ELEMENTOS DE TRANSMISION FLEXIBLES Correas
Se conoce como correa de transmisión a un tipo de transmisión mecánica basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación, por medio de una cinta o correa continua, la cual abraza a las ruedas ejerciendo fuerza de fricción suministrándoles energía desde la rueda motriz. Es importante destacar que las correas de trasmisión basan su funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de fricción, esto las diferencia de otros medios de flexibles de transmisión mecánica, como lo son las cadenas de transmisión y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia mecánica entre los distintos elementos de la transmisión. tr ansmisión. Las transmisiones por correa, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a la polea movida por medio del rozamiento que surge entre la correa y las poleas.
Esquema de una transmisión por correa. En la figura son identificados los parámetros geométricos básicos de una transmisión por correas, siendo: 1 - Polea menor. 2 - Polea mayor. α1 - Ángulo de contacto en la polea menor. α2 - Ángulo de contacto en la polea mayor.
a - Distancia entre centros de poleas. d1 - Diámetro primitivo de la polea menor. d2 - Diámetro primitivo de la polea mayor. Durante la transmisión del movimiento, en un régimen de velocidad uniforme, el momento producido por las fuerzas de rozamiento en las poleas (en el contacto correa-polea) será igual al momento motriz en el árbol conductor y al del momento resistivo en el árbol conducido. Cuanto mayor sea el tensado, el
ángulo de contacto entre polea y correa, y el coeficiente de rozamiento, tanto mayor será la carga que puede ser trasmitida por el accionamiento de correas y poleas La transmisión por correa se basa en un elemento flexible que transmite potencia mecánica entre dos ejes (o más) que se encuentran separados una distancia relativamente grande. Se compone de:
Un elemento flexible o correa. Dos o más elementos portadores o poleas: uno conductor y uno o más conducidos. Elementos tensores
Clasificación de correas y transmisiones transmisiones Las correas
Teniendo en cuenta la parte transversal, se distinguen en correas planas, trapeciales, multi V, redondas y correas dentadas. Según el empalme de las puntas, hay correas engrapadas, pegadas, cosidas, sinfín. Resta añadir algo sobre la clasificación más conocida de las correas, como son las planas y trapezoidales. La forma transversal de las planas son las que primero aparecieron. En esta época han sido desplazadas por las trapezoidales. Correas Planas
Las correas planas se caracterizan por tener por sección transversal un rectángulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisión utilizadas, pero actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todavía estudiadas porque su funcionamiento representa la física básica de todas las correas de trasmisión.
Correas multipista o estriada
Actualmente están sustituyendo a las trapezoidales, ya que al permitir pasar por poleas tanto por la cara estriada (de trabajo) como por la cara plana inversa, permite recorridos mucho más largos y por lo tanto arrastrar muchos más sistemas. Además permiten el montaje de un tensor automático. En las aplicaciones más conocidas, la de los automóviles o vehículos industriales, pueden arrastrar por ejemplo a la vez: Alternador, Servodirección, Bomba de agua, Compresor de aire acondicionado, Ventilador (este último sólo en tracción trasera e industriales).
Correas Trapezoidales
A diferencia de las planas, su sección transversal es un trapecio. Esta forma es un artificio para aumentar las fuerzas de fricción entre la correa y las poleas con que interactúan. Otra versión es la trapezoidal dentada que posibilita un mejor ajuste a radios de polea menores. • Las correas en V se fabrican usualmente en tela y
refuerzo de cordón, generalmente de algodón, rayón o nylon, y se impregnan de caucho (o hule). • Se usan con poleas ranuradas de sección similar y
distancias entre centros más cortas. • Son ligeramente menos eficientes que las planas,
pero varias pueden montarse paralelas en poleas ranuradas especiales; por tanto, constituyen así una transmisión múltiple; además de que el contacto de la correa con la garganta de la polea se produce únicamente en los laterales, por ello las presiones especificas de contacto garganta-correa es 4 o 5 veces superior a la correa plana, por lo q se desgastan antes • Las correas trapezoidales son, entre los tipos básicos de correas, las que han adquirido mayor
