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5/8/2018 elementos-flexibles-para-generar-movimiento - slidepdf.com

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INTRODUCCIÓN

Los elementos de máquinas flexibles, como bandas, cables o cadenas, se utilizan para la transmisión depotencia a distancias comparativamente grandes. Cuando se emplean estos elementos, por lo general,sustituyen a grupos de engranajes, ejes y sus cojinetes o a dispositivos de transmisión similares. Por lo tanto,simplifican mucho una máquina o instalación mecánica, y son así, un elemento importante para reducir costos.

Además son elásticos y generalmente de gran longitud, de modo que tienen una función importante en laabsorción de cargas de choque y en el amortiguamiento de los efectos de fuerzas vibrantes. Aunque estaventaja es importante en lo que concierne a la vida de una máquina motriz, el elemento de reducción de costossuele ser el factor principal para seleccionar estos medios de transmisión de potencia.

TRANSMISIONES POR CADENAS.

Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el elemento motriz y la máquina movida seencuentra la transmisión por cadena como una de las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de formaeficiente, con sincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuando existe demanda de

grandes cargas en los accionamientos.

La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadasconducidas y un tramo de cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. Laflexibilidad de la transmisión es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores,que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el engrane con las ruedas dentadas. En elcaso más simple, la transmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedasde estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la otra conducida.

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas protectoras (guarderas). En casosde transmisiones que trabajan muy cargadas y a elevadas velocidades se emplean carcazas donde la cadena eslubricada por inmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de inicio del engrane entrela cadena y las ruedas dentadas.

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En el caso de guarderas o carcazas, la envoltura no debe dificultar la regulación del tensado de la cadena paracompensar el estirado de ella, producto del desgaste de sus eslabones y articulaciones. Generalmente, en lastransmisiones por cadenas una de las ruedas es desplazable para garantizar el tensado adecuado de la cadena,de no ser así, se introducen dispositivos reguladores de la requerida tensión de la cadena. Habitualmente, con

auxilio de dispositivos reguladores se puede compensar el alargamiento de la cadena hasta la longitud de doseslabones, después de esto es conveniente quitar dos eslabones de la cadena y situar el dispositivo reguladoren posición inicial.

Las transmisiones por cadenas tienen gran utilidad en las máquinas de transporte (bicicletas, motocicletas yautomóviles), en máquinas agrícolas, transportadoras y equipos industriales en general. Algunas de lasventajas que presentan las transmisiones por cadenas al ser comparadas con otras transmisiones de enlaceflexible, como las transmisiones por correas y poleas, son:

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).•

En cambio, a las transmisiones por cadenas se les reconoce como inconvenientes que:

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.•

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Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas para su estudio en tres grupos:

Cadenas de carga: Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellas son empleadaspredominantemente en las máquinas elevadoras de carga. Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25m/s) y grandes cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas.

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Dimensiones de algunas cadenas de carga con eslabones redondos según DIN 766 y capacidad de cargadeclarada por la firma española YUK1.

1 YUK, Cadenas YUK (catalogo técnico), Valencia, 1994.

Cadenas de tracción: Son empleadas para mover cargas en las maquinas transportadoras, trabajan convelocidades medias (hasta 2−4 m/s). En su fabricación se emplean eslabones de pasos largos, usualmenteentre los 50 y 1000 mm.

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Cadenas de transmisión de potencia: En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas como

engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje de rotación a otro. Generalmente son empleadoseslabones pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63.5 mm, con el objetivode reducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para asegurar una convenienteduración.

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Como es posible apreciar, el elemento principal de este tipo de transmisión mecánica es la cadena, la cualdefine la seguridad, duración y capacidad de trabajo de la transmisión. De los tres grupos de cadenasanteriores que se emplean en la industria moderna, son las cadenas de transmisión de potencia las másdifundidas. Además de clasificar dentro de las transmisiones mecánicas más eficiente en aplicacionesindustriales, con un valor que oscila alrededor del 98% por cada etapa de transmisión. Por tal motivo, lastransmisiones de potencia con cadenas serán objeto de estudios en este material.

TIPOS DE CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA.

