ELEMENTOS FLEXIBLES DE MQUINAS

CONTENIDO:

1. Bandas planas, redondas. Carctersticas. Frmulas. Diseos.

2. Bandas en V.Caractersticas. Diseo.

3. Bandas sincrnicas.Caractersticas

4. Cables. Caractersticas. Diseo.

Las bandas, cables y cadenas son elementos de mquinas que utilizan la friccin como un agente para producir una fuerza elevada y uniforme, para transmitir potencia, de un eje a otro.Los elementos elsticos o flexibles se usan como reemplazos para engranajes, ejes cojinetes, y otros dispositivos de transmisin de potencia relativamente rgidos. En muchos casos su empleo reduce en gran medida el costo.

Estos elementos tienen gran capacidad de absorcin de cargas de impacto y en el amortiguamiento y aislamiento de los efectos de las vibraciones, lo que es una ventaja importante respecto a la vida de la mquina.Las bandas suelen ser tiles tambin para reducir velocidades de rotacin de los motores elctricos hasta valores ms bajos que los equipos mecnicos requieren.Todos los diseos estn sujetos a la incertidumbre en el valor del coeficiente de friccin que se debe utilizar.

BANDA PLANA ABIERTA

BANDA EN V

BANDA SINCRNICA

CABLES

Los tipos principales de bandas son:1- Planas.2- Redonda.3- En V.4- De sincronizacin.

Caractersticas:1.Los ejes de las poleas deben estar separadas por una distancia mnima dependiendo del tipo y tamao de la banda.2.Se pueden emplear para distancias entre centros grandes.3.Excepto para las bandas de sincronizacin, existe un cierto deslizamiento y fluencia; por tanto, la relacin de la velocidad angular entre los ejes impulsor e impulsado ni es constante ni exactamente igual a la relacin de los dimetros de las poleas.4. En algunos casos se requiere de una poleas gua o tensora para evitar ajustes en la distancia entre centros, que por lo general se necesitan debido al envejecimiento o a la instalacin de bandas nuevas.

BANDAS PLANASLas bandas planas pueden presentar varios tipos de geometra:Banda abierta.Banda cruzada. (figura de nmero 8)Banda abierta no inversoraBanda cruzada inversora.Banda abierta inversora.

Las bandas planas se deben mantener en tensin para funcionar y por lo tanto requieren dispositivos de tensionamiento.No se usan donde se deba mantener una sincronizacin absoluta entre las poleas.

BANDAS PLANASSe usan por lo general en aplicaciones que:Requieren dimetros pequeos de las poleas.Velocidades altas de la superficie de la bandas.Niveles bajos de ruido.Peso bajo o inercia baja.Transmisin de grandes cantidades de potencia a lo largo de grandes distancias entre centros.

BANDAS PLANASSe requiere que el lado holgado de la banda se encuentre arriba.Las bandas planas se fabrican de uretano y tambin con tela impregnada con caucho reforzada con alambre de acero o cuerdas de nylon para soportar cargas de tensin.Se compran por rollos, se cortan a la medida deseada y sus extremos se unen usando juegos especiales proporcionados por el fabricante.

BANDAS PLANASPara eliminar el deslizamiento, se necesita retener la tensin inicial de la banda. Pero a medida que la banda se alarga con el tiempo, algo de la tensin se perder. Una solucin sera contar con una tensin inicial excesiva; pero esto pondra cargas grandes sobre la polea y el eje, y tambin se acortara la vida de la banda. Algunos de los mejores enfoques son los siguientes:Desarrollar formas de ajustar la tensin durante la operacin.Incrementar el ngulo de cobertura.Cambiar el material de la banda para incrementar el coeficiente de friccin.4. Usar una seccin mayor de la banda.

BANDAS EN VEn contraste con las bandas planas, las bandas en V se hacen con tela impregnada con tela y cuerda, a menudo con algodn, y se emplean con poleas similares y a distancias mas grandes entre centros. Algunas tienen un ncleo de neopreno reforzado con fibra de vidrio y revestimiento de tela impregnada con neopreno que protege el interior y proporciona una superficie resistente al desgaste de la banda.Las bandas en V se utilizan con motores elctricos para accionar una variedad de componentes como ventiladores, compresores o mquinas herramienta.

BANDAS EN VLas poleas ranuradas sobre las cuales corren las bandas en V se denominan acanaladas. Usualmente son de hierro fundido, acero prensado o metal moldeado.Se aplican donde la sincronizacin entre los ejes no tiene importancia.Se instalan o remueven fcilmente.Operan satisfactoriamente en razones de velocidad hasta de aproximadamente 7 a 1.Al contrario de las bandas planas, las bandas en V no requieren de ajuste frecuente de la tensin inicial.

BANDAS EN VSu accin de cua incrementa la fuerza normal de dN para bandas planas a dN/sen, donde es el ngulo de la ranura. Este acuamiento aumenta la friccin y por ello la traccin.

BANDAS EN VSon silenciosas cuando estn en operacin ( pero no tan silenciosas como las bandas planas).Requieren de poco mantenimiento y proporcionan absorcin de impacto entre los ejes de accionamiento y los accionados.Normalmente las bandas en V operan entre 1500 pies/min y 6500 pies/min. La velocidad ptima (capacidad pico) es 4500 pies/minLas bandas en V son menos eficientes que las bandas planas similares. Operan con una eficiencia de 90% a 98%.Se pueden emplear varias en una sola polea.Las bandas en V solo se fabrican con ciertas longitudes y no tienen juntas.

