Chavetas o cuñas Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes, etc. Aun cuando los engranajes, las poleas, etc., están montados con un ajuste de interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada para transmitir el momento torsionante total.
Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda, una cuña de silleta o una cuña plana. ara trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares. Cuñas !na cuña es un elemento de maquina que se coloca en la interfase del eje " la masa de una pieza que transmite potencia con el fin d transmitir torque. La cuña es desmontable para facilitar el ensamble " desarmado del sistema de eje. #e instala dentro de una ranura a$ial que se maquina en el eje, la cual se denomina cuñero. A una ranura similar en la maza de la pieza que transmite potencia se le da el nombre de asiento de cuña, si bien. ropiamente es tambi%n un cuñero. La cuña tambi%n puede definirse como una máquina simple de madera o metal terminada en ángulo diedro mu" agudo. #irve para hender o dividir cuerpos s&lidos, para ajustar o apretar uno con otro, para calzarlos o para llenar alguna raja o hueco. Act'a como un plano inclinado m&vil. (l filo de un hacha es, en realidad, una cuña afilada. )al como lo har*a una rampa, permite desplazar un peso con ma"o facilidad.
)ipos de Chavetas o cuñas. Cuñas paralelas cuadradas " rectangulares. (l tipo mas com'n de las cuñas para ejes de hasta + - de diámetro es la cuña cuadrada. La cuña rectangular se sugiere para ejes largos " se utiliza en ejes cortos donde puede tolerarse una menor altura. )anto la cuña cuadrada como la rectangular se denominan cuñas paralelas p aralelas porque la parte superior, la inferior " los lados de la cuña son todos paralelos. Los cuñeros " la maza en el eje se diseñan de tal manera que e$actamente la mitad de la altura de la cuña se apo"e en el lado del cuñero del eje, " la otra mitad
en el lado del cuñero de la maza
(l ancho de la cuña cuadrada es o plana es generalmente una cuarta parte del diámetro del eje. (stas cuñas pueden ser rectas o ahusadas apro$imadamente /0 por pie. Cuando es necesario tener movimiento a$ial relativo entre el eje " la parte acoplada se usan cuñas " ranuras. ($isten normas A#1( " A#A para los dimensionamientos de la cuña " de la ranura
Cuñas de 2oodruff !na cuña 2oodruff es un segmento de disco plano con un fondo que puede ser plano o redondeado. #e le especifica siempre mediante un numero, cu"o dos 'ltimos d*gitos indican el diámetro nominal en octavos de pulgadas, mientras que los d*gitos que preceden a los 'ltimos dan el ancho nominal en treintaidosavos de pulgada
3igura . Corte transversal de eje con cuña 2oodruff 3igura 4. (nsamble de un eje con pasador " una chaveta 2oodruff Cuñas ahusadas " cuñas de cabeza Las cuñas ahusadas están diseñadas para insertarse desde el e$tremo del eje despu%s que la maza está en su sitio en lugar de instalar la cuña primero " despu%s deslizar la maza sobre la cuña, como sucede en las cuñas paralelas. (l ahusado se e$tiende, cuando menos, a lo largo de la longitud de la maza " la altura medida
desde el e$tremo de la maza es la misma que para la cuña paralela. or lo general el ahuesado es de /0- por pie. La cuña o chaveta de cabeza tiene una geometr*a ahusada dentro de la maza
que es la misma que la cuña ahusada simple. ero la cabeza alargada permite e$traer la cuña desde el mismo e$tremo en que se instal&. (sto es mu" deseable si el e$tremo e$puesto no está accesible para e$traer la cuña. 5onde se desean ensamble " desarmado relativamente sencillos as* como una carga ligera debe considerarse una cuña 2oodruff. La ranura circular en el eje mantiene la cuña en su sitio en tanto la pieza que embona se desliza sobre la cuña. La cuña cuadrada " la cuña ratt 6 2hitne" son las mas utilizadas en diseño de maquinas. La cuña de cabeza acodada se diseña d% modo que la cabeza permanezca fuera del mamel&n para permitir que una clavija pueda impulsarla para remover la cuña. #elecci&n e instalaci&n de cuñas " cuñeros La cuña " el cuñero para una aplicaci&n