es aproximadamente el 85% de de estos La cadena se adapta a la rueda en forma de pol\u00edg \u00faltimos. produce peque\u00f1as fluctuaciones en el brazo de la perif\u00e9rica y por consiguiente, tambi\u00e9n en l Par\u00e1metros geom\u00e9tricos (f\u00f3rmulas b\u00e1sicas): cadena y en la fuerza de la misma (efecto de pol\u00ed una mejor comprensi\u00f3n vea la siguiente figura.

d1

t

=

a

1

d

a

2

a min

y

=

t

=

\ue005 \ue002 \ue005 \ue002 180 \ue003 \ue000 \ue003 \ue000 sen \ue003 \ue000 \ue003 \ue000 z1 z2 \ue004 \ue001 \ue004 \ue001

sen

d

d2

180

o

o

\ue00b \ue008 \ue009 \ue006 1 \ue009 \ue006 0,5 + = t \u00b7 \ue009 \ue006 \ue005 \ue002 180 \ue009 \ue006 \ue003 \ue000 tan z1 \ue000 \ue009 \ue003 \ue006\ue004 \ue001 \ue00a \ue007 \ue00b \ue008 \ue009 \ue006 1 \ue009 \ue006 = t \u00b7 0,5 + \ue009 \ue006 \ue005 \ue002 180 \ue009 \ue006 \ue003 \ue000 tan \ue003 \ue000 \ue009 z 2 \ue006\ue004 \ue001 \ue00a \ue007 o

o

\ue005 \ue002 = 1,2 \u00b7 + [30..50mm ] \ue003 \ue000 2 \ue004 \ue001 d

z1

+

2

1 a

z2

+

+

d

a

2

2a

t

+

2

\ue005\ue002 t \ue003\ue000 2 \u22c5 \u03c0 a \ue004 \ue001 z2

\u2212 z

Como se observa en la figura, la velocidad lineal de la c var\u00eda con el funcionamiento. La velocidad de la c su mayor valor cuando el \u00e1ngulo del eje del rodil horizontal es igual a 0\u00b0 y su menor valor para \u0

1

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Los gr\u00e1ficos a continuaci\u00f3n, mues tran la variaci\u00f3n del 4. Aplicaciones. semi\u00e1ngulo entre dientes (\u03b3/2) en funci\u00f3n del n\u00famero de Este tipo dientes de la polea menor (z1), lo que demuestra lade transmisi\u00f3n tiene una amplia aplicac tria tempor\u00e1nea , espec\u00edficamen importancia de dise\u00f1ar o seleccionar indus ruedas decon cadenas con otras transmisiones se hace muy dif\u00edcil. Estos c grandes n\u00fameros de dientes. Tambi\u00e9n se muestra el comportamiento gr\u00e1fico de la dependencia entre la en relaci\u00f3n Con distancia tre ejes medias, donde los engranaj variaci\u00f3n de velocidad (\u2206v / v) y el n\u00famero de dientes en el necesitar\u00edan ruedas par\u00e1sitas \u00f3 esc pi\u00f1\u00f3n (z1), calculado seg\u00fan la f\u00f3rmula: innecesarios para obtener la relaci\u00f3n de transm requerida. Si es necesario el funcionamiento sin resbalamien \u2206 180 v \ue005 \ue002 \ue002 = 1 \u2212 \u22c5 cos \ue003 100 % \ue000 \ue003 \ue000 impide el uso de transmisiones por correas. \ue003 z \ue000 v \ue004 \ue001 \ue001 Si son rigurosas las exigencias en las dimensiones ex donde las transmisiones por correas estar\u00edan l 35

Semiangulo en funci\u00f3n del n\u00famero de dientes del pi\u00f1\u00f3n

El campo de aplicaci\u00f3n puede ampliarse rec artificios especiales. Por ejemplo:

30 lo u g n ia m e s l e d r lo a V

25 20 15 10 5 0 6

10

14

18

22

26

30

34

En caso de choques de gran periodicidad y velocidade elevadas, suele emplearse amortiguadores con el fin d limitar las oscilaciones de la cadena. En caso de separaciones muy grandes entre ejes, es recomendable el empleo de apoyos, con el fin de dismi esfuerzo de la cadena debido a su propio peso.