Las diversas exigencias de explotación a que son sometidas las transmisiones por cadenas han permitido laaparición de una variedad de tipos de cadenas, las cuales satisfacen diferentes características y facilidades parala explotación. Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más conocidos tipos de cadenas son lasde casquillos, las de eslabones perfilados (desmontables), las dentadas, las de rodillos y las correas dentadas.

Cadenas de Casquillos: las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos,pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente más ligeras y baratas.Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extraligeras de casquillos con pasadores huecos

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para disminuir el peso de las cadenas.

Cadenas de Eslabones Perfilados: este tipo de cadena tiene la ventaja de un fácil arme y desarme de sus

eslabones, pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones sehace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro. El diseño de estos eslabones permite suintercambio fácilmente, al poder ser sustituido un elemento de la cadena sin necesidad de desencaje de lasarticulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas.

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El inconveniente de este tipo de cadena es que solo pueden ser empleadas en velocidades muy bajas, por logeneral inferior a 1m/s, debido al incremento de las cargas de impacto motivadas por la poca precisión delpaso de los eslabones. Habitualmente, son explotadas en condiciones de lubricación y protección imperfectas,sin exigencias severas de reducción de las dimensiones exteriores. Usualmente, las cadenas de eslabonesperfilados se utilizan en la construcción de maquinaria agrícola.

Cadenas Dentadas: las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas están enlazadas en determinado orden y articulan condeslizamiento o rodamiento, según sea el tipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenasdentadas determinan en grado considerable su capacidad de trabajo, siendo superiores las cadenas con

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articulaciones de rodadura con empleo de prismas con superficies cilíndricas de trabajo apoyados en rebajosplanos realizados en los agujeros de los eslabones.

La cadena dentada, para que durante el trabajo se asiente correctamente en las ruedas, se dota de unas chapaso platinas que sirven de guía. En pequeñas velocidades se aconseja utilizar cadenas con chapas guía centrales.En este último caso, en los dientes de las ruedas se deben hacer unas entalladuras para las chapas guías.

Varias son las normas de dimensiones establecidas para las cadenas dentadas, las más conocidas son: la

alemana DIN 8190, la estadounidense ANSI B292M−82 y la soviética GOST 13552−81. Hasta el momento,no existe una normalización internacional de las cadenas dentadas, por tal motivo las dimensiones de lasruedas para estas cadenas pueden variar entre normativas y fabricantes, haciendo que los sprockets no seanintercambiables para cadenas de diferentes marcas y fabricantes.

Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones envuelvan completamente el dentado delas ruedas, por lo que el tallado de los sprockets son realizados con fresas de perfil cortante de flancos rectos.Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada fresa puede ser empleada para ruedas de igual pasoy número de dientes cercanos al del patrón de la fresa.

Correas Dentadas: a partir de la década del 40 surgen las correas y poleas dentadas como una transmisióncapaz de dar respuesta a las exigencias de sincronismo, flexibilidad y movimiento silencioso demandadasen los nuevos diseños de la época. Desde entonces las mejoras constructivas y el conocimiento alcanzadoen las leyes de distribución de la carga en los flancos de los dientes engranados entre la correa y las poleashan contribuido a la amplia difusión de esta transmisión en la actualidad.

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Las transmisiones por correas dentadas se caracterizan principalmente porque en ellas no existe un contactometálico, no se aprecia el efecto cordal con su nefasta influencia en la irregularidad del movimiento, ni existeposibilidad de deslizamiento como en las correas de fricción. Otras de las ventajas indicadas a estatransmisión corresponden a un anulamiento de la tensión de montaje y no requerimiento de lubricación.

En contraposición con las transmisiones de cadenas metálicas, es señalable una menor resistencia a la traccióny por consiguiente una menor potencia transmisible por unidad de ancho, mucho mas acentuado en casos debajas velocidades. En correas de caucho, puede ser contraproducente su empleo en un ambiente conposibilidad de contaminación con aceite o con una temperatura superior a los 60ºC.

Actualmente existen tres perfiles típicos para las correas dentadas: el flanco recto, parabólico y curvilíneo. Lasencillez constructiva a determinado que el perfil recto sea el más divulgado, pero a la vez es el tipo de dientemenos resistente porque sufre todo el empuje de la polea en la base del diente. Los perfiles curvilíneos y

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parabólicos se caracterizan por una mejor distribución de la carga y una mayor capacidad de carga.

