Transmision de cadena

COMO PEDIR UNA CADENA

Suministrar los siguientes datos:

A) Longitud (en metros, en pasos o cantidad de rodillos).

B) Paso.

C) Luz interior.

D) Diámetro de rodillo.

E) Cantidad de hileras (Simple, Doble o Triple) y de ser doble o triple, indicar el paso transversal.

F) Especificar si se necesitan Uniones o Medias Mallas.

 

TABLA DE FACTORES DE SERVICIO

Es aconsejable al calcular un mando a cadena, tener en cuenta la tabla de factores de servicio siguiente:

Procedimiento para su uso:

Multiplicar la potencia a transmitir por el factor correspondiente a las condiciones de trabajo y con ese valor proceder

como indica el punto 3. LUBRICACION

Por goteo: desde las RPM mas bajas hasta la primer cifra destacada de las RPM en la tabla de potencias.

Por baño: entre las dos cifras destacadas en la misma tabla.

Por bomba: desde la segunda cifra destacada hasta las RPM máximas.

El lubricante adecuado para una temperatura ambiente de 5° a 40° C, es el SAE 30.

 

INSTALACION

La correcta instalación de una transmisión por cadena de rodillos es factor preponderante en la duración y eficacia del mando.

Es aconsejable prestar atención a los siguientes puntos:

A) Montar sólidamente los engranajes sobre los ejes, con chaveta y prisionero para sujetar la misma.

B) Ubicar los engranajes lo mas cerca posible de los cojinetes de apoyo.

C) Alinear con sumo cuidado ambos engranajes entre sí y controlar el perfecto paralelismo de los ejes.

D) Prever la posibilidad de variar la distancia entre ambos ejes, para facilitar el mantener la tensión correcta de la cadena,

que no debe estar muy tensa, ni muy floja.

E) No colocar una cadena nueva sobre engranajes desgastados o viceversa, pues resulta perjudicial para el elemento nuevo. MANTENIMIENTO Para mantener adecuadamente una instalación, es conveniente cuidar los siguientes detalles: A) Tipo de lubricación correcta de acuerdo a la velocidad de la cadena. B) Lo mas frecuentemente posible, quitar la cadena, lavarla a fondo con nafta y sumergirla en aceite pesado o grasa caliente, para que penetre en todos los pernos, bujes y rodillos. Luego, dejar escurrir fuera del baño caliente y volver a colocar sobre los engranajes. C) Observar periódicamente el estado de los diversos elementos componentes.