Ventajas N\u00famero de dientes en el pi\u00f1\u00f3n

y desventajas de las transmisiones

Las ventajas fundamentales de este tipo de transmisi\

16

Irregularidad de la velocidad de la cadena

14

% d 12 e m V 10 / ) in 8 m V - 6 x a m 4 (V

2 0

6

10

14

18

22

26

30

34

Posibilidad de empleo en una amplia gama de distan centros. Dimensiones exteriores menores que las transmisio correas. Ausencia de deslizamiento. Alta eficiencia. Peque\u00f1as fuerzas actuando sobre los \u00e1 necesitan tensado inicial. Posibilidad de transmitir el movimiento a varias rued

N\u00famero de dientes en el pi\u00f1\u00f3n

Las desventajas fundamentales de estas transmisione Irregularidad durante el funcionamiento de la transm Los eslabones de la cadena, al acoplarse o en trar en una vida \u00fatil menor que la de los engran contacto con las ruedas y al desacoplarse oTienen salir de las desgaste que se produce en la articulaci\u00f3n. ruedas est\u00e1n sometidos a un plegado entre s\u00ed. Del trabajo de Exigenque una precisi\u00f3n m\u00e1s alta en el mon rozamiento en las articulaciones de los eslabones que la de transmisiones por correas. aparece por este motivo resulta una p\u00e9rdida delas potencia y un A medida que aumenta la velocidad perif\u00e9ric desgaste en la transmisi\u00f3n. mejores condiciones de lubricaci\u00f3n. El desgaste de los eslabones aumenta el paso efectivo de la cadena dando origen a que la cadena monte sobre una circunferencia perif\u00e9rica mayor de la rueda. En casos extremos, llega a rebasarse la circunferencia de cabeza de los dientes y la cadena salta de la rueda.

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G. González Rey, A. García Toll, T. Ortiz Cárdenas Elementos de Máquinas. Cadenas y Sprockets. Transmisione

5. Clasificación de las cadenas.

Placa interior

La clasificación de las cadenas es basada en dos aspectos fundamentales:

Placa exterior Rodillo

1.

De acuerdo al tipo de cadena que se emplee: ! De rodillos Casquillo ! De casquillos ! Dentadas ! Abiertas o Vaucanson Los rodillos sustituyen el rozamiento de rodadura y pe reducir el desgaste de los dientes de la rueda y los pas 2. De acuerdo al trabajo que realizan: ! demover los eslabones. Cadenas de tracción que sirven para cargas Los pasadores (ejes) de las cadenas s en las máquinas transportadoras. someten al remachado, por lo que sus eslabones no so ! tables. Cadenas impulsoras que sirven paradesmon transmitir la Los extremos de las cadenas se unen po eslabones de unión. En ocasiones es necesario emplea energía mecánica de un árbol a otro. cadenas con un número impar de eslabones, en este ca utilizanmedias eslabones especiales de transición, que son m Las cadenas de tracción trabajan con velocidades (hasta 2-4 m/s). Se componen de bridas de forma sencilla resisten tes quey los principales, por lo que se recomien ejes con casquillos o sin éstos, también se emplean cadenascon número par de eslabones. uso de cadenas abiertas. En estas cadenas son típicos los pasos grandes, caso de grandes cargas y velocidades, para evitar p pues casi siempre tienen una gran longitudEn e in teraccionan grandes, desfavorables en cuanto a las cargas dinámic con ruedas de cadena de grandes proporciones. emplean cadenas de múltiple hileras de rodillos. Estas se componen de los mismos elementos que la Las cadenas impulsoras trabajan con altas cadenas velocidades, se ordinarias ejecutan con pasos menores para reducir las cargas , sólo que sus ejes tienen la longitud aumen Las potencias dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para a transmitir y la carga de rotura de las c múltiples son casi proporcionales al número de rama asegurar la duración necesaria. Cadenas 6. Características generales de las cadenas impulsoras.

de rodillos con bridas curvas o de eslabones acodados. La cadena constituye el elemento principal de la transmisión y Selaarman de eslabones iguales, semejantes al eslabón define la seguridad y duración del trabajo de misma , se transición construyen de eslabones unidos articuladamen te. Las. Debido a que las bridas trabajan a flexión tan o poseen características geométricas principales son eltpaso y el una alta flexibilidad, se emplean para car y baja ancho, y por éstas magnitudes se realiza la dinámicas selección de la velocidad, es decir para choques, y tr con inversiones tes. Este tipo de transmisión su cadena. Como característica mecánica de la resistencia de frecuen la cadena se emplea la carga límite de rotura,emplearse la cual se en accionamientos que trabajan a la intemp con cargade de trabajo elevada como tambores rotatorio determina prácticamente en la fábrica constructora equipos de excavadoras, etc. cadenas. Cadenas de rodillos.