aplicación en la industria. • La capacidad de carga de una correa trapecial es mayor que la de un a plana debido al mayor
coeficiente reducido de fricción. Correa de distribución
La correa de distribución o dentada , es uno de los más comunes métodos de transmisión de la energía mecánica entre un piñón de arrastre y otro arrastrado, mediante un sistema de dentado mutuo que posee tanto la correa como los piñones, impidiendo su deslizamiento mutuo. Se emplea muy frecuentemente en motores Otto y diesel de 4 tiempos entre el cigüeñal y el árbol de levas, en motores
de motocicletas y maquinaria industrial, de forma general, es una correa de goma que normalmente enlaza un generador de movimiento con un receptor de la misma por medio de poleas o piñones. Correas Dentadas
Constituyen las correas dentadas un sistema moderno de transmisión de potencia que reúne la práctica totalidad de las ventajas de las correas planas y trapeciales y elimina sus inconvenientes. Entre los nombres con los que se comercializan se les llama correas de sincronización que es bastante definitorio de una de sus más importantes cualidades. Sus elementos de tracción usuales son cables de acero y es por lo que estiran muy poco bajo carga y servicio y soportan grandes esfuerzos. Su tensión inicial puede ser muy baja, lo que origina una reducida carga en los cojinetes y no precisa (aunque no son desechables) elementos tensores. Se construyen a base de neopreno al que se le coloca una cubierta exterior de nylon. Como las poleas que requieren se tallan con dientes la transmisión que realizan es sincronizada lo que en muchos casos además de útil es necesario. Tienen un funcionamiento silencioso, no precisan lubricación. Para su cálculo es preciso tener en cuenta que, según indica la experiencia, debe haber un mínimo de seis dientes en contacto. Las transmisiones
Las diferencia el emplazamiento de la correa y los ejes, como transmisión abierta, cruzada, semicruzada, transmisión múltiple (permite accionar distintas poleas a partir de una polea matriz). Según el tensado previo será con tensión de alargamiento, rodillo, tensor, carriles tensores y tensado automático. Actualmente los engranajes y correas son parte de muchas actividades, ya sea para levantar cargas pesadas, como en todo tipo de sistemas para el cambio de marcha, que facilite la transferencia de movimiento. Ventajas
Transmiten potencia a gran distancia entre los ejes del árbol conductor y del árbol conducido.
Pueden operar a altas velocidades de rotación.
Funcionamiento suave, silencioso y sin choques: absorben cargas de choque y vibraciones, esto alarga la vida de los componentes de la máquina. Diseño, fabricación, montaje y mantenimiento sencillo.
Protege de sobrecargas al limitar la carga transmitida (rozamiento). Se usan como fusible mecánico. Económicas, en coste directo y en mantenimiento. Funcionamiento aceptable con polvo y humedad. Son limpias y no requieren lubricación ni mantenimiento. Transmisión a varias poleas o entre ejes no paralelos Amplio rango de aplicación (ejemplo: variación de la relación de trasmisión en los variadores de velocidad).
Rendimientos similares a los engranajes (0,97-0,98).
Se consiguen reducciones del mismo orden.
Desventajas
La potencia a transmitir está limitada por: Rozamiento entre la correa y la garganta de la polea. Tipo de correa. Vida útil relativamente baja. Longevidad baja.
Existe peligro de deslizamiento.
La relación de transmisión no es exacta ni constante, depende del deslizamiento elástico y del esfuerzo transmitido (en correas no sincronizadoras). Grandes dimensiones exteriores. Exige un determinado ambiente de trabajo: No admite suciedad, polvo, grasa, aceite o humedad. No admite temperaturas altas.
Desgaste y envejecimiento. Pérdida de elasticidad.
Grandes cargas sobre árboles y apoyos.
Correas planas Características y cálculo
Son simples, silenciosas y baratas. Aplicación muy extendida. Anchos: desde 15 a 1200 mm. Se fabrican en: cuero, caucho, poliamidas, caucho
reforzado con fibras textiles o metálicas, lana o materiales sintéticos. En general, se usan aplicaciones donde se requiere:
Alta velocidad (hasta 45 m/s). Al ser de sección muy estrecha, se desarrollan menos tensión debido a la fuerza centrífuga. Las correas planas reforzadas pueden transmitir altas potencias (hasta 370 kW) con grandes distancias entre centros (prácticamente ilimitadas). Diámetros pequeños de poleas, ya que desarrollan menores tensiones de flexión. Cuando hay desplazamientos laterales.
