Sistema de transmisión por cadenas
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Introducción Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el e lemento motriz y la máquina movida se encuentra la transmisión por cadena como una de las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de forma eficiente, con sincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuando existe demanda de grandes cargas en los accionamientos.En las transmisiones por cadena que tienen el esquema de transmisión flexible abierta, en el lugar de las poleas ocupa ruedas dentadas, a las que se les llama catarinas y en vez de la cinta flexible tenemos una cadena. En estas transmisiones el engrane tiene lugar entre los dientes de la estrella y los eslabones de la cadena. La transmisión por cadenas se emplea cuando la distancia que hay entre los ejes e s considerable (hasta 4 m). La potencia de estas transmisiones alcanza hasta 5000 CV. Las transmisiones de cadenas poseen una relación de engranaje constante y elevado rendimiento, cuya magnitud llega a alcanzar hasta un 98% de eficiencia.
Términos Paso Es la distancia de un punto de un eslabón de la cadena al mismo punto del eslabón adyacente Ancho de la cadena Es la distancia entre las placas de un eslabón de rodillos Diámetro del rodillo Es el diámetro exterior el rodillo Diámetro de calibre El diámetro de calibre es la medida de la distancia atraves del circulo que va del espacio de un diente al espacio del diente más cercano del extremo opuesto Diámetro superior Es diámetro de la catarina midiendo desde las puntas de los dientes Diámetro de paso El diámetro de paso es el diámetro del circulo de paso definido por los centros de los eslabones, cuando la cadena circunda la rueda. Diámetro inferior Es el diámetro de la catarina midiendo desde la parte inferior de los dientes.
Partes Sistemas Mecánicos
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Catarina
La catarina (rueda dentada, piñón) es, básicamente, una rueda con el perímetro totalmente cubierto de dientes. El tipo más común de rueda dentada lleva los dientes rectos (longitudinales) aunque también las hay con los dientes curvos y oblicuos.
Placa exterior e interior La placa es un componente que soporta la tensión que se ejerce en la cadena. Estas generalmente están sometidas a cargas de fatiga y acompañado a veces por fuerzas de choque. Por lo tanto, la placa debe tener no solamente gran fuerza extensible estática, sino que también debe soportar a las fuerzas dinámicas de las cargas de choque. Además, la placa debe soportar condiciones ambientales, las que podrían provocar por ejemplo, corrosión, abrasión, etc.
Perno Se utiliza dentro del de un buje de un eslabón interior y que se sostiene en sus extremos por las placas.
Pasador El pasador está conforme a las fuerzas que se ejercen sobre ella y de flexiones transmitidas por la placa. Este a su vez actúa junto al casquillo como arco de contacto de los dientes del piñón, cuando las flexiones de la cadena se ejercen durante el contacto con el piñón. Por lo tanto, las necesidades el pasador deben soportar toda la fuerza de transmisión, resistencia a la flexión, y también deben tener suficiente resistencia contra fuerzas de choque. (
Rodillo El rodillo está sometido a la carga de impacto cuando está en contacto con los dientes del piñón con la cadena. Después del contacto, el rodillo cambia su punto del contacto y de balance. Se sostiene entre los dientes del piñón y del casquillo, y se mueve en la cara del diente mientras que recibe una carga de compresión.
Casquillo El casquillo es de estructura sólida y se rectifican si son curvados, con el resultado que dan una base cilíndrica perfecta para el rodillo. Esta característica maximiza la duración del rodillo en condiciones de alta velocidad y da una seguridad más consistente de la placa interior sobre el casquillo.
Clasificación y tipos de cadenas Cadena de rodillos
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La cadena de rodillos está hecha de dos tipos de eslabones, los eslabones de rodillos y los eslabones de pernos. Los pernos de los eslabones de pernos actúan como rodamientos y giran libremente sin bujes en el eslabón de rodillos. Los rodillos siempre se distribuyen homogéneamente a todo lo largo de la cadena, esto permite que la cadena permanezca flexible y que se mantenga en contacto con los dientes de la catarina.
Cadena desmontable Es la cadena más simple de todas las cadenas, cada eslabón tiene en el extremo forma de gancho y se ajusta en el eslabón adyacente. Sirven para actividades en las que se ocupan baja potencia y baja velocidad.
Cadena silenciosa Consiste en una serie de placas de acero dentadas que se articulan con un perno redondo. También llamada cadena de dient4es invertidos, la cadena silenciosa se engancha directamente sobre la Catarina. Este tipo de cadena funciona más suave y silenciosamente que la cadena de rodillos, se suele utilizar para aplicaciones de alta velocidad con altos requerimientos de carga
Cadena de barras Este tipo de cadena es un método económico de transmitir potencia o de manejar materiales.