Los parámetros principales de las correas dentadas son: longitud , paso y ancho, los cuales siempre deben sertenidos presentes en la selección y cálculo de las transmisiones por correas dentadas. Las poleas de latransmisión se caracterizan por el número de dientes, diámetro primitivo, diámetro exterior y ancho de lapolea.

Cadenas de Rodillos: las cadenas de rodillos son un medio altamente eficiente y versátil de transmisión

mecánica. Hasta la fecha, en el campo de las aplicaciones industriales la cadena de rodillos ha sido la demayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de transmisión.

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Este tipo de cadena, en su construcción más generalizada, esta compuesta por placas interiores y exterioresque se alternan sucesivamente y unidas entre si de forma articulada. Cada articulación de la cadena consta deun pasador en unión con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las placasinteriores y por último el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir eldesgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo. Durante el montaje de la cadena sus extremos seunen mediante eslabones desmontables complementarios, diferenciándose estos empalmes según la cantidadde eslabones sea un número par o impar. Es aconsejable emplear cadenas con un número par de eslabones,teniendo en cuenta que los eslabones de unión son más resistentes que los correspondientes a un número

impar de eslabones.

Las cadenas de rodillos para transmisión de potencia se fabrican en empresas o compañías especializadas ensu producción y comercialización. Algunas de las más conocidas firmas productoras son las alemanas Iwis y

Köbo, la italiana Regina, la inglesa Renold , la española Iris y las estadounidenses Rexnord , Link−Belt y Diamond .

Como característica de la resistencia mecánica de la cadena se utiliza la carga límite por rotura, cuya magnitudse determina mediante ensayos y pruebas en la fábrica constructora de cadenas y se reglamenta por lasnormas. Como parámetros geométricos principales de las cadenas de rodillos son identificados el paso y elancho entre placas interiores.

Las amplias posibilidades de dimensiones y capacidades de carga de las cadenas de rodillos ha permitido unaamplia aplicabilidad en las transmisiones modernas según se observa en la siguiente tabla.

En caso de grandes cargas y velocidades, para evitar pasos grandes, desfavorables en cuanto a las cargasdinámicas, se emplean cadenas de varias hileras de rodillos. Se componen de los mismos elementos que las deuna hilera, sólo que sus ejes tienen una longitud aumentada. Las potencias a trasmitir y la carga límite porrotura de las cadenas de múltiples hileras son casi proporcional al número de ramales. Generalmente lacantidad de hileras de rodillos en las cadenas de múltiples ramales se selecciona entre 2 − 4.

NORMALIZACIÓN INTERNACIONAL DE LAS CADENAS DE RODILLOS.

Las posibilidades constructivas y dimensionales de las cadenas de rodillos creo desde un inicio la necesidadde normalizar las transmisiones por cadenas. Se ha planteado que los primeros intentos de normalizar lascadenas surge durante una reunión de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en 1928. Desde esaépoca hasta nuestros días la normalización de las transmisiones de cadenas de rodillos ha estado dirigida aestablecer una homogeneidad en las dimensiones de las cadenas, caracterizada por relaciones dependientes delpaso 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 sidorecogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606−1994 (la primera versión fue aprobada en

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1982). En la mencionada Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de ANSI con laletra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas de la unificación de las normas originarias deEuropa con la letra B. Otras normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de lascadenas 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 decadenas 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 delpasador en la serie B, lo que garantiza una mayor área resistiva al desgaste, pero una menor carga límite detracción.

En la anterior tabla, el valor indicado de carga límite de tracción corresponde a la fuerza axial mínima deestirado, aplicada en una cadena de rodillos con al menos 5 eslabones, que durante las pruebas de resistenciaprovocó un incremento de su longitud sin un aumento de la carga aplicada (carga límite por deformaciónplástica).

Tan importante como las dimensiones del eslabón en la cadena es la forma de cálculo y control de la longitudtotal 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 entrela longitud real de la cadena y su valor nominal puede indicar fácilmente el nivel de desgaste en susarticulaciones 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 construidamediante una fuerza de estirado que revela el correcto acoplamiento de los elementos participantes en lasarticulaciones, así como la calidad dimensional de los eslabones. Para ello, se recomienda que la longitud decadena empleada en el control sea mayor que: 610 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones05B y 12B (ver tabla 2.1); 1220 mm para cadenas comprendidas entre las denominaciones 16A y 48B (vertabla 2.1).