espec*fica casi siempre se diseñan despu%s que se ha especificado el diámetro del eje. or lo general la longitud de la cuña se especifica como una parte sustancial de la longitud de la maza de la pieza que se instala para dar margen a una alineaci&n satisfactoria " una operaci&n estable. ero si el cuñero en el eje debe estar cerca de otros cambios geom%tricos como chaflanes de los hombros " ranuras para anillos de sujeci&n, es importante prever cierto espaciamiento a$ial entre ellos de manera que las concentraciones de tensi&n no se multipliquen. La cuña puede cortarse a escuadras en los e$tremos, o bien, se le asigna un radio en cada e$tremo cuando se instala en un cuñero de perfil para mejorar su ubicaci&n. Las cuñas que se cortan a escuadra se utilizan, por lo general, con el tipo de cuñero de corredera deslizable. (n ocasiones la cuña se mantiene en su sitio mediante un tornillo de ajuste en la maza sobre la cuña. #in embargo, la confiabilidad de este m%todo es cuestionable debido a la posibilidad de que el tornillo de ajuste presente retroceso con la consecuente vibraci&n del ensamble. (s necesario prever la ubicaci&n a$ial del ensamble por medios más positivos como hombros, anillos de sujeci&n o separadores. Las chavetas 7enned" se fabrican generalmente en forma de cuña " se aprietan en posici&n de montaje. #on adecuadas para trabajo mu" pesado. Las chavetas 8oodruff se emplean mucho en las industrias de veh*culos autom&viles " de las máquinas herramientas. ara construcci&n de alta calidad " en casos en que es necesario el movimiento a$ial entre eje " cubo de acoplamiento, se evita la rotaci&n relativa
mediante estr*as mecanizadas en el eje " el cubo. !n tipo de estr*as utiliza como directriz la curva involuta. (l estriado del eje puede realizarse mediante un proceso de fresado similar al utilizado en el tallado d e engranajes 1ateriales de fabricaci&n de cuñas Las cuñas se fabrican en su ma"or*a, de acero e$tru*do en fr*o a bajo carbono. #i el acero a bajo carb&n no es lo suficientemente resistente, puede emplearse acero con un contenido mas alto de carb&n, tambi%n del tipo e$tru*do en fr*o. Los aceros a los que se les da tratamiento t%rmico pueden utilizarse para obtener una resistencia aun ma"or. 9o obstante, el material debe conservar una buena ductilidad como lo indica un valor de elongaci&n porcentual ma"or del :; apro$imadamente, en particular cuando es probable que se presenten cargas de choque o de impacto 5iseño de chavetas 3actores que influ"en en el diseño de chavetas La distribuci&n de los esfuerzos en la superficie de las chavetas es mu" complicado. 5epende del ajuste de la chaveta " de las ranuras del eje " el cubo en los cuales e$isten fuerzas distribuidas. Además las tensiones no son uniformes a lo largo de la chaveta en direcci&n a$ial, siendo má$imas en los e$tremos. Como consecuencia de las muchas indeterminaciones, generalmente no puede hacerse un estudio e$acto de las tensiones. Los ingenieros suponen usualmente que todo el par es absorbido por una fuerza tangencial 3 situada en la superficie del eje. (sto es, ) <3r Las tensiones de cortadura " de compresi&n en la chaveta se calculan a partir de la fuerza 3 " se emplea un coeficiente de seguridad suficientemente grande. 5iseño de cuñas cuadradas " planas uede basarse en los esfuerzos cortantes " de compresi&n producidos en la cuña como resultado del momento de torsi&n transmitido. Las fuerzas que act'an sobre la cuña se muestran en la figura. Las fuerzas 3= act'an como un par resistente para prevenir la tendencia de la cuña a rotar en el cuñero. La localizaci&n e$acta de la fuerza 3 no es conocida " es conveniente suponer que act'a tangencialmente a la superficie del eje. (sta fuerza produce esfuerzos cortantes " de
compresi&n en la cuña
3igura >. 5istribuci&n de esfuerzos en una chaveta sobre un eje La resistencia al momento de torsi&n del eje ) puede apro$imarse por )<3r, donde r es el radio del eje. (l esfuerzo cortante # s en la cuña es?
http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_mecanica/chavetas/default3.asp