Cadenas de rodillos de paso largo.

pasadores, casquillos y rodillos de cadenas de Las cadenas de rodillos están formadas porUtilizan una serie de corto,estando pero tienen bridas de paso doble. Estas cadena piezas de revolución que actúan como cojinetes, reservan para aplicaciones menos exigentes que las situado cada conjunto a una distancia precisa del otro demandas enjun lasto cadenas equivalentes de paso corto, mediante piezas planas llamadas placas o bridas. El con particularmen t e útiles en aplicaciones de baja velocid cojinete está formado por un pasador y un casquillo sobre el con grandes distancias entre centros d que gira el rodillo de la cadena. El pasador transmisiones y el casquillo se ruedas , donde debe minimizarse el costo y el peso de recomienda que se cementen para permitir el trabajo de la msoportar áquina. Se aplican en equipos agrícolas y maquinar articulación bajo presiones elevadas, y para la carga embalaje. y la acción de engrane impartida a través de los rodillos de cadena.

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Cadenas de casquillos

Esta lubricación puede ser periódica o continua, en fu de la velocidad de la cadena y de la potencia transmitid Estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos, pero sobre este aspecto pueden verse en Recomendaciones no tienen este último elemento, lo que abarata la cadena y de Texto: Elementos de Máquinas. páginas del Libro reduce su masa. Estas cadenas se hacen deDobrovolski. pasos Es práctica usual de los fabricantes y las pequeños y se emplean mucho en accionamien tos de internacionales recomendar el tipo de lubricación a u equipos de transporte como automóviles, motos, etc. acuerdo a las condiciones antes mencionadas, aclaran son requerimientos mínimos de lubricación y que un ti 7. Materiales. mejor, no sólo será aceptable, sino que puede resultar beneficioso. A continuación se describen los cuatro tip Materiales para las cadenas. lubricación básicos para accionamientos de cadenas.

La selección del material y del tratamiento Operación térmico adecuado manual. en las cadenas, tiene una importancia decisiva para su duración, y para asegurar una suficiente capacidad Este tipo de de lubricación se realiza periódicamen te con trabajo, que permita disponer de una elevada resistencia cepillo o aceitera, el volumen y frecuencia debe ser su mecánica y al desgaste. para mantener la cadena húmeda de aceite y permitir penetración de lubricante limpio entre las piezas de la De forma general se recomienda que las bridas se ejecu ten cadena. La aplicación de lubricante por aerosol puede de planchas laminadas en frío, de aceros medios en carbono satisfactoria bajo ciertas condiciones, pero es importa o aleados, 45, 50, 40X, 40XH, 30XH3A (según norma Gte Osea ST).un tipo aprobado para la aplicación el lubrican Las bridas curvadas, como regla, se fabrican de aceros aleados, según la aplicación de la cadena, se someten a temple hasta lograr durezas de 40-50 HRC.

Las piezas de los pasadores, ejes, manguitos y semicasquillos se ejecutan preferentemente de aceros para cementar 15, 20, 20X, 12XH3, 20XH3A, etc, y se someten a temple hasta 50-65 HRC. Los rodillos se fabrican de acero 60, con durezas entre 47-55 HRC. En este procedimiento, el lubricante se introduce en lo espacios pasador/casquillo/rodillo, debiendo resistir l Materiales para las ruedas de cadenas. tendencia a gotear o escurrirse cuando la cadena está parada, como a ser expulsado por efecto de la fuerza Para la fabricación de las ruedas de cadenas (denominadas cen trífuga cuando la cadena está en movimiento. Este también estrellas o sprockets) se emplea ellubricación acero para corresponde con el método 1 de la Norma ruedas de hasta 30 dientes y por encima de10823:1996. esta cantidad de dientes generalmente se fabrican de fundición. Lubricación por goteo. Entre los aceros que pueden emplearse están los de medio contenido de carbono o aleados 45, 40X, 40En XAeste , etc,tipo conde lubricación las gotas se dirigen en tre lo temple superficial o total hasta alcanzar durezas de C 45extremos H deRlas placas de los eslabones desde un lubri 55; ó aceros para cementar 15, 20X, 12XH3A , con de goteo. El volumen y la frecuencia deben ser suficien cementación a profundidades de 1 - 1.5mmpara y temple hasta permitir la penetración del lubricante entre las HRC 55-60. Las fundiciones empleadas sonlaCcadena. Y18-36, Este CY21tipo de lubricación se corresponde con 40, CY24-44 y CY28-48. método 2 de la Norma ISO 10823:1996. 8. Lubricación.