Las correas del tipo plano están constituidas por una banda continua cuya sección transversal es rectangular, fabricadas de distintos materiales siendo los más empleados: • Cuero de 4 a 6 mm. de espesor. Para bandas de más espesor se unen capas sucesivas de cuero
mediante adhesivos, construyéndose bandas de dos capas y bandas de tr es capas. Según su capacidad se pueden clasificar en tres grupos: - Clase I: σpermisible = 25 Kp/cm2 y velocidad máxima de hasta 12 m/s. - Clase II: σpermisible = 29 Kp/cm2 y velocidad máxima de hasta 24 m/s. - Clase III: σpermisible = 33 Kp/cm2 y velocidad máxima de hasta 45 m/s. • Tejido de algodón o banda de nylon. Se construye con varias capas de tejido, normalmente recubiertas
de caucho o plástico para su protección y mayor duración. Su tensión permisible varía entre los 125 y 250 Kg/cm2 y su velocidad lineal máxima es de hasta unos 40 m/s. Hay un concepto muy utilizado en las transmisiones por correa, es el de relación de transmisión. Sea d 1 el diámetro de la polea motriz y d2 el de la polea arrastrada:
Transmisión por correa
Es evidente que por ser la correa una banda continua la velocidad lineal en cualquiera de sus puntos tiene el mismo módulo. Por tanto si V es la velocidad lineal se cumplirá (despreciando el deslizamiento) que: V =ω1⋅ r1 =ω 2 ⋅ r2
Como: ω1⋅ r1 =ω 2 ⋅ r2
Se tiene que: n1⋅d1=n2⋅d2
La relación de transmisión es:
Diseño De Transmisiones Por Correas Trapezoidales
Todo fabricante que comercialice correas de transmisión dispone de catálogos con las especificaciones técnicas de sus correas que son accesibles al público en general. En dichas especificaciones técnicas se incluyen, para cada sección nominal, la potencia que puede transmitir cada correa, en función del diámetro y las r.p.m. a que gire la polea más pequeña, ya que ésta es la que va a condicionar la resistencia por fatiga a flexión de la correa. No obstante los valores de estas tablas son teóricos, y están calculados suponiendo unas hipótesis de cargas constantes y un arco de contacto de la correa sobre la polea de 180º. Evidentemente, la realidad en cada caso será distinta y habrá que ajustarse a las condiciones específicas de trabajo a la que se someta a la correa. Es por ello que es necesario hacer uso de unos coeficientes de corrección que tengan en cuenta la realidad en el diseño y las condiciones de trabajo de cada correa. En los siguientes apartados se mostrarán cómo calcular dichos coeficientes correctores. Potencia transmitida
En primer lugar habrá que calcular la potencia de diseño o total de la potencia transmitida sobre la que se diseñará la correa. La potencia que desarrolla el motor conductor (P) es el punto de partida, pero a este valor habrá que afectarlo de un coeficiente corrector en función de diversos factores como son: • Tipo de motor conductor que se utilice para accionar la transmisión • Tipo de máquina conducida que se vaya a accionar • Horas de servicio por día.
De esta manera la potencia corregida (Pc) o total de la potencia transmitida, que es la que habrá que utilizar en el diseño, vendrá dada por la siguiente expresión: Pc = P · K
Donde: Pc = potencia corregida; P =potencia transmitida del motor conductor; K = factor de corrección de la potencia de acuerdo a la siguiente tabla:
Factor de servicio, K
A la tabla anterior, cuando sea necesario el uso de poleas tensoras, habrá que adicionar al coeficiente de corrección anterior los valores siguientes en función de la posición de la polea tensora: - sobre el ramal flojo interior: --- sobre el ramal flojo exterior: +0,1 - sobre el ramal tenso interior: +0,1 - sobre el ramal tenso exterior: +0,2 En ocasiones, en lugar de la potencia del motor de accionamiento (P) lo que se dispone es su par motor (T). En este caso la potencia (P) que transmite se calcula de la siguiente manera:
Donde P resulta la potencia transmitida en kW, n son las revoluciones por minuto (rpm) y T es el par motor en kg fuerza · metro. Selección del tipo de correa
Cada fabricante dispone de gráficas donde se muestra el tipo de correa adecuada para trabajar en función de la potencia a transmitir y de las revoluciones de giro de la polea menor. Se adjunta una gráfica tipo de un fabricante de correas de transmisión donde se puede seleccionar la sección correcta de la correa:
Selección de la sección de correa Relación de transmisión
La relación de transmisión se calcula de acuerdo a la siguiente expresión:
Donde: R = relación de transmisión N = revoluciones por minuto (rpm) de la polea menor n = revoluciones por minuto (rpm) de la polea mayor D = diámetro de la polea mayor; d = diámetro de la polea menor.
