Cadenas UNC 25-08-14

MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MAQUINAS Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales

CADE CA DENA NAS S DE DE ROD RODIL ILL L OS (Transmisión de potencia mecánica)


Transmisión de potencia mecánica mediante una cadena Una cadena es un elemento articulado constituido por un conjuntos de eslabones vinculados uno a continuación del otro, que permiten mediante fuerzas de tracción transmitir potencia mecánica. Como se clasifican?

Transmisi ón de potencia - Transmiten potencia mecánica entre árboles paralelos

CADENAS DE RODILLOS Se pueden clasificar por su función

Transportadoras - Cadenas con eslabones o enlaces de una geometría específica, que le permiten desempeñar una función de transporte o arrastre de material

Para Carga - Son cadenas que permiten transmitir grandes cargas de tracción, y son usadas, por ejemplo, para elevar grandes pesos, o accionar bancos de fuerza, entre otros uso.

Usos Especiales - Para aplicaciones en corte de madera, tren de rodaje, etc.


Características de la trasmisión por cadenas Princi pales ventajas 

  

  

Proporcionan una relación de transmisión fija entre las velocidades y ángulo de giro de los ejes de entrada y salida. Es compacta y no requiere tensión inicial (a diferencia de las correas). Larga duración (Si esta bien diseñada es mucho más duradera que las correas). Permite trabajar con menores distancias entre centros de poleas, con la consiguiente ventaja económica. Es de fácil instalación y ante una rotura de uno o varios eslabones es de simple arreglo. Son poco sensibles al medio en que trabajan. Puede operar a temperatura elevadas

Princi pales desventajas 

   



Solo aplicable cuando los ejes son paralelos, pueden ser varios, pero se requiere que las ruedas dentadas estén en el mismo plano (una variante es el caso de mecanismos de cambio de velocidad). Preferentemente los ejes deben ser horizontales, para evitar el uso de apoyos laterales para la cadena. Son más costosas que las transmisiones a correas. Necesitan un buen mantenimiento, con limpiezas periódicas y lubricación adecuada. Para absorber los alargamientos deben disponerse los ejes de modo que pueda tensarse la cadena o bien montar un piñón tensor en el ramal flojo. En determinadas configuraciones se pueden presentar vibraciones por efecto ¨cordal o poligonal¨


TRANSMISIONES DE CADENA DE RODILLOS Cierre elástic o (Para el armado y desarmado) Corona (Rueda Catarina o rueda Catenaria mayor)

Piñón (Rueda Catarina o rueda Catenaria menor)

Piñón Impulsor Piñón Conducido


Componentes de una cadena de rodillos

Pasador Casquillo Placa Interior

Rodillo Eslabón de cadena Placa Exterior

Modificando de la longitud del pasador se fabrican cadenas simples, dobles, triples, etc. (También se las suele llamar cadenas de torones (o cordones) simples, dobles, triples, etc.)


Funcionamiento de la cadena V Cadena

Distancia Variable

La rueda Catarina de puede considerar un polígono

Paso


Efecto cordal o poligonal en una cadena Debido a que el paso de la cadena es secante al diámetro de paso de las ruedas catarinas, existe una variación de la velocidad tangencial en la cadena, originada por el denominado efecto “cordal” o de “polígono¨ que se muestra en la siguiente figura



Velocidad tangencial máxima de la cadena

Velocidad tangencial mínima de la cadena

Rueda catarinas de solo cuatro dientes para resaltar el efecto cordal


GENERALIDADES DE LAS CADENAS DE RODILLOS Las transmisiones de cadenas de rodillos tienen optima eficiencia para relaciones de transmisión de 6:1

Disposiciones para lograr relaciones de transmisión mayores de 6:1 Es buena práctica utilizar ruedas impulsoras con por lo menos 17 dientes

Tipos de lubricación de transmisiones de cadenas

Se deben utilizar aceites que penetren en los intersticios de los eslabones y pasadores TIPO A

TIPO B

TIPO C

(de 170 ft/min a 650 ft/min)

(de 650 ft/min a 1500 ft/min)

(por arriba de 1500 ft/min)


GENERALIDADES DE LAS CADENAS DE RODILLOS La longitud de la cadena debe determinarse en función de los números de pasos, siendo de preferencia un número par. Se puede estimar mediante: 2 L  Longitud de la cadena N1  Número de dientes catarina menor L 2C N  N  N  N  P



p



1

2

2



2

4

2

1

C p 

p  Paso de la cadena

N2  Número de dientes catarina mayor

C  Distancia entre centros

La distancia entre centros no debe exceder los 80 pasos (entre 30 a 50 pasos es la mejor opción) La transmisió n debe confi gurarse con una cadena de longitu d igu al a un núm ero par de pasos, acoplada a un piñ ón y una corona con un num ero impar de dientes. Se asegura así una distri bució n uni forme del desgaste, tanto de la cadena como en lo s dientes de las ruedas. Si se usa un piñón con nú mero par de dientes, el mismo rodi llo c ae en la mism a entalladura del piñón, lo que provoc a que no exista una compensación de los d esgastes. El uso de un número par de dientes en el piñón se hace en los casos de excepción por limi tes en el espacio.

Datos para solicit ar una cadena de rodill os:

Datos para soli citar un piñó n o coron a:

• • • • •

• • •

•

Longitud (en metros, en pasos o cantidad de rodillos). Paso. Ancho interior del torón o cordón. Diámetro de rodillo. Cantidad de hileras (simple, doble o triple) y de ser doble o triples, indicar el paso transversal. Especificar que tipo de uniones a utilizar en la cadena.