La lubricación juega un papel fundamental en el funcionamiento de las transmisiones por cadenas, pues su función es atenuar el inevitable desgaste en las articulaciones de la cadena, por lo que tiene gran influencia fl en la duración y buen funcionamiento de la transmisión. 5/11


Lubricación por baño o disco.

En general los accionamientos de cadenas deben lubri empleando aceite con base de petróleo de buena calid En la lubricación por baño de aceite el ramal in feriorte de la aceites pesados y grasas son generalm detergen . Los cadena se mueve a través de un depósito dedemasiados aceite en undensos para introducirse entre las superfi guardacadena. El nivel de aceite debe cubrir la cadena su y no deben emplearse. La viscosid trabajo de la en cadena punto más bajo estando en funcionamientaceite o. recomendado para la lubricación de transmisio cadenas a diferentes temperaturas de trabajo se mues la siguiente tabla.

Tabla - Viscosidad de aceites para lubricación transmisiones por cadenas. ≥ -5°C > +5°C > +25°C> +45°C Temperatura ambiente ≤ +5°C ≤ +25°C≤ +45°C≤ +70°C ViscosidadVG 68 VG 100 VG 150 VG 220 del aceite (SAE 20) (SAE 30) (SAE 40) (SAE 50)

Para la lubricación por disco se usa un baño de aceite , pero importan te que el lubricante esté libre de contamin la cadena funciona por encima del nivel de Es aceite . Un disco particularmen te de partículas abrasivas, además es ne recoge aceite del depósito y lo deposita encima de la cadena, los accionamientos contra suciedad y hume normalmente mediante un recipiente. Esteproteger tipo de lubricación se corresponde con el método 3 de la Norma ISO 10823:1996. 9. Cálculo de capacidad de carga.

Durante el funcionamiento de las transmisiones por c de rodillos se pueden producir diferentes fallos, como Desgaste en la articulación, que provoca un alargam la cadena y su engrane incorrecto con las ruedas. La rotura por fatiga de los agujeros de las bridas, es el más frecuente en transmisiones que trabajan a altas velocidades y muy cargadas, en cárteres cerrados con lubricación. Lubricación por chorro de aceite. El resbalamiento de los ejes y casquillos de las bridas e sitios de su montaje a presión, esto se relaciona con la En este tipo de lubricación se dirige hacia la unde fabricación. decadena calidad suministro continuo de aceite desde una bomba o un sistema Picadura y agrietamiento de los rodillos. de lubricación central. Es importante asegurar que los Desgaste agujeros de los tubos de los que sale el aceite estén de los dientes de las ruedas. alineados con lo extremos de las placas de la cadena, Todos estos caiga fallos provocan una pérdida de potencia además el tubo debe situarse de tal modo que el aceite apreciable debido a los impactos y al mal funcionamie sobre la cadena justo antes de que engrane con el piñón transmisión , pero es el criterio más generalizado qu motriz, con esto se asegura que el aceite esla cen trifugado en desgas t e en la articulación de la cadena, es el que dete toda la cadena y ayuda a disminuir el impacto del rodillo con la capacidad de carga en este tipo de transmisión. el diente del piñón.

Cuando la cadena se lubrica adecuadamenLos te se cálculos forma unade capacidad de carga más usados transmisiones por cadenas son tres: según la fuerza útil que cuña de lubricante entre las partes de la cadena y se puede transmitirse , según la presión específica que puede minimiza el contacto metal – metal. La lubricación con chorro soportar la articulación y según la potencia útil que puede de aceite da también una refrigeración efectiva y un transmitir . tipo de amortiguamiento de impacto a altas velocidades. Este lubricación se corresponde con el método 4 de la Norma ISO 10823:1996.