Diámetros de poleas
Generalmente se parte del conocimiento del diámetro de alguna de las poleas, de la mayor o de la menor. Así, si se parte del diámetro de la polea menor (d), el diámetro de la otra polea, la mayor (D), se obtendría a partir de la relación de transmisión (R). D=R·d Si por el contrario, se conoce el diámetro de la polea mayor (D), el de la menor (d) se calcula de igual manera: d=D/R Por último, habría que comprobar que el diámetro de la polea menor se elige siempre mayor al mínimo requerido para cada sección, según se indica en la tabla Diámetros mínimos de poleas Distancia entre ejes
La distancia entre ejes (E) de las poleas suele estar establecida en la transmisión que debe calcularse. No obstante, puede que en algunos casos este dato no esté decidido, quedando a mejor criterio calcular esta distancia. De acuerdo a la experiencia de las empresas fabricantes, y con el objetivo de optimizar el rendimiento de la transmisión, la distancia entre ejes de poleas (E) mínima se puede obtener a partir de las siguientes expresiones:
• Si la relación de transmisión R está compren dida entre 1 y 3:
( )
• Si R ≥ 3: Para este caso bastaría que se cumpliese que E ≥ D siendo:
E,=distancia entre ejes de poleas R=la relación de transmisión d=diámetro de la polea menor D=diámetro de la polea mayor. Longitud de la correa
La longitud primitiva de la correa (Lp) de una transmisión se calcula directamente a partir de la siguiente expresión:
( )
( )
Donde: E=distancia entre ejes de poleas d=diámetro de la polea menor D=diámetro de la polea mayor La expresión anterior calcula el valor exacto para la longitud de la correa. No obstante, las casas comerciales fabrican una serie normalizada de longitudes primitivas nominales para cada sección de correa, que seguramente no coincidirán con la longitud calculada mediante la expresión anterior. Por ello, se debe escoger de una lista, para el tipo de correa que se trate, la longitud más próxima al valor calculado. Arco de contacto
La polea determinante en el diseño y en la duración de la vida útil de la correa será la de menor diámetro. Por ello, es necesario conocer el ángulo de contacto sobre esta polea. La determinación del ángulo de contacto (A) de la correa sobre la polea menor se realiza aplicando la siguiente expresión:
( )
Donde: A=ángulo de contacto sobre la polea menor, en º E =distancia entre ejes de poleas d =diámetro de la polea menor D=diámetro de la polea mayor. Al igual que en el caso anterior, el diseño óptimo de la correa se ha realizado para un ángulo de contacto sobre la polea de 180º. Como en general el ángulo de contacto sobre la polea menor será inferior a 180º, la prestación de la correa no será la óptima, y por tanto habrá que afectarla por un coeficiente corrector del arco de contacto (FcA) Velocidad lineal de la correa
Para el cálculo de la velocidad lineal de la correa se emplea la siguiente expresión,
Donde: Vt =velocidad lineal o tangencial de la correa, en m/s d=diámetro de la polea menor, en mm
N=revoluciones por minuto (rpm) de la polea menor; Como ya se ha indicado en algún apartado anterior, la velocidad lineal de una correa trapezoidal no debe sobrepasar los 30 m/s, dado que a partir de esta velocidad las fuerzas centrífugas son de una magnitud tal que podría desencajar la correa de la ranura de la polea. Si se necesitasen velocidades superiores a los 30 m/s se deberá utilizar poleas especiales que eviten este inconveniente. Prestación base de la correa
La prestación base o potencia base (Pb) que puede transmitir una correa, según su perfil, están tabuladas en las tablas de cualquier fabricante de correas. Como ya se ha indicado, estas prestaciones están indicadas para un ángulo de contacto de 180º. En dichas tablas, para acceder a la información de la potencia base de la correa, habrá que entrar con las revoluciones por minuto (rpm) y diámetro de la polea menor. Se deberá buscar los tipos donde se indican las prestaciones base de las correas trapezoidales para los perfiles clásicos Z, A, B, C, D y E. Potencia efectiva por correa
La potencia efectiva por correa (Pe) se calcula a partir de la potencia base (Pb) afectada de los coeficientes correctores por longitud de correa (Fcl) y por arco de contacto (FcA). De esta forma la expresión que proporciona la potencia efectiva es la siguiente: Pe = Pb · Fcl · FcA Cálculo del número de correas
El cálculo del número de correas necesaria para mover la transmisión es inmediato y resulta de dividir la potencia corregida (Pc) y que constituye el total de la potencia a transmitir, entre la potencia efectiva (Pe) por correa. Es decir, que:
Cadenas De Rodillos
Entre los diversos tipos de cadenas empleados en transmisiones de potencia las más usadas son las cadenas de rodillos. El accionamiento por medio de cadena de rodillos y engranajes, constituye un sólido y seguro sistema de transmisión de la energía mecánica.
