asignatura: diseño de máquinas [320099020]

Universidad de Huelva ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR

Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y Energética

Asignatura: Diseño de Máquinas

[320099020]

3º curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánicos)

4º Tema.-

Chavetas y uniones enchavetadas.

Huelva, Agosto 2009 Profesor: Rafael Sánchez Sánchez

Temario1.

Introducción.

2.

Clasificación de las chavetas.3.

Chavetas longitudinales.

1.

Cálculo por corte.2.

Cálculo por aplastamiento.

4.

Chavetas transversales.1.

Cálculo a tracción.

1.

Cálculo del vástago.2.

Cálculo del manguito.

3.

Cálculo de la chaveta.1.

A cizalla.2.

Por presión contra el vástago.3.

Por presión contra el manguito.2.

Cálculo a torsión.

1.

Por corte.2.

Por aplastamiento

0.-

Contenido del tema

1. Introducción

Las chavetas son:“Accesorios mecánicos que se utilizan para unir dos vástagos o ejes entre si. O bien para fijar elementos diversos al eje que los soporta, haciéndolos solidarios al mismo, e impidiendo el movimiento relativo entre ambos”.

1.-

Introducción

1. Introducción

Son uniones fácilmente desmontables. Y por tanto muy utilizadas en las máquinas que tienen movimiento de giro.

1.-

Introducción

1. Introducción

Dependiendo del tipo de chaveta que utilicemos, el cierre que se produce puede ser de forma, o de fuerza.

1.-

Introducción

1. Introducción

Las chavetas podemos clasificarlas por la

posición:

• Longitudinales• Transversales

2.-

Clasificación de las chavetas.

1. Introducción

Por el tipo de cierre:

• De forma• De tensión• De presión

2.-

Clasificación de las chavetas.

1. Introducción3.-


Las utilizaremos en la unión de ejes sometidos a torsión, o bien entre estos ejes y los diversos accesorios (frenos, poleas, engranajes, etc) que estos soportan. Impidiendo el movimiento relativos entre ellos y el eje.

1. Introducción3.-


Las chavetas longitudinales normalmente utilizan un cierre de forma, por tanto no requieren un esfuerzo para introducirlas en el chavetero.

1. Introducción3.-


Aunque las hay también inclinadas, que utilizan cierre de fuerza.

1. Introducción3.-


No admiten esfuerzos alternativos, y la transmisión de esfuerzos se hace por presión lateral

contra los

flancos.

2. Factores que influyen en el diseño.

Las chavetas y otros elementos de sujeción de dispositivos a ejes, normalmente se calculan a dos tipos de solicitaciones diferentes:

1) por corte.2) por aplastamiento.

3.-



3.-


3.1 El cálculo de falla debido al corte de la chaveta se obtiene de:

Siendo (P) la fuerza de corte, (T) el momento torsor, (d) el diámetro del eje, (w) y (L) el ancho y longitud de la chaveta.


3.2 Para la falla por aplastamiento se tiene:

3.-


•El material de la chaveta debe ser menos

resistente que el material del eje y que el del

elemento a conectar.


3.-


Las chavetas están normalizadas en:

• DIN-6680 a 6689,

• ISO,

• ASME,

• UNE-1702,

1. Introducción4.-

Chavetas transversales.

Las utilizaremos normalmente en la unión de vástagos, o bien entre estos y los accesorios montados sobre ellos.

Es decir, trabajarán soportando

los esfuerzos de tracción del vástago. Aunque no es frecuente, ocasionalmente podemos encontrárnoslas trabajando frente a esfuerzos de torsión en el vástago.

1. Introducción4.-


Este tipo de chavetas, se introducen perpendiculares al eje, y se utilizan fundamentalmente para unir, vástagos entre si.

Se suelen introducir a presión.

1. Introducción4.-


Se les suele dar más inclinación que a las chavetas longitudinales, y dependiendo de la frecuencia de desmontaje.

Esta inclinación suele oscilar entre:

tag

γ

1:15 y 1:40

1. Introducción4.-


4.1 Cálculo a Tracción:

Vamos a calcular este tipo de chaveta, soportando una solicitación de tracción (F) sobre el vástago.

Analizaremos por separado:

1) el vástago.2) el manguito.3) la chaveta.

1. Introducción4.-


4.1.1) En este caso:

σdiseño

= F / Av

= F / (π

D22/4 –

D2

d)

que debe ser menos que σadm

del material del vástago.

1. Introducción4.-


4.1.2) En el manguito tendremos que:

σdiseño

= F / Am

=>

σdiseño =

4F / π(D12

– D2

2) –

4(D1

- D2

)d


del material del manguito.

1. Introducción4.-


4.1.3) En el caso de la chaveta, tendremos que analizarla frente a:

1)

el efecto cizalla2)

la presión entre chaveta y vástago.

3)

la presión entre chaveta y manguito.

1. Introducción4.-


4.1.3.1) En la chaveta por cizalla tendremos:

τdiseño

= F / 2Ac

= 2F / πd2

que debe ser menos que τadmdel material de la chaveta.

1. Introducción4.-


4.1.3.2) Por la presión entre la chaveta y el vástago tendremos:

σdiseño

= F / Av

= F / (D2

·d)

que debe ser menos que σadmdel material de la chaveta.

1. Introducción4.-


4.1.3.3) Por la presión entre la chaveta y el manguito tendremos:

σdiseño

= F / Am

= F / (D1 – D2

)d

que también debe ser menos que σadm

del material de la chaveta.

1. Introducción4.-


4.2 Cálculo a Torsión:

Vamos ahora a calcular este tipo de chaveta, soportando una solicitación de torsión en el vástago.

Igual que hicimos en las chavetas longitudinales, las analizaremos bajos dos tipos de solicitaciones diferentes:

1) por corte.2) por aplastamiento.

1. Introducción4.-


4.2.1) En este caso:

P = T / (D2

/ 2) = 2T / D2

Por tanto:

τdiseño

= P / Ac

= = (2T / D2

) · (4 / π

d2) =>

τdiseño

= 8T / πD2

d2

que debe ser menos que τadm


1. Introducción4.-


4.2.2) En el caso de aplastamiento contra las paredes tendremos que:

P = T / D2

/ 2 = 2T / D2

Y que:

σdiseño

= P / Ac

= (2T / D2

) / [ d (D1 –

D2

)] que

operando nos queda:

σdiseño

= 2T / [ d ·

D2

· (D1

– D2

)]



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