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Los criterios de cálculo según la presión específica K = 1 → yala = fuerza (30 ÷ 50 )⋅ t útil son muy similares, por ello en clase sólo se explicará el K = 1 . 25 a < 25 ⋅ t → método de las presiones. El criterio de cálculo de capacidad de trabajo basado en las potencias según laKnorma DINa 8195 = 0 .8 → > 25 ⋅ t a se abordará en la clase 2 como parte del seminario. a Distancia entre centros [mm] t tos dePaso de la cadena [mm] Cálculo según las presiones. (Libro de texto: Elemen Una relación analítica de este factor es la siguiente fó Máquinas, Dobrovolski) L a = (60 ÷ 80 )⋅ t K = → L en la El cálculo según las presiones que se generan articulación se basa en la siguiente expresión Esta: recomendación no aparece en el Dobrovolski. Siendo: L la longitud real de la cadena y L0 el valo p ≤ [p ] L 0 =como 40 ⋅ t . referencia calculado En este caso [p], es la presión admisible en las articulaciones, para condiciones medias de explotación. Coeficiente de posición de la cadena kh. Cuanto mayor sea la inclinación de la transmisión resp la horizon tal, tanto menor será el desgaste total admis La presión en la articulación p, no es más que la relación la cadena. fuerza útil de la cadena F entre área resistiva A de la articulación, ajustado por el coeficiente de explotación ke, que de la línea entre centros hasta 60° K 1 Inclinación toma en cuenta las condiciones reales de trabajo de la 1 .25 Inclinación de la línea en tre centros superior a K transmisión y un factor de distribución de carga entre las hileras de rodillo mr. Coeficiente para la regulación de la cadena kreg. F Este coeficiente toma en cuenta la posibilidad de aju p= k [MPa ] A · mr estiramiento de la cadena al desgastarse y por ello p capacidad El área resistiva que se considera en elmayor cálculo, es la en cadenas con reglajes. proyección de la superficie de apoyo de la articulación. 1 Ajuste de la cadena por desplazamiento del ej K El coeficiente ke se calcula como: una de las ruedas. a

a

3

0

a

h

h

=

=

e

reg

K

e

=

K

d

K K K K K a

i

r

l

reg

=

Transmisión con ejes regulables de las rued Todos estos coeficientes ajustan el cálculo a las condiciones o con rodillos tensores. (Esta recomendació reales de trabajo de la transmisión. Los valores que toman los en el Dobrovolski). no aparece coeficientes son: K

reg

=

1 .1

K 1 . 25 Transmisión con ejes no regulables de la Coeficiente de carga dinámica kd Este coeficiente evalúa las cargas dinámicas externas debido ruedas. a las perturbaciones que introducen el motor y la máquina movida en la transmisión. Coeficiente del carácter de la lubricación kl. Este coeficiente toma en cuenta las buenas condicione kd = 1 Carga suave trabajo que reporta la lubricación continua y la dismin K d = 1 . 2 − 1 . 5 Carga con sacudidas la capacidad de carga en presencia de una lubricación irregular. K d = 1 . 8 Choques fuertes (Esta recomendación no aparece en el libro de texto) K 0 8 Lubricación continua en baño de aceite o por a a presión. Coeficiente de la longitud de la cadena ka. Este coeficiente está referido a la distancia Ken t1reLubricación centros, es regular por goteo o para lubricació l evidente que cuanto más larga es la cadena, si son iguales interior de las articulaciones. las demás condiciones, se producirá el engrane de la rueda 1 5 Lubricación periódica. con la total longitud de la cadena con menorK frecuencia y por tanto será menor el desgaste en las articulaciones. reg

l

=

=

.

=

l

=

.

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Coeficiente para el régimen de trabajo kr Las tablas para realizar los cálculos se dan a continu Toma en cuenta la intensidad del trabajo de la cadena. Tabla 3.5- Velocidades máximas de rotación recomen nmr y limites nlim en el piñón. K = 1 Un turno de trabajo. Paso de la Paso de la nmr nlim K ≈ 1 . 25 Dos turnos de trabajo. cadena [mm] cadena [rpm] [rpm] [pulgadas] K ≈ 1 . 45 Tres turnos de trabajo. 8 3000 6000 9.52 te de 3/8 2500 5000 De manera general, en caso de que el este coeficien ½ 1250 3100 explotación Ke al ser evaluado reporte un valor12.7 mayor que 3, 15 . 875 5/8 1000 2300 es necesario tomar medidas constructivas o de explotación 900 1800 para mejorar el trabajo de la transmisión por19.05 cadenas. ¾ 25.4 1 800 1200 31.75 tes pasos: 1¼ 630 1000 Para seleccionar la cadena se proponen los siguien 38.1 3/2 500 900 44.45 1 ¾el 400 600 Fijar el número de dientes de la rueda pequeña y verificar 50.8 2 300 450 número de dientes de la rueda grande. 63.5 de 1 3/2 200 300 Fijar el paso de la cadena en función de la velocidad 78.1 150 210 rotación de la rueda pequeña, o analizar sucesivamente con varios pasos para elegir un paso racional. Aquí se especifica que para la frecuencia de rotación máxima recomendable nmr se debe trabajar con número de dientes en el piñón Z1≥15 y para la frecuencia de rotación límite nlim es necesario un número de dientes en el piñón Z1≥20. Realizar los cálculos de comprobación necesarios. Seleccionar la cadena con el paso lo menor posible en tre las que permiten transmitir la potencia requerida, para garantizar mayor regularidad de trabajo. r