Las partes de que consta una cadena de rodillos son las que se presentan en la figura siguiente:
Las fuerzas que actúan son prácticamente las mismas que en las correas excepto que pueden producirse cargas importantes debido al impacto cuando los rodillos establecen contacto con los dientes de los piñones. Ni que decir tiene que las fuerzas de inercia son muy superiores a las que aparecen en las correas. Los piñones tienen relativamente pocos dientes. En la figura siguiente se presenta un piñón con su cadena correspondiente en dos instantes del movimiento. El montaje de una cadena, es sumamente sencillo y requiere pocas atenciones, se precisa que:
El montaje de piñones cumpla: Que mantengan un paralelismo entre piñón conductor y piñón conducido. Para su comprobación es frecuente recurrir a dos reglas que situadas a ambos lados de los piñones indican de forma muy clara el paralelismo de montaje. Que los piñones además de paralelos se mantengan en un plano perfecto. Que el eje o el árbol sobre el que se monten los piñones no tengan holgura ni estén descentrados lo que hace que aparezcan brincos y tensiones anómalas. La colocación de la cadena cumpla: Que no ofrezca ni exceso, ni defecto de tensión. En caso de exceso se acorta su vida útil, en el caso de defecto tiende a salirse.
En general para el montaje de una transmisión por cadena se tendrá en cuenta: 1. Haber efectuado un montaje con las debidas condiciones de alineamiento. 2. Que la totalidad de la transmisión disponga de un sistema eficaz de engrase. 3. Que se puedan verificar los eslabones de unión por ser éstos la zona más débil de las cadenas. Para seleccionar una cadena es preciso conocer: La potencia a transmitir. Las revoluciones por minuto del árbol motor y del conducido. Las condiciones de trabajo, las cuales harán que la potencia a transmitir se mayore con un coeficiente obtenido de la siguiente tabla:
Normalización
En la norma se establecen los requisitos mínimos que obligatoriamente habrán de reunir las correas, así como las pruebas específicas que deben efectuarse para su correcta verificación. Existen desde principios de siglo y son necesarias para: Permitir la intercambiabilidad. Mejorar los procesos de fabricación. Garantizar la operatividad. A nivel internacional, las principal es la ISO. En Europa, está la EN (European Normalization). En España, está la UNE (Una Norma Española). En EE.UU., están: RMA. RUBBER MANUFACTURERS ASSOCIATION MPTA. MACHANICAL POWER TRANSMISSION ASSOCIATION SAE. SOCIETY OF AUTOMOTIVE ENGINEERS ASAE. AMERICAN SOCIETY OF AGRICULTURAL ENGINEERS. API. AMERICAN PETROLEUM INSTITUTE. ISO 22. Belt Drives-Flat Transmisión Belts and Correponding Pulleys-Dimensions and Tolerances. ISO 155. Belt Drives-Pulleys-Limiting Values for Adjustment of Centres. ISO 254. Belt Drives-Pulleys-Quality. Finish and Balance. ISO 255. Belt Drives-Pulleys for V-Belts (System Based on Datum Width)-Geometrical Inspection of Grooves. ISO 1081. Drives Using V-Belts and Grooved Pulleys-Terminology. ISO 1604. Belt Drives-Endless Wide V-Belts for Industrial Speed- Changers and Groove Profiles for Corresponding Pulleys. ISO 1813. Anistatic Endless V-Belts-Electrical Conductivity- Characteristic and Method of Test. ISO 2790. Belt Drives-Narrow V-Belts for the Automotive Industry and Corresponding PulleysDimensions. ISO 3410. Agricultural Machinery-Endless Variable-Speed V-Belts and Groove Sections of Corresponnding Pullleys. ISO 4183 .Belt Drives-Classical and Narrow V-Belts-Grooved Pulleys (System Based on Datum Width). ISO 4184. Classiacl and Narrow V-Belts-Lengths. ISO 5287. Narrow V-Belts Drives for the Automotive Industry-Fatigue Test. ISO 5289. Endless Hexagonal elts for Agricultural Machinery and Groove Sections of Corresponding Pulleys. ISO 5290. Grooved Pulleys for Joined Narrow V-Belts-Groove. Sections 9J, 15J, 20J and25J. ISO 5291. Grooved Pulleys for Joined Classical V-Belts-Groove Sections AJ, BJ, CJ and DJ (Effective System).