Transmision de cadena

TRANSMISIONES POR 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. Para obtener un resultado óptimo de una transmisión de este tipo, es fundamental seleccionar correctamente la cadena y engranajes respectivos, como así también el montaje y lubricación adecuados. Las transmisiones a cadena reúnen las siguientes ventajas: 1) No se producen resbalamientos. 2) Se mantiene constante la relación de velocidades. 3) El rendimiento es elevado: 98%. 4) La carga repartida sobre varios dientes del piñón prolonga la vida útil de la cadena. 5) La clásica elasticidad de la cadena, sumada a la película lubricante que se forma entre las partes movibles, amortiguan los golpes por cargas intermitentes. COMO SELECCIONAR UN MANDO A CADENA 1) Establecer la relación de transmisión dividiendo las RPM del eje motriz por las RPM del eje accionado. No es conveniente proyectar mandos con relaciones mayores de 8 a 1. 2) Corregir la potencia a transmitir por medio de la tabla de factores de servicio. 3) Buscar en las tablas de potencia, en base a las RPM del eje motriz, qué cadena y cantidad de dientes son necesarios para transmitir los HP ya corregidos, evitando en lo posible usar piñones menores de 15 dientes.   4) Multiplicar la cantidad de dientes del piñón por la relación de transmisión para establecer los dientes de la rueda. En caso de resultar una cantidad de dientes fuera de lo normal, se optará por la mas próxima, aumentado o disminuyendo proporcionalmente la cantidad de dientes del piñón para mantener la relación de transmisión. 5) Controlar si los engranajes elegidos reúnen las dimensiones necesarias para el caso:     A) Diámetro exterior accesible al lugar disponible.   B) Diámetro de la maza adecuada para el eje en que se va a montar (ver tabla de dimensiones). De resultar escasa, se tomará un piñón mayor y se aumentará proporcionalmente la rueda, manteniendo siempre la relación de transmisión.   C) Ancho máximo que no exceda el disponible (ver tabla de dimensiones) y controlar a la vez el ancho exterior sobre cabezas de pernos en la cadena elegida. 6) Se optará por cadena de doble o triple hilera (Doble o Triple capacidad de potencia) en el supuesto caso de que surjan algunos de los inconvenientes que a continuación se enumeran: A) Limitaciones de espacio que obliguen a elegir una cadena de menor paso, resultando por lo tanto más chicos los engranajes. B) Velocidades excesivas para la cadena de simple hilera elegida (ver velocidades máximas al pie de las tablas de potencia). EJEMPLO DE CALCULO Calcular un mando a cadena con los siguientes datos: Velocidad eje motriz: 1500 RPM Velocidad de la máquina accionada: 375 RPM Motor eléctrico de 5 HP trabajando 24hs. diarias con servicio semi-pesado. Calculo : 1) Relación = 1500 / 375 = 4 2) Potencia corregida = 5 HP x 1,50 (Factor de servicio) = 7,5 HP 3) Cadena 5/8 x 3/8 (15,87 x 9,70) simple hilera con piñón de 19 dientes. 4) Rueda: 19 dientes x 4 (Relación de transmisión) = 76 dientes.

Importancia del calculo para las uniones atornilladas (Caracteristicas basicas y aplicaciones para uniones atornilladas)

Uniones atornilladas, pernos

Cuando se requiere o desea que una unión o junta pueda ser desensamblada sin aplicar métodos destructivos y que sea lo suficientemente  duro o fuerte para resistir cargas externas de tensión, de flexión o de cortante, o una combinación de estas,  entonces la junta atornillada simple con rondanas o arandelas templadas en el perno es una buena solución.

Una vista en corte de una junta atornillada con carga a tensión se muestra en la figura 8.12

Figura 8-12

´´Conexión atornillada cargada a tensión por las fuerzas P. Obsérvese el uso de dos arandelas. Un método convencional simplificado se aplica aquí para representar la rosca de un tornillo. Nótese también como la parte roscada  o cuerda se adentra en el cuerpo de la unión. Esto es usual y deseable.´´

Tomado del libro de Uniones y Pernos

Si se observa  el espacio libre entre el perno y su agujero de alojamiento, nótese también como la rosca del tornillo se extiende hacia adentro de una de las placas de la conexión, el objeto del perno es aplicar y mantener la presión entre las dos o más piezas unidas. Al apretar la tuerca se tensiona el perno y ejerce así la fuerza de sujeción. Tal efecto se llama “pretensado o precarga del perno”,

En la figura 8.13 se muestra otra junta para carga de tensión. Esta junta emplea tornillos de maquinaria que enroscan o entran en agujeros roscados en uno de los elementos sujetados, otro tipo  de unión atornillada es la que utiliza pernos prisioneros.

 

Figura 8-13

´´Vista en sección de un extremo de un recipiente de presión cilíndrico. Los tornillos de maquinaria con cabeza hexagonal se usan para fijar la tapa al cilindro. Obsérvese el uso del selio o empaque de anillo “o”.´´

Tomado del libro de Uniones y Pernos

¿Qué es la rigidez o constante de rigidez?

La constante de rigidez (o constante elástica) de un elemento elástico como un perno es la relación entre  la fuerza aplicada al elemento y la deformación producida por dicha fuerza.