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 derotación en el plano normal de la articulación, se le aplicará suavemente a la cadena una determinada fuerzade control en dependencia del paso de la cadena y la cantidad de hileras (ver tabla 2.2). En casos de cadenasnuevas 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 longituden función del paso y la cantidad de eslabones, coincidiendo con la norma ISO en las tolerancias declaradaspara 49 eslabones.

ACCESORIOS

Ruedas para cadenas de rodillos: la capacidad de trabajo de una transmisión por cadenas depende, en muybuena medida, de la calidad de las ruedas (sprockets) de la transmisión. La exactitud de fabricación de losdientes y su paso, el acabado de las superficies activas, el material empleado y el tratamiento térmico aplicadoa los flancos de los dientes tienen una gran influencia en la durabilidad y buen funcionamiento de latransmisión.

Las ruedas de transmisiones lentas (hasta 3 m/s), que no soportan cargas de choques, pueden ser construidasde hierro fundido con una resistencia a la tracción no menor de 210 MPa, pero indiscutiblemente, que lamayor difusión la alcanzan las ruedas fabricadas con aceros al carbono medio o aleados, donde son templadossuperficialmente los dientes hasta lograr durezas en flanco entre 45 y 55 HRC. Si fuera necesaria una elevadaresistencia al desgaste, pueden emplearse ruedas elaboradas de acero cementables, que permita alcanzar a los

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dientes durezas superficiales del orden de los 60 HRC mediante una capa de cementado de 1 a 1,5 mm deespesor.

En casos de trabajos suaves, sin grandes cargas y con exigencias de bajo nivel de ruido, pueden hacerse lascoronas dentadas de plásticos de fibras de vidrio y poliamidas23, lo que permite atenuar considerablemente elruido y elevar la duración de las cadenas (debido a la reducción de las cargas dinámicas).

Los dientes de las ruedas para cadenas de rodillo se elaboran con perfiles convexos, cóncavos, rectilíneos o

combinados (generalmente rectilíneo convexo), a pesar que la experiencia muestra que el perfil cóncavodispone de mayor resistencia al desgaste debido a que aporta una mayor longitud activa en el perfil del diente,es la forma convexa la más difundida en la actualidad por las facilidades tecnológicas de fabricación y se hadejado el perfil cóncavo para los casos de transmisiones con elevadas velocidades periféricas.

FÓRMULAS PARA EL CÁLCULO GEOMÉTRICO DE LAS RUEDAS DENTADAS DE CADENASDE RODILLOS.

Parámetros fundamentales: son:

z : número de dientes (z1= número de dientes del piñón, z2= número de dientes de la catalina)

p : paso de la cadena.

dR: diámetro de los rodillos de la cadena.

Pt : paso transversal

Nhil : número de hileras.

h2 : altura de la placa interior

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FUNDAMENTOS TEORICOS DEL FUNCIONAMIENTO DE LA TRANSMISION POR CADENASDE RODILLOS.

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Las transmisiones por cadenas clasifican como transmisiones mecánicas por engranaje con enlace flexible, lascuales como podrá comprenderse, presentan varias de las ventajas de los engranajes y de las transmisiones porcorreas, cualidades que a los accionamientos por cadenas les han permitido una muy bien ganada posicióndentro de las transmisiones con mayor empleo en el rango de medía potencia (hasta 100 kW) y bajasvelocidades (10 m/s).

A pesar de la dualidad de características antes mencionada, las transmisiones por cadenas presentan variosaspectos distintivos del restos de las transmisiones mecánicas que requieren de ellas un especial estudio.

Irregularidad del Movimiento en las Transmisiones por Cadenas de Rodillos.•

A pesar de ser garantizado un movimiento de rotación uniforme en la rueda motriz y debido a que loseslabones de la cadena están situado en torno a la rueda dentada por los lados de un polígono, la velocidadreal de la cadena no es constante y varía durante la entrada de un eslabón de la cadena en el engranaje con losdientes de la rueda. Cada eslabón arrastra la cadena al girar la rueda un paso angular ( 360ÿ / Z ), y luego cedeel sitio al siguiente eslabón. En otras palabras, el movimiento de la cadena se determina por el de la

articulación del eslabón que acaba de engranar con la rueda motriz y es adyacente al ramal conductor de la

cadena.