ISO 8370. V-and Ribbed V-Belts-Dynamic Test to Determine Pitch Zone Location. ISO 8419. Narrow Joined V-Belts-Lengths in Effective System. ISO 9608. V-Belts-Uniformity of Belts-Centre Distance Variation- Specifications and Test Method. ISO 9980. Belt Drives-Grooved Pullyes for V-Belts (System Based o n Effective Width)Geometrical Inspection of Grooves. ISO 9981. Belt Drives-Pulleys and V-Ribbed Belts for the Automative Industry-Dimension-PK Profile. ISO 9982. Belt Drives-Pulleys and V-Ribbed Belts for Industry Applications-Dimensions-PH, PJ, PK, PL, and PM Profiles
Catarinas o sprockets
Un sprocket es una rueda perfilada con dientes, dientes o incluso piñones que engranan con una cadena, pista u otro material perforado o dentado. El nombre “sprocket” se aplica en general a cualquier rueda en la que son proyecciones radiales que se dedican a una cadena que pasa sobre él. Se distingue de un engranaje de ruedas dentadas en que nunca se engranan juntos directamente, y difiere de una polea en que los piñones tienen dientes y poleas son lisas. Los sprockets se usan en bicicletas, motocicletas, coches, vehículos de orugas, y otra maquinaria ya sea para transmitir movimiento giratorio entre dos ejes donde los engranajes no son adecuados o para impartir el movimiento lineal en una pista, cinta, etc. Tal vez la forma más común de la rueda dentada se encuentra en la bicicleta, en la que el eje del pedal lleva una rueda dentada grande-rueda que acciona una cadena que a su vez acciona una rueda dentada pequeña en el eje de la rueda trasera. Los primeros automóviles fueron también en gran parte impulsado por el mecanismo de piñón y cadena, una práctica ampliamente copiado de bicicletas. Las ruedas dentadas son de varios diseños, el máximo de eficiencia que se reclama para cada uno por su autor. Los sprockets bridas para mantener la correa de distribución centrada. Piñones y cadenas también se utilizan para la transmisión de potencia de un eje a otro en el que el deslizamiento no es admisible, las cadenas de la rueda dentada se utiliza en lugar de los cinturones o cuerdas y ruedas dentadas en lugar de las poleas. Se pueden correr a alta velocidad y algunas formas de cadena están construidas de manera que sea silencioso incluso a alta velocidad. Diseño de transmisiones de cadenas de rodillos
Consiste principalmente en la selección de las medidas de las cadenas y de la rueda dentada.
A diferencia de las bandas que se basan en velocidades lineales, las cadenas se basan en velocidades rotatorias (rpm) de la rueda dentada más pequeña. Los siguientes son los factores para el diseño de una transmisión por cadena: 1. caballos de fuerza. 2. rpm 3. diámetro del eje. 4. diámetros permisibles de las ruedas dentadas. 5. Características de la carga, uniforma, permanente, pulsante, de arranque pesado o sujeta a picos. 6. Lubricación sea periódica, ocasional o copiosa. 7. Expectativa de duración.
Medidas de ruedas dentadas
En general se utilizan rudas con un mínimo de 17 dientes para obtener un funcionamiento suave a altas velocidades. De 19 a 21 dientes si la expectativa de duración se requiere ósea mas larga pues esto reduce el impacto de los dientes. Para baja velocidad se puede utilizar rudas inferiores a los 17 dientes. El número máximo normal de dientes de de 120. Distancia entre centros
Las distancias entre centros deben ser más de la mitad del diámetro de la rueda dentada mas pequeña mas la mitad del diámetro de la rueda mas grande. Se obtiene mejores resultados cuando la distancia es de 30 a 50 veces el paso de la cadena utilizada. Tensión de la cadena
Las cadenas nuca deberán de trabajar con ambos lados tensos el pandeo de la cadena debe ser del 2% de la distancia entre centros. Longitud de la cadena
Es una función del número de dientes en ambas ruedas dentadas y la distancia entre centros. Debe estar integrada por un número entero de pasos y de preferencia un número par.
1. Se divide la distancia entre centros entre el paso de la cadena para obtener C. 2. Sumar el numero de dientes de las ruedas dentadas y se obtiene M. 3. Restar el número de dientes en la rueda dentada pequeña del número de dientes de la rueda dentada grande para obtener F y el valor correspondiente S 4. La longitud de la cadena en pasos es igual a: 2C+2+C Una cadena no puede tener un numero fraccional por lo tanto se incrementa al numero entero mas alto siendo de preferencia el numero par. 5. multiplicar el número de pasos por el paso de la cadena utilizado para obtener su longitud. Selección de la transmisión:
Los hp están relacionados con la velocidad de la rueda dentada más pequeña, se consideran las cargas impuestas por el sistema el tipo de potencia de entrada y el tipo de equipo a ser impulsado. Se utilizan factores de servicio para compensar estas cargas y los caballos de fuerza. Normalización internacional de las cadenas de rodillos.