r

r

En caso que sea necesario emplear cadenas con más de una hilera se introduce en el cálculo el coeficiente de ramales de la cadena mr y es evaluada la cantidad de hileras de rodillos requeridas Zr. mr

=

F A ·[ p]

k

e

[MPa ]

Para mr ≤ 1 , tomar cadenas de una hilera de rodillos. Para 1 < mr ≤ 1,7 , tomar cadenas de 2 hileras de rodillos. Para 1,7 < mr ≤ 2,5 , tomar cadenas de 3 hileras de rodillos. Para 2,5 < mr ≤ 3 , tomar cadenas de 4 hileras de rodillos. El coeficiente mr tiene en cuenta la distribución no uniforme de la carga en los ramales en una cadena multirramal.

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Tabla – Dimensiones de las cadenas de rodillos según Norma ISO 6061 DiámetroAncho Paso Diámetro de Altura de la Denominación paso Área Masa de rodillointeriortransversal ISO pasador mm placa interior resistiva lineal mm pulgada mm mm mm mm mm2 * kg/m * 05B 8 5 3 5,64 2,31 7,11 11 0,18 06B 9,525 3/8 6,35 5,72 10,24 3,28 8,26 28 0,41 08A 12,7 1/2 7,92 7,85 14,38 3,98 12,07 44 0,60 08B 12,7 1/2 8,51 7,75 13,92 4,45 11,81 50 0,70 081 12,7 1/2 7,75 3,3 3,66 9,91 21 0,28 @ 083 12,7 1/2 7,75 4,88 4,09 10,3 29 0,44 @ 084 12,7 1/2 7,75 4,88 4,09 11,15 36 # 0,59 # 085 12,7 1/2 7,77 6,25 3,58 9,91 10A 15,875 5/8 10,16 9,4 18,11 5,09 15,09 70 1,00 10B 15,875 5/8 10,16 9,65 16,59 5,08 14,73 67 0,95 12A 19,05 3/4 11,91 12,57 22,78 5,96 18,08 105 1,50 12B 19,05 3/4 12,07 11,68 19,46 5,72 16,13 89 1,25 16A 25,4 1 15,88 15,75 29,29 7,94 24,13 178 2,60 16B 25,4 1 15,88 17,02 31,88 8,28 21,08 210 2,70 20A 31,75 1¼ 19,05 18,9 35,76 9,54 30,18 261 3,70 20B 31,75 1¼ 19,05 19,56 36,45 10,19 26,42 296 3,60 24A 38,1 1½ 22,23 25,22 45,44 11,11 36,20 392 5,50 24B 38,1 1½ 25,4 25,4 48,36 14,63 33,40 554 6,70 28A 44,45 1¾ 25,4 25,22 48,87 12,71 42,24 470 7,50 28B 44,45 1¾ 27,94 30,99 59,56 15,9 37,08 739 8,60 32A 50,8 2 28,58 31,55 58,55 14,29 48,26 642 9,70 32B 50,8 2 29,21 30,99 58,55 17,81 42,29 810 9,50 36A 57,15 2¼ 35,71 35,48 65,84 17,46 54,31 875+ 13,28+ 40A 63,5 2½ 39,68 37,85 71,55 19,85 60,33 1085 15,80 40B 63,5 2½ 39,37 38,1 72,29 22,89 52,96 1275 15,10 48A 76,2 3 47,63 47,35 87,83 23,81 72,39 1610+ 24,00+ 48B 76,2 3 48,26 45,72 91,21 29,24 63,88 2058 25,00 Nota: El área resistiva y la masa lineal cadenas con m últiples hileras de rodillos pueden ser calcu una cadena simple por la cantidad de hileras. Ejemplo: una cadena 28B-3 de 3 hileras tiene u mm2 y una masa de 25,80 kg/m. Tabla 3.6-Presión admisible en las articulaciones de las cadenas Paso, t, mm 12,70-15.875 19.05- 25.40 31.75- 38.10 40.00- 50.80