Cadena de pernos Consiste en eslabones que tienen un barril perforado en un extremo y dos barras laterales. Un perno de acero conecta a los dos eslabones. La cadena d pernos se ocupa para elevación, transporte y transmisión de potencia.
Cadena de transporte Es una forma modificada de la cadena de pernos sin embargo tiene la parte superior fundida que está diseñada para cargar material.
Cadena de barra doblada Está hecha de eslabones de acero plano, unidos por pernos redondos de acero. Cada eslabón esta girado 90 grados a lo largo de su eje. Esto permite que el perno se deslice atreves del extremo abierto del eslabón cercano.
Funcionamiento Este tipo de transmisiones trabajan de acuerdo con el principio de engranaje. En las transmisiones por cadena que tienen el esquema de transmisión flexible abierta, el lugar de las poleas lo ocupan ruedas dentadas, a las que se llama ruedas de estrella o simplemente estrella y en vez de la cinta flexible tenemos una cadena. Recibe el nombre de tren de engranes el conjunto de éstos que se encuentran endentados entre sí, ya sea directamente o por medio de cadenas. La siguiente imagen nos
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muestra un ejemplo y cómo podemos observar, el engrane “M ” (motorizada) hace girar a los engranes “m ” (movidos) nótese que giran en el mismo sentido a diferencia de los sistemas de engranes.
Ventajas y desventajas Las ventajas y desventajas ven en relación con las características que tienen cuando son comparadas con algún otro sistema de transmisión: : Ventajas Dimensiones exteriores son menores. Ausencia de deslizamiento. Alto rendimiento. Pequeña magnitud de carga sobre los árboles. Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).
Desventajas Pueden ser un poco ruidosas. Requieren de una lubricación adecuada. Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento de la transmisión. Requiere de una precisa alineación durante el montaje y un mantenimiento minucioso.
Cálculos Movimiento de cadena de transmisión Z1.ω1 = Z2.ω2
Z 1= número de dientes de la catarina menor
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ω1= velocidad angular/revoluciones por minuto de la catarina menor Z 2= número de dientes de la catarina mayor ω2 = velocidad angular/revoluciones por minuto de la catarina mayor
Longitud de la cadena L= (2*(s/p)) + (z1+z2/2)+(z2-z1/2 π ) ² * p/s L= numero de pasos de la cadena S = distancia entre centros de piñones Z1=numero de dientes de la catarina mas pequeña Z2 = número de dientes de la catarina mas grande P = paso de la cadena
Lubricación de una cadena Lubricar un cadena es similar a lubricar una cumacera común. También se requiere de una película de lubricante para los puntos de unión de los eslabones. Para aplicar esta película se utilizan fluidos lubricantes, para evitar el contacto de metal con metal entre los eslabones de la cadena y la rueda dentada. El lubricante también puede actuar como refrigerante y como protector contra choques de cadena.
Tipos de lubricación Lubricación manual o por goteo En la lubricación manual o por goteo, el aceite puede aplicarse con un embudo o con algún aplicador, como una brocha, o por el método de goteo. Las aplicaciones con el embudo o con la brocha se pueden realizar a intervalos determinados de la operación de la maquina.
Lubricación por baño o disco En esta lubricación se hace pasar la cadena por un baño de aceite, de donde los eslabones recogen este. Este baño se localiza en la parte inferior de la cadena y el nivel de aceite debe verificarse a intervalos requeridos y llenado conforme sea necesario
Lubricación de por chorro de aceite En este tipo de lubricación se suministra aceite a la cadena mediante un choro constante en una bomba circulatoria
Instalación de las cadenas Como en el caso de las transmisiones de banda, la instalación correcta de las cadenas requiere que las ruedas dentadas estén precisamente alineadas. Adicionalmente las ruedas deben de estar alineadas en el mismo plano. Esto garantiza que la cadena seguirá una trayectoria recta de una rueda a otra. Las herramientas utilizadas para alinear las catarinas son el nivel y la regla plana.
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En la instalación de una cadena también es importante que este bien ajustada lo cual se logra juntando los dos extremos libres en una de las catarinas. Si no es físicamente posible, se puede utilizar un tensor de cadena para alar los extremos y unirlos mientras se coloca un eslabón de conexión en la cadena.
Remoción de la cadena Cuando una cadena se desgasta o requiere remplazo se necesita quitar para lo cual se debe reducir la tensión en la cadena si no se puede manualmente, se puede ocupar un separador de cadena que lo que hace es romper un eslabón de la cadena.
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