Las posibilidades constructivas y dimensionales de las cadenas de rodillos creo desde un inicio la necesidad de normalizar las transmisiones por cadenas. Se ha planteado que los primeros intentos de normalizar las cadenas surgen durante una reunión de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en 1928. Desde esa época hasta nuestros días la normalización de las transmisiones de cadenas de rodillos ha estado dirigida a establecer una homogeneidad en las dimensiones de las cadenas, caracterizada por relaciones dependientes del paso y el ancho entre las placas interiores. Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos series, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI Standard B29.1-1975, y la serie Europea. En la actualidad ambas series han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606-1994 (la primera versión fue aprobada en 1982). En la mencionada Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de ANSI con la letra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas de la unificación de las normas originarias de Europa con la letra B. Otras normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de las cadenas según ambas series, ejemplo de ello son las normas alemanas DIN 8187 (serie europea) y DIN 8188 (serie americana). En los siguientes gráficos puede ser observado que las desigualdades dimensionales entre ambas series de cadenas solo son significativas en el diámetro del rodillo y el ancho interior para cadenas con pasos de 1½ ¨ (38,1 mm) y 1¾¨ (44,45mm). La más notable diferencia generalmente corresponde al mayor diámetro del pasador en la serie B, lo que garantiza una mayor área resistiva al desgaste, pero una menor carga límite de tracción. Tan importante como las dimensiones del eslabón en la cadena es la forma de cálculo y control de la longitud total de la cadena. Un simple análisis puede revelar que la longitud nominal de la cadena puede
ser calculada como el producto de la cantidad de eslabones por el paso de la cadena, de forma tal que la comparación entre la longitud real de la cadena y su valor nominal puede indicar fácilmente el nivel de desgaste en sus articulaciones o el error de paso acumulado en la cadena. En la norma internacional ISO 606:1994, se establece el control de la longitud de la cadena recién construida mediante una fuerza de estirado que revela el correcto acoplamiento de los elementos participantes en las articulaciones, así como la calidad dimensional de los eslabones. Para ello, se recomienda que la longitud de cadena empleada en el control sea mayor que: 610 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 05B y 12B 1220 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 16A y 48B El tramo de cadena para el control de la longitud debe terminar en eslabones interiores (placas interiores, casquillo y rodillo), mediante los cuales, y empleando un enganche que permita un libre movimiento de rotación en el plano normal de la articulación, se le aplicará suavemente a la cadena una determinada fuerza de control en dependencia del paso de la cadena y la cantidad de hileras (ver tabla 2.2). En casos de cadenas nuevas no lubricadas, la longitud medida debe estar entre los límites del 0 % a 0,15% de la longitud nominal (paso x cantidad de eslabones). Otras normas, como DIN 8187/8188, recomiendan una tolerancia de longitud en función del paso y la cantidad de eslabones, coincidiendo con la norma ISO en las tolerancias declaradas para 49 eslabones. Cables Metálicos
El cable metálico de alambre se fabrica en dos tipos de torcido, como se indica en la figura. El torcido normal, que es el estándar, los alambres están torcidos en un sentido para formar los cordones o torones, y estos se tuercen en sentido contrario para formar el cable. En el cale terminado los alambres quedan visiblemente paralelos al eje geométrico del cable. En los cables de torcido normal no se forman dobleces ni se destuercen, y son vaciles de manejar. Los cables de torcido Lang tienen los alambres en cada torón y los torones del cable torcidos en el mismo sentido; por fuera, los alambres se ven en dirección diagonal a través del cable. Este tipo de cable es más resistente al desgaste por abrasión y a la falla por fatiga que los de torción normal, pero tienen más tendencia a formar cocas y destorcerse. Los cables estándares se hacen con alma de cáñamo, que soporta y sirve para lubricar los torones. Cuando los cables están sometidos a calor, deben utilizarse los de centro de acero o de centro de torón de alambre. Los cables metálicos se designan, por ejemplo, como cable de arrastre de 1 1/8 de pulgadas, 6 * 7. El primer número es el diámetro del cable, el segundo y el tercero son el número de torones y el número de alambres en cada torón, respectivamente. Cuando un cable metálico pasa alrededor de una polea se