Esta variación de la velocidad en la cadena se manifiesta como fluctuaciones entre un valor mínimo ymáximo. De esta forma, la cadena es alternativamente acelerada y desacelerada con significativa influencia enlas cargas dinámicas.

TRANSMISIÓN POR CORREAS

Las transmisiones por correa, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada con tensión en dospoleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a lapolea movida por medio del rozamiento que surge entre la correa y las poleas.

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En la figura 1 son identificados los parámetros geométricos básicos de un transmisión por correas, siendo:

1 − Polea menor.

2 − Polea mayor.

− Ángulo de contacto en la polea menor.

− 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 lasfuerzas de rozamiento en las poleas (en el contacto correa−polea) será igual al momento motriz en el árbolconductor 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 decorreas y poleas.

Como puede ser comprendido, la transmisión por correa clasifica dentro de las transmisiones mecánicas conmovimiento de rotación que emplean como fundamento básico, para dar continuidad al movimiento, latransmisión por rozamiento con un enlace flexible entre el elemento motriz y el movido. Esta particularidad lepermite algunas ventajas que posibilitan recomendar las transmisiones por correas en usos específicos, comoson:

Posibilidad de unir el árbol conductor al conducido a distancias relativamente grandes.•

Funcionamiento suave, sin choques y silencioso.•

Facilidad de ser empleada como un fusible mecánico, debido a que presenta una carga límite detransmisión, valor que de ser superado produce el patinaje (resbalamiento) entre la correa y la polea.

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Diseño sencillo.•

Costo inicial de adquisición o producción relativamente bajo.•

Los inconvenientes principales de la transmisión por correa, que limitan su empleo en ciertos mecanismos yaccionamientos son:

Grandes dimensiones exteriores.•

Inconstancia de la relación de transmisión cinemática debido al deslizamiento elástico.•

Grandes cargas sobre los árboles y apoyos, y por consiguiente considerables pérdidas de potencia porfricción.

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Vida útil de la correa relativamente baja.•

CLASIFICACIÓN DE LAS TRANSMISIONES POR CORREAS.

Gracias a la flexibilidad del elemento de tracción, la transmisión por correa admite una disposiciónrelativamente arbitraria de los ejes de las poleas conductoras y conducidas, y un variado número de poleas enla transmisión. Una forma de clasificar la transmisión por correa esta basada en el esquema o disposición delas poleas y correas en el accionamiento.

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En un accionamiento por correa, el órgano de tracción (correa de transmisión) es un elemento de sumaimportancia que determina la capacidad de trabajo de toda la transmisión. Las correas se distinguen por laforma de la sección transversal, por la construcción, material y tecnología de fabricación, pero el rasgo másimportante que determina la construcción de las poleas y de toda la transmisión, es la forma de la seccióntransversal d e la correa. En función de la forma de la sección transversal, las correas de transmisión sonclasificadas como:

Correas planas.•

Correas trapeciales o en V.•

Correas redondas.•

Correas eslabonadas.•

Correas dentadas.•

Correas nervadas o Poly V.•

En la tabla 5, son comparados los tipos básicos de correas mediante variados criterios, que permiten apreciarlas amplias posibilidades de empleo que ofrecen las diferentes correas en la industria actual.

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TIPOS DE CORREAS TRAPECIALES.

Los diferentes tipos fundamentales de correas trapeciales pueden ser divididos en:

Según la relación ancho / altura [b / h].

Correas normales (clásicas) ....................... b/h = 1,6

Correas estrechas ....................................... b/h = 1,2

Correas anchas (para variadores) ............... b/h = 2 ... 3

Según la forma de la sección transversal.

Correas trapeciales.

Correas hexagonales.

Correas bandeadas.

Según su construcción exterior.

Correas con cubierta exterior (wrapped belt).

Correas con flancos abiertos (Raw edge belt o Fan belt).

De todos estos tipos son las correas normales y estrechas las de más variadas dimensiones en sus secciones,según diversas normas de países y fabricantes. A continuación se exponen algunas de las dimensionesnormalizadas de los perfiles de correas trapeciales, siendo b el ancho superior de la sección y h la altura delperfil.