Cantidad de dientes. Datos de la cadena según la lista anterior. Diámetro del eje en donde será montado.


CADENA DE RODILLOS NORMALIZADAS Existen muchas normas que estandarizan los distintos tipos de cadenas de rodillos, algunas de ellas son: BS (British Standards) API ( American Petroleum Institute) DIN (Deutsches Institut für Normung) ANSI (American National Standards Institute) ISO (International Organization for Standardization) IRAM (Instituto de Racionalización Argentina de Materiales) actualmente Instituto Argentino de Normalización y Certificación

La Norma que uti lizamos para calcu lar es ANSI B29.1-1975

Existe procedimientos de calculo para este y otros tipos de cadenas comerciales que son provistos por sus propios fabricantes, los cuales se pueden utilizar perfectamente para un correcto dimensionamiento de las transmisiones


CADENAS DE RODILLOS NORMALIZADAS Cadenas de rodillos estándares (Fabricación Estadounidense Norma ANSI B29.1-1975)

Tabla 1


CADENAS DE RODILLOS NORMALIZADAS Factores de servicio K S ( tiene en cuenta las condiciones de trabajo de la rueda impulsora e impulsada)

Tabla 2


CADENAS DE RODILLOS NORMALIZADAS Capacidad de potencia (en HP) de una cadena de rodillos de paso sencillo y un solo torón (o cordón) para una rueda catarina de 17 dientes (Fabricación Estadounidense Norma ANSI B29.1-1975) Expectativa de duración de la cadena de 15000 Horas

Tipo A : Lubricación manual o por goteo.

Tabla 3

Ti po B : Lubricación de disco o por baño. Ti po C: Lubricación mediante chorro de aceite. Tipo C´: Lubricación similar al tipo C pero con especial dificultad, se debe someter al análisis del fabricante.


CADENAS DE RODILLOS NORMALIZADAS Factores de corrección por dientes K 1 (rueda impulsora con un número de dientes mayor o menos a 17)

Tabla 4

Factores de corrección por torones K 2 (simples, dobles, triples o cuádruples) Numero de Torones

K2

1

1.0

2

1.7

3

2.5

4

3.3

Tabla 5


Ejemplo de Cálculo Datos de la transmision de potencia de cadena a realizar sobre una cinta transportadora accionada mediante un motor eléctrico 1. 2. 3. 4. 5.

•

Potencia a transmitir 7 ½ hp Velocidad de rotación piñón 300 rpm Velocidad de rotación corona 200 rpm Distancia entre centros aproximada de 700 mm Servicio con choques moderados

Se propone el numero de dientes de cada una de las ruedas de la transmision (ver en la tabla 4 el número de dientes que se utilizan en ruedas impulsoras)

Rueda catarina impulsora N=20 Rueda catarina conducida N=30

Se debe cumplir la relación de transmisión que se desea realizar

• Se determina la potencia de diseño La potencia del motor es 7 ½ hp, la cual es afectada por el factor de servicio de la tabla 1 correspondiente a un trabajo con choques moderados en la carga, por lo que nos queda una potencia de diseño de : Potencia de diseño = 1,3 x 7 ½ hp = 9,75 hp


Ejemplo de Cálculo • Selección inicial de la cadena de rodillos satisfactoria mediante la tabla 3 1) Se selecciona una cadena ANSI Nº 50 triple (tres torones o cordones) para trabajar con una rueda impulsora de 20 dientes con una velocidad de giro de 300 rpm. Potencia corregida Cadena 50-3 = Potencia nominal de la cadena x K 1 x K2 De la tabla 4 se obtiene el valor de K 1 para una rueda catarina impulsora de 20 dientes De la tabla 5 se obtiene el valor de K 2 para una cadena de tres torones

Finalmente se obtiene: Potenci a corr egid a Cadena 50-3 = 3,61 [hp] x 2,5 x 1,18 = 10,65 [hp] (Verifica)

2) Se selecciona una cadena ANSI Nº 60 doble (dos torones o cordones) para trabajar con una rueda impulsora de 20 dientes con una velocidad de giro de 300 rpm. Potencia corregida Cadena 60-2 = Potencia nominal de la cadena x K 1 x K2 De la tabla 4 se obtiene el valor de K1 para una rueda catarina impulsora de 20 dientes De la tabla 5 se obtiene el valor de K2 para una cadena de tres torones

Finalmente se obtiene: Potenci a corr egid a Cadena 50-3 = 6,2 [hp] x 1,7 x 1,18 = 12,43 [hp] (Verifica)


Ejemplo de Cálculo • Determinación de la longitud de la cadena ANSI Nº 50-3 De la tabla 1 obtenemos un paso de 15,88 mm para la cadena ANSI Nº 50-3 Proponiendo la longitud entre centros 700 mm deseada para la transmision, obtenemos: L P



2C

p



N1  N 2 2



 N  N  2

4

2

2

L

1

 

P

C p





2 700 15.88



20

 30 2



 30  20 4

2



2

700 15.88

L



P

 113.2

Pasos

Tomamos un numero par de pasos 114, por lo que remplazando en la ecuación anterior obtenemos una nueva distancia intercentral de la transmision L P

 114

Pasos

2C

p

2

2

p  N  N  N  N L     C  0 4 P  2 1

2

2

1

2

C



704.8 Pasos

Finalmente verificamos que la distancia intercentral no supere los 80 pasos C P

80

Pasos

C P



704.85 15.88

C P

 44.4

Pasos (Verifica)

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