produce cierto acomodo de sus elementos. Cada uno den los alambres y torones debe deslizar uno sobre otro y, presumiblemente, ocurre alguna flexión. Es probable que en esta acción compleja se produzca cierta concentración de esfuerzos. El esfuerzo en uno de los alambres de un cable que pasa sobre una polea puede calcularse en la forma siguiente: de la mecánica de sólidos se tiene: O también donde las cantidades tienen su significado usual. Eliminando M y despejando el esfuerzo queda: Para el radio de curvatura r, puede introducirse el radio de la polea; es decir, D / 2. así mismo, Donde dw es el diámetro de un alambre. Esta situación da como resultado que: En esta ecuación es el esfuerzo por flexión en cada alambre y E el modulo de elasticidad del cable ( no de los alambres ). El diámetro de la polea se representará por D. Tratándose de elevadores y montacargas o malacates de minas D / dw se toma generalmente de 800 a 1000. Si la relación fuese menor que 200 las cargas pesadas ocasionarían frecuentemente deformación permanente en un cable. Un cable de alambre puede fallar si la carga estática excede la resistencia última del cable. Una falla de esta naturaleza generalmente no es culpa del diseñador, sino más bien del operario, al permitir que el cable sea sometido a cargas para las cuales no fue diseñada. Por otra parte, los cables fallan debido al desgaste abrasivo y a la fatiga. Una falla por fatiga se manifiesta primero como unos cuantos alambres rotos de la parte exterior del cable. El examen de los alambres no revela ninguna contracción apreciable de la sección transversal. Por tanto, la falla es de naturaleza frágil e imputable a la fatiga. Campo de aplicaciones
El uso de elementos de transmisiones flexibles tiene un sinfín de usos para distintas aplicaciones industriales y domésticas: (A) Motor de Horno Cementero Rotativo (B) Turbina a Gas de un buque cisterna (C) Generador de potencia eléctrica (D) Motor diesel de un ferryboat (E) Motor de un camión Caterpillar (F) Generador Eólico (G) Motor de un compresor de refrigeración (H) Motor de un Volvo 340 (I) Motor de un lavarropa
(J) Motor del limpia parabrisa (K) Motor de una máquina herramienta (L) Turbo de Camión (M) Reloj Temporizador (N) Motor de maquina de afeitar (O) Giroscopio (P) Motor de un registrador mecánico (Q) Motor del Torno de dentista Los campos de aplicación de los cables de acero son enormemente amplios y distintos, ya que éstos resuelven problemas de transmisión, de elevación, de transportes de carga como de personas, de estructuras fijas, etc. Normalización
Norma ISO 9002, en 1997, estando actualmente certificada bajo la norma ISO 9001:2000 por la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR), así como por el Consorcio Europeo (IQNET). El alcance de dichos certificados ISO 9001:2000 de AENOR e IQNET comprende la producción de eslingas de cable de acero, eslingas de cadena de acero, la distribución de eslingas y cintas de poliéster y sus accesorios, cables y cadenas de acero y sus accesorios, elementos varios para equipos de elevación y tracción de cargas, líneas de vida y EPI´s. Criterios De Selección De Cables
Por su flexibilidad, los cables cambian su forma de acuerdo a las cargas a las que está sometida y pueden dividirse en dos categorías: 1. Cables que soportan cargas concentradas 2. Cables que sostienen cargas distribuidas Tipos de cables
Guaya galvanizado para cables de guayas paralelas de puentes. El diámetro recomendado 0,196 pulgada. Cordón galvanizado de puente: formado por varias guayas, de diámetros diferentes y unidos de forma enrollada. Cuerda galvanizada de puente: formada por seis cordones torcidos alrededor de un cordón central
Entonces al momento de hacer la selección de un cable metalico se debe considerar el tipo de carga o esfuerzos a los cuales este será sometido Diseño de poleas
Las poleas se usan, junto con las bandas, en transmisiones por banda. El diseño de la polea tiene que estar adaptado al de la banda. Hay cinco tipos principales de polea: poleas para bandas trapeciales clásicas, para bandas trapeciales, para bandas trapeciales de sección estrecha, Hit y síncronas. Una polea, también llamada o garrucha, carrucha, trocla, trócola carrillo, es una máquina simple que sirve para transmitir una fuerza. Se trata de una rueda, generalmente maciza y acanalada en su borde, que, con el curso de una cuerda o cable que se hace pasar por el canal ("garganta"), se usa como elemento de transmisión para cambiar la dirección del movimiento en m áquinas y mecanismos. Además, formando conjuntos —aparejos o polipastos— sirve para reducir la magnitud de la fuerza necesaria para mover un peso.