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DESLIZAMIENTO ELÁSTICO EN LAS TRANSMISIONES POR CORREAS.

El deslizamiento elástico surge como resultado de las deformaciones (estiramiento y acortamiento) que sufrela correa en el sentido longitudinal y acompaña el trabajo de la transmisión bajo carga. Este fenómeno eslocalizado en el contacto que se produce entre la correa y las poleas.

Las investigaciones experimentales mostraron que en una transmisión que trabaja normalmente, elmovimiento deslizante elástico no tiene lugar en toda la superficie de contacto de la correa con las poleas. Encada polea el ángulo de contacto á se divide en dos partes: en el ángulo de deslizamiento ádes y en el ángulode reposo árep , en este último el deslizamiento elástico no se observa.

TENSIÓN ESTÁTICA DE LA CORREA.

En una transmisión por correa, con dimensiones establecidas y una adecuada cantidad de correas para el perfilseleccionado, el factor más importante que determina la capacidad de tracción de la transmisión es la tensión

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estática de la correa, conocida también como tensión inicial, previa o de montaje de la correa.

Por ello, el valor de tensión estática debe ser debidamente calculado en función de la potencia que se deseatrasmitir en un accionamiento por correas, de forma tal, que sea empleada la tensión estática correcta, es

decir aquella tensión más baja con la cual la correa no deslizará.

Muchos operarios confían en su experiencia y no en métodos de control y cálculo del tensado correcto. Losmétodos numéricos de cálculo del tensado tienen indiscutibles ventajas : ellos previenen la inexperiencia en

operarios no expertos y evitan un excesivo o escaso tensado, permitiendo precisar la tensión de las correas encada accionamiento; esto es mucho más importante en accionamientos modernos donde la capacidad de cargade las correas es cada vez mayor.

Debe ser conocido que una:

Tensión escasa : Puede causar un intenso deslizamiento que puede provocar un desgaste excesivo dela cubierta, puntos de combustión y sobre calentamiento de la correa.

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Tensión excesiva : Puede causar un sobrecalentamiento en la correa, debido a un incremento de lafricción interna en la correa por el aumento de las tensiones normales, y un estiramiento excesivo así

como daño a los componentes de la transmisión (árboles, poleas y cojinetes) por sobrecarga.

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El cálculo del tensado de forma numérica consiste en:

Determinar la tensión estática que garantice un tensado correcto cuando la transmisión estatrabajando.

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Determinar los parámetros de control de la tensión estática, de forma tal que sea ajustada su valorexacto.

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Ecuación de Tensión Estática.

En una correa montada en las poleas, y que conserve la misma longitud total, el alargamiento de uno de losramales provoca el acortamiento del otro en la misma magnitud. Dicho con otras palabras, el aumento de latensión en un ramal hace que disminuya respectivamente la tensión en el otro, mientras que la suma de lastensiones (fuerzas) se mantiene constante. Esto puede ser expresado como:

BANDAS.Las bandas se utilizan de ordinario para transmitir potencia entre dos ejes paralelos. Tales ejes deben estarsituados a cierta distancia mínima, dependiendo del tipo de banda utilizada, para trabajar con la mayoreficiencia. Las bandas tienen las siguientes características:

Pueden utilizarse para grandes distancias entre centros.•

Debido a los efectos de deslizamiento y esturado que se producen en las bandas, la razón entre lasvelocidades angulares de los dos ejes no es constante, ni exactamente igual a la razón entre los diámetros delas poleas.

•

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Cuando se utilizan bandas planas puede obtenerse acción de embrague si se pasa la banda de una polea librea una polea de fuerza.

•

Cuando se emplean bandas en V o trapeciales es posible obtener alguna variación en la variación en larelación de velocidad angular, si se emplea una polea menor con lados cargas por resortes. Por tanto, eldiámetro de la polea es función de la tensión de la banda y puede modificársele cambiando la distanciaentre centros.

•

Generalmente es necesario algún ajuste de esta distancia cuando se utilizan las bandas.•

El ejemplo de poleas escalonadas es un medio económico para cambiar la relación de velocidad.•

TIPOS DE BANDAS.