BANDAS EN VEn el diseo de una banda en V se usarn las poleas ms grandes posibles, ya que son mas eficientes en comparacin de las ms pequeas.Las poleas muy pequeas reducen notablemente la vida de la banda debido al deslizamiento y a una flexin extrema de la banda.El criterio utilizado para determinar los tamaos crticos de las poleas se basan en las cargas en el cojinete y en el eje y no la vida de flexin de la banda

BANDAS DE SINCRONIZACINSon llamadas tambin bandas reguladoras del tiempo. Se usan para transmisin de precisin.Estn hechas de tela impregnada con caucho y con alambre de acero.Tienen dientes en ranuras que entran en ranuras formadas en la periferia de las ruedas dentadas.

BANDAS DE SINCRONIZACINVentajas:1. La banda de sincronizacin no se deslizan, no se estira (alargan), en consecuencia transmite potencia con una relacin constante de velocidad angular.2. No necesita tensin inicial y por ello se usan en transmisiones con centros fijos.3. Con las bandas de sincronizacin se elimina la restriccin de sobre velocidades. Los dientes hacen que operen casi a cualquier velocidad, lenta o rpida.4. Excelente traccin de las poleas ranuradas.5. Cargas de apoyo muy pequea.6. No requiere lubricacin.7. Tiene una eficiencia de 97% a 99%.8. Son mas silenciosas que las transmisiones a cadena.

BANDAS DE SINCRONIZACINDesventajas:Costo inicial de la banda.Necesidad de utilizar ruedas ranuradas en el sentido transversal.Fluctuaciones dinmicas concurrentes causadas en la frecuencia de acoplamiento del diente de la banda.

CABLES METLICOSSe utilizan cuando las potencia se debe transmitir sobre distancias centrales grandes como en malacates, elevadores o telefricos.La parte central (seccin oscura) es el ncleo del cable y con frecuencia es de camo (hierba). Los propsitos del ncleo son lubricar y de esta forma prevenir el desgaste excesivo del cable y soportar elsticamente los torones. Algunos otros materiales del ncleo son el cable de polipropileno y el cable de acero.Los torones son agrupamientos de alambres colocados alrededor del ncleo.

Los cables de alambre normalmente se designan, por ejemplo como 11/8,6 x 19. Donde 11/8 se refiere al dimetro del cable de acero en pulgadas, designado por el smbolo d. El nmero 6 corresponde al nmero de torones y el nmero 19 corresponde al nmero de alambres en un torn.El dimetro del cable est dado por el smbolo dw.

CABLESConfiguracin regular:Tiene el cable torcido en una direccin para formar torones y estos se tuercen en la direccin opuesta para formar el cable. Los alambres visibles se encuentran aproximadamente paralelos al eje del cable.La ventaja mas importante de la configuracin regular es que el cable no se dobla o destuerce y es muy fcil de manejar.

CABLESConfiguracin Lang:Tiene los alambres en los torones y los torones en el cable torcido en la misma direccin. Este tipo de configuracin tiene mas resistencia al desgaste abrasivo y a la fatiga por flexin que la configuracin regular. Sin embargo son mas susceptibles a abusos en su manejo, y aplastamiento cuando se arrollan inapropiadamente sobre tambores.El momento de torsin que acta sobre los torones tiende a desenrollar el torn, causando rotacin excesiva del cable.Deben estar asegurados sus extremos para prevenir que el cable se desconfigure.

CABLESLos cables metlicos usualmente se elaboran de acero, aunque en algunos casos se usa el cobre, acero inoxidable y hierro forjado.El rea de la seccin transversal del torn de metal en cables estndar de izar y de arrastre es Am0,38d2.

ESFUERZOS DE TENSIN EN CABLESLa fuerza total que acta en el cable es Ft = Fw + Fr + FaDondeFw = peso muerto que soporta.Fr = peso del cable.Fa = fuerza debida a la aceleracin.El esfuerzo de tensin es :t = Ft / AmEl factor de seguridad est dado por:ns = perm / t

ESFUERZO FLEXIONANTE EN CABLESEl momento flexionante de los alambres en un cable que pasa por una polea es:M = EI / rM = I / cDonde E es el modulo de elasticidad del alambrer = radio de curvatura que se someter el cable, que en este caso es similar al radio de la polea D/2.C = es la distancia desde el eje neutro hasta la fibra extrema, igual a dw/2.b = E dw / DCuanto mas grande es la relacin D/dw menor ser el esfuerzo flexionantePara una diseo seguro D / dw 400.

Para evitar fallos, los cables deben ser examinados peridicamente para prevenir fallas que den como resultado dao a la propiedad o lesiones al personal.Por lo general un alambre roto se detectar fcilmente pasando una pieza de tela de algodn sobre la superficie del cable.Los requisitos de la vida de los cables con frecuencia se expresan por el nmero de alambres rotos que se permite por unidad de longitud.

La ASME requiere inspecciones de los cables metlicos cada 6 meses, y si cada seccin tiene mas de 6 alambres rotos dentro de una configuracin del cable, o tres en cualquier torn dentro de una configuracin, todo el cable se debe reemplazar. La norma se demanda para razones de polea a alambre 12:1, lo cual obviamente resulta en un cable metlico con vida de servicio finita.

PRESIN DE APLASTAMIENTO EN CABLESEl cable se alarga y se frota contra la polea, causando desgaste tanto del cable como de la polea.

La cantidad del desgaste depende de la presin sobre el cable en el surco de la polea:p = 2Ft / dD d : dimetro del cable.D: dimetro de la polea.

FATIGAPara que el cable tenga una vida larga, la fuerza de friccin total Ft debe ser menor que la fuerza de fatiga permisible Ff.Ff = SudD /2000La resistencia a la rotura para tres materiales es:1. Acero de arado mejorado (monitor) 240 Su 280 x 103 psi.2. Acero de arado 210 Su 240 x 103 psi3. Acero dulce de arado 180 Su 210 x 103 psi