<50 35 35 35 35

[p], [MPa] para la velocidad de rotación del piñón en rpm. 200 400 600 800 1000 1200 1600 2000 2400 28 31.5 28.5 26 24 22.5 21 18.5 16.5 1.5 1.4 30 26 23.5 21 19 17.5 15 29 21 18.5 16.5 - 15 26 21 17.5 1 - 5 -

ISO Standard 606, Short-pitch transmission precision roller chains and chain wheels No declarado en ISO 606-1994. Valor tomado del catalogo técnico de Arnold & Stolzenberg (firma perteneciente a la Corporación ¨Roller Chains ¨, Einbeck, 1991. @ No declarado en ISO 606-1994. Valor tomado del catalogo técnico de IWIS. ÏWIS Chains¨, Munich 1994. # No declarado en ISO 606-1994. Valor tomado del catalogo técnico de Köhler + Bovenkamp. ¨KOBO Precision Roller Chains¨, Wupp Alemania, 1992. + No declarado en ISO 606-1994. Valor tomado del catalogo técnico de YUK. ¨Cadenas YUK¨, Valencia, 1994. 1 *

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10. Criterio para la determinación de la duración de una Paso de transmisión.

la cadena.

debe seleccionar la cadena simple o de una hilera c El cálculo de duración de las transmisionesSe por cadenas es un cálculo de referencia, ya que es en extremo pasodifícil más pequeño, ya que el resultado es el accionami determinar con exactitud que tiempo puede trabajar sin . Si la cadena simple no satisface las más económico deteriorarse una transmisión. Los factoresnecesidades que influyen fl enlimitaciones el de de espacio, o la dimensión proceso de desgaste de las articulaciones son muy diversos. necesaria de las ruedas produce una velocidad Generalmente el criterio que se toma en cuen ta es el inadmisiblemen te elevada, debe considerarse entonce aumento del paso en la cadena hasta el puncadena to en puede de mayor número de hileras. ocurrir el salto de la cadena por encima de la rueda. Generalmente es admisible un estiramiento en la cadena del necesaria a una determinada veloc Cuando la potencia 3% de su longitud inicial. es superior a la capacidad de un solo ramal de cadena de accionamientos de varios ramales permite transmit potencias superiores. Por consiguiente, este criterio toma en cuen ta la norma de desgaste admisible, las condiciones de lubricación, la Número de dientes de los piñones. limpieza de la transmisión, el tipo de cadena y el dinamismo de carga. Emplear el mayor número de dientes en el piñón. Z 4350 ·∆ t · K K Z ·a Cuatro ventajas importantes de un accionamiento por mayor C I menor 3 (horas) H = dependen directamente del número mínimo de dien P ·K Z t ·v e menor· piñón (Z1), que siempre debe ser el mayor posible. A ·m

r

Las ventajas son: KC: Coeficiente por tipo de cadena KC = 1 Cadena de Casquillo • un flujo de potencia uniforme, KC = 1,2 Cadena de Rodillo • regularidad de funcionamiento, KI : Coeficiente de Intensidad de desgaste • alto rendimiento KI = 1 Condiciones normales de lubricación limpieza. • ylarga duración. KI =(0,5...0,2) Condiciones anormales de lubricación y limpieza La razón de esta dependencia está en el hecho de que ∆t = 3% Norma de Desgaste admisible .cadena Porcienforma to deun polígono sobre el piñón. Por consigui alargamiento con respecto a su longitud nominal. cuando la velocidad del piñón es constante, la velocida Para ruedas de cadenas con pocos dien t es son cadena (debido a la forma multi-lados de su adaptació admisibles normas de desgaste mayores. dientes) está sujeta a una variación cíclica regular. Est cíclica Como puede comprenderse para aumentarvariación la duración de es menos acentuada a medida que la adap t ación de una transmisión se debe bajar el dinamismo de carga, estola cadena sobre el piñón se acerca má forma circular y de hecho, se hace insignificante en mu se logra con la disminución del paso, el aumen to del número aplicaciones cuando el número de dientes del piñón m de dientes de la rueda motriz y la distancia entre centros. superior a 19. También puede lograrse con el empleo de mayor número de , sin embargo, aplicaciones en las que el ahorro hileras y por supuesto mejores condicionesExisten de lubricación y espacio es una necesidad vital de diseño y otras en las limpieza. Se considera la duración de una transmisión las de condiciones aceptable si es superior a la duración mínima referenciavelocidad/potencia son tales que un nú de dien tes más pequeño (inferior a 17) puede dar un Href = 5000 horas. funcionamiento aceptable, de modo que puede obtene accionamiento compacto y satisfactorio, por ejemplo, 11. Recomendaciones de diseño. maquinaria de oficina fi , accionamientos movidos a man mecanismos, bicicletas, etc. A la hora de diseñar una transmisión por cadenas es necesario tener en cuenta algunos aspectos que influirán fl de manera notable en la capacidad de carga, en la duración y en el buen funcionamiento de la misma, por lo que se aconseja tener en cuenta las siguientes recomendaciones.