Bandas planas.•

Generalmente, las bandas planas están hechas de cuero curtido con corteza de roble, o de tela, como dealgodón o rayón, impregnada de caucho o hule. Tienen su mayor aplicación donde las distancias entre centrosson bastante grandes. Debido a la acción de embrague que puede obtenerse y a su adaptabilidad a distanciasrelativamente grandes, las bandas planas son muy útiles en instalaciones de transmisión de potencia o gruposde máquinas. Debido a la conveniencia y mejor aspecto de las unidades de impulso individual, la mayor partede las máquinas impulsadas que se fabrican actualmente tienen su propia unidad impulsora. Sin embargo, las

bandas planas son muy eficientes para altas velocidades, pueden transmitir grandes potencias, son muyflexibles, no requieren poleas de gran diámetro y pueden transmitir potencia al otro lado de una esquina.

Bandas V ( o de sección trapecial ).•

Están hechas de tela y cuerdas, generalmente de algodón o de rayón, impregnadas de cauchos. A diferenciasde las bandas planas, las bandas V pueden trabajar con poleas más pequeñas y a distancias entre centros máscortas. Además, cierto número de ellas puede utilizarse en una sola polea, constituyendo así una transmisiónmúltiple. Como son de una pieza se elimina de ellas la junta que tiene que hacerse en las bandas planas.

Banda V eslabonada.•

Se compone de un gran número de eslabones de tela impregnada de goma unidos por sujetadores de metalapropiado. Este tipo de bandas puede abrirse en cualquier punto y ajustarse a una longitud determinadaquitando alguno de los eslabones. Lo anterior elimina la necesidad de distancia ajustable entre centros ysimplifica la instalación. Permite cambiar la tensión para obtener la eficiencia máxima, y también reduce elinventario de tamaños de bandas que abrían de tenerse en existencia en el almacén.

Banda sincronizante.•

Es una banda patentada, hecha de tela impregnada de goma o caucho y alambres de acero; está provista dedientes que se ajustan a ranuras formadas en la periferia de las poleas. Las bandas sincronizantes no se estiranni resbalan y, en consecuencia, transmite potencia con relación constante de velocidad angular. El hecho deque la banda sea dentada proporciona varias ventajas sobre las bandas ordinarias. Una de ellas es que nonecesitara tensión inicial, de modo que pueden utilizarse transmisiones de centros fijos. Otra es que se eliminala restricción de las velocidades; los dientes hacen posible que se pueda mover la banda a casi cualquiervelocidad, baja o alta. Las desventajas son: el costo inicial de la banda y la necesidad de ranurar las poleas.

TRANSMISIONES DE BANDAS PLANAS.

Los materiales utilizados para bandas planas son telas o cuerdas impregnadas de caucho ( o hule ), porseparado o en combinación, plásticos o cauchos reforzados y cuero. Algunos de estos materiales puedenempalmarse para obtener el tamaño de lazo deseado, en tanto que otros se fabrica de una pieza. Las bandas de

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cuero pueden transmitir grandes potencias a velocidades moderadas para una larga duración, pero puedensufrir estiramiento o contracción y son costosas. Las bandas de plástico y de caucho reforzado puedensoportar cargas de potencia hasta 3 Kw por milímetro de anchura de la banda, a velocidades de hasta 200 m / seg. Otros factores que influyen en la selección de los materiales para bandas son la confiabilidad y laduración o vida deseada, los tamaños de poleas y el costo.

La siguiente figura ilustra transmisiones de bandas normales y cruzadas y presenta las formulas para calcularel ángulo de contacto y la longitud total de banda L en cada caso. Cuando se utiliza una disposición de

banda normal horizontal, la impulsora debe girar de modo que el lado flojo quede en la parte superior. Esto daun ángulo de contacto mayor en ambas poleas. Cuando la transmisión es vertical o la distancia entre centros escorta puede obtenerse un ángulo de contacto mayor utilizando una polea loca de tensión o polea tensora.

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 setuercen en sentido contrario para formar el cable. En el cale terminado los alambres quedan visiblementeparalelos 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 mismosentido; por fuera, los alambres se ven en dirección diagonal a través del cable. Este tipo de cable es másresistente al desgaste por abrasión y a la falla por fatiga que los de torción normal, pero tienen más tendencia aformar cocas y destorcerse.