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La distancia entre centros debe adaptarse a la conven Número de dientes impar. una cadena con un número par de eslabones Muchos accionamientos tienen un número de parusar de eslabones evitar el uso de un eslabón acodado, práctica que no se en su cadena debido a la sencillez del eslabón de cierre. recomienda , salvo Usando un piñón motriz con un número de dientes impar, se en circunstancias especiales. Generalmen obtiene una distribución uniforme del desgas te tanto entelalos fabricantes brindan los valores de dis tancias entre centros, en función del paso de la ca cadena como en el piñón.

Posición del accionamiento. Número máximo de dientes. Los accionamientos pueden funcionar en posición hor El número máximo de dientes en cualquierinclinada piñón conducido o vertical. En general el ramal cargado de la (Z2) no debe superar el rango 120 a 150 dien tes.ser Esta puede el superior o el inferior, según se desee. Es limitación se debe al hecho que, para una elongación dadaque de el ramal menos tensado sea el supe recomendable la cadena debida al desgaste, el diámetro primitivo de trabajo que posibilita que las deformaciones de la cadena por s de la cadena sobre el piñón aumenta en proporción al a abrazar mas dientes en las ruedas. Cuan peso ayuden diámetro primitivo nominal, esto es, la cadena se sitúa posición delen accionamiento es vertical o próxima a ésta posiciones más elevadas sobre el diente delpreferible piñón, porque lo que el piñón motriz (Z1), esté por encima del cuando se desgastan las articulaciones se manifiesta conducidocon (Z2), sobre todo si la transmisión es reducto más facilidad el salto de la cadena sobre la embargo, rueda mayor. aúnSe con un accionamiento en posición vertic considera que el desgaste de la cadena presumible es el el que puede poner piñón motriz en la parte inferior con tal da una elongación del orden del 2-3% sobreasegurar la longitud que se mantenga siempre el ajuste de la tens nominal. la cadena.

Distancia entre centros. Conclusiones. Para una duración óptima en cuanto a desgaste distancia • Las, latransmisiones por cadenas son elementos entre centros de dos ruedas, debe ser del orden de 30 a 50 máquinas muy difundidos y normalizados. Las caden veces el paso de la cadena. rodillos pueden llegar a transmitir altas cargas y generalmente se emplean para velocidades medias La distancia entre centros mínima viene dada , algunas veces, • Las cadenas dentadas se emplean para logr por el número de dientes que engranan con la cadena en el transmisiones silenciosas y las cadenas de casquillos piñón motriz. Se recomienda que el engrane carecen mínimo sea de 6 de rodillos por lo que son más ligeras y meno ó 7 dientes. Cuando las relaciones de transmisión son resistentes al desgaste. grandes, es importante comprobar que el ángulo dediseños engranese deben emplear números de dien • En los en el piñón motriz no sea inferior a 1200. mayor posible y pasos pequeños para garantiza suavidad de marcha, aunque esto exija más de una h 0 se obtiene En transmisiones con 2 ruedas, un engrane•120 La capacidad de trabajo se determina a partir del cuando la distancia entre centros es igual o superior a la diferencia entre el diámetro primitivo de las presiones ruedas. Unadmisibles ( p<[p] ), para evitar un desgas en las aumento de la distancia entre centros aumenprematuro ta el engrane en articulaciones que aumente el paso haga inservible la cadena en un período de tiempo co el piñón. • Para estimar la duración puede emplearse el criter control de la norma de desgaste, mediante el cual ten en cuenta las condiciones de limpieza, lubricación y dinamismo de carga, se hace un cálculo de referencia duración. Siempre que esta sea mayor que 5000 hora será correcta. • Para aumentar la capacidad de trabajo de una trans se puede aumentar el número de hileras, aumentar o mejorar las condiciones de explotación de la tran

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Cadenas-Clase1

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