Los cables estándares se hacen con alma de cáñamo, que soporta y sirve para lubricar los torones. Cuando loscables 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 detorones y el número de alambres en cada torón, respectivamente.

El área transversal de metal en cables de izar y de arrastre estándares, es:

Cuando un cable metálico pasa alrededor de una polea se produce cierto acomodo de sus elementos. Cada unoden los alambres y torones debe deslizar uno sobre otro y, presumiblemente, ocurre alguna flexión. Esprobable que en esta acción compleja se produzca cierta concentración de esfuerzos. El esfuerzo en uno de losalambres de un cable que pasa sobre una polea puede calcularse en la forma siguiente: de la mecánica desólidos 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 delos alambres ). El diámetro de la polea se representará por D.

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Tratándose de elevadores y montacargas o malacates de minas D / dw se toma generalmente de 800 a 1000. Sila relación fuese menor que 200 las cargas pesadas ocasionarían frecuentemente deformación permanente enun cable.

Un cable de alambre puede fallar si la carga estática excede la resistencia última del cable. Una falla de estanaturaleza generalmente no es culpa del diseñador, sino más bien del operario, al permitir que el cable seasometido a cargas para las cuales no fue diseñada. Por otra parte, los cables fallan debido al desgaste abrasivoy a la fatiga.

Una falla por fatiga se manifiesta primero como unos cuantos alambres rotos de la parte exterior del cable. Elexamen de los alambres no revela ninguna contracción apreciable de la sección transversal. Por tanto, la fallaes de naturaleza frágil e imputable a la fatiga.

La presión en la garganta de una polea esta dada por la ecuación:

Donde:

F = fuerza de tensión en el cable.

d = diámetro del cable.

D = diámetro de la polea.

La figura anterior es una gráfica que indica la relación entre la razón de la presión a la resistencia última delalambre y la vida del cable. En la gráfica se aprecia fácilmente que no es probable que falle por fatiga si larazón p / Su es menor que 0,001. La sustitución de esta relación en la formula ( de p ) da:

Donde:

Su = es la resistencia última del alambre en kip / pulg2. Esta resistencia varía considerablemente, pues

depende del diámetro del alambre y del tipo de material.

BIBLIOGRAFÍA

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Joh. Winklhofer & Söhne, Iwis Chains. Chain Engineering. München, 1994•

Bell, D., Belt and Chain Drives: An Overview. Power Transmission Design, Vol. 28, No.7, July 1986.•

Berg, W., Plastic chain and belts simplify miniature drives, Power Transmission Design, Agosto,1978.

•

Sedis Company, Ltd., Principal productos (catalogo técnico), Troyes, Francia, 1998.•

Transmisión S.A., Tsubaki Chain Products (catalogo técnico), Madrid, 1996.•

CONCLUSION

De acuerdo a lo obtenido en el trabajo anterior, hemos llegado a una conclusion de que los elementos flexiblesde maquinas, son muy importantes y a la vez muy practicos de usar, ya que dichos elementos constituyen auna familia de generadores de movimiento. A la hora de usar dichos elementos, estariamos en ventaja con

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respecto al tiempo y al trabajo que deseamos realizar.

Un aspecto importante dentro de esta familia, es la flexibilidad que estas poseen, ya que podemos levantar,mover y disipar un cuerpo de tal manera que se nos hace muy facil y comodo y a su vez, son elementosescenciales de un movimiento en una maquina.

Tambien estos elementos se caracterizan por no ser todos generadores de todo tipo de movimiento, ahí queseleccionar un elemento idoneo para según el trabajo que se vaya a realizar, no todos pueden hacer la misma

funcion, existen diferencias muy importantes en ellos.

OBJETIVOS

GENERAL:

Desarrollar un estudio para el conocimientos de elementos flexibles existentes para generarmovimiento.

•

ESPECIFICOS:

Conocer y estudiar los elementos flexibles generadores de movimiento.•

Verificar las condiciones para seleccionar el tipo de generador de movimiento.•

Establecer diferencias entre los elementos flexibles.•

Aplicar en situaciones especificas, los elementos flexibles para un movimiento.•

Am = 0,38 * d

M = El

r

M = l

c

= Ec

r

C = Dw

2

= E dw

D

p = 2F

dD

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Su = 2F

dD

•

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elementos-flexibles-para-generar-movimiento

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