 

´´En la siguiente ecuación la rigidez de las porciones no roscada y roscada del perno en la zona de sujeción son respectivamente:

 Dónde:

a_t = área transversal de esfuerzo de tensión

l_t = longitud de la porción roscada de agarre

a_d = área transversal de diámetro mayor del sujetador

l_d = longitud de la porción no roscada del sujetador´´

Tomado del libro de Uniones y Pernos

Sustituyendo estas rigideces  en la constante de rigidez del perno (k= k₁ k₂ / k₁ + k₂ ) se obtiene:

 

Tomado del libro de Uniones y Pernos

Donde k_b es la rigidez efectiva estimada del perno o tornillo de maquinaria en la zona de sujeción. En el caso de sujetadores cortos (el de la figura 8.13) el área no roscada  es pequeña y se puede usar para obtener  k_b : y en el caso de sujetadores largos, el área roscad es relativamente pequeña.

Uniones atornilladas. Elementos sujetados

En este tipo de uniones la rigidez de ambas deben ser conocidas para captar lo que sucede cuando el dispositivo de conexión ensamblado se somete a una carga de tensión externa.

Puede haber más de dos elementos abarcados por el agarre del sujetador. Todos ellos actúan como resortes de compresión en serie y por lo tanto, la constante  elástica total de los elementos de la unión es:

1/k_m  = 1/k₁  + 1/k₂ + 1/k₃ +…. + 1/k_i

La figura  8.14-b muestra la superficie general del cono utilizando el semiangulo α  del cono. Se ha usado un ángulo de α  = 45’, pero esto sobreestima la rigidez de sujeción. Cuando la carga está restringida a una zona anular de la cara de arandela (de acero templado, hierro fundido o aluminio),

 El ángulo apropiado es más pequeño. El investigador Osgood informa de un intervalo de 25 ≤ α ≥ 33° para la mayor parte de las combinaciones. Entonces se usara  α = 30°, excepto en los casos en los que el material es insuficiente.

 Figura 8-14

´´Compresión de un elemento de una junta que se supone que está confinado en un tronco´´

Tomado del libro de Uniones y Pernos

´´Ahora con relación a la figura 8-14 el alargamiento de un elemento del cono de  espesor dx sometido a una fuerza de tensión de p es:

Tomado del libro de Uniones y Pernos

La ecuación 8.14  o la  8.13  debe resolverse por separado para cada porción troncocónica de la junta. Luego las rigideces individuales se suman para obtener k_m .´´

Tomado del libro de Uniones y Pernos

El diámetro de la cara de arandela es aproximadamente 50% mayor que el diámetro de la espiga del sujetador en el caso de tornillos de maquinaria y pernos con cabeza hexagonal de tipo estándar, si se usa α =30, entonces la  ecuación puede escribirse:

  Tomado del libro de Uniones y Pernos

Resistencia de un perno

Es el factor clave en el diseño o análisis de uniones atornilladas con tales sujetadores. La resistencia se expresa enunciando la resistencia mínima a la tensión o carga, o resistencias limite mínimas.

Lo cual quiere decir que la carga limite es la fuerza máxima que un perno puede resistir sin experimentar una deformación permanente. La resistencia limite es el cociente de la carga limite y el área de esfuerzo de tensión. La resistencia límite por lo tanto corresponde aproximadamente a  la resistencia de fluencia y vale en forma aproximada 90% de la resistencia de fluencia estimada con desplazamiento de 0. 2%.

Los valores de resistencia limite media, resistencia ultima media y las desviaciones estándares correspondientes no forman parte de los códigos de especificación, de modo que el diseño debe obtener estos valores, quizá por pruebas de laboratorio, antes de diseñar según una especificación de confiabilidad.

Las especificaciones sea se tienen en la tabla  8.4  y  8.6. Las clases o grados de los pernos se enumeran con enteros de acuerdo con las resistencias últimas a la tensión y con decimales para evaluar las variaciones al mismo nivel de resistencia. Se dispone de pernos y tornillos en todos los grados en listados. Los espárragos  o pernos prisioneros pueden obtenerse en los grados  1, 2, 4, 5,8 y 8.1  el grado 8.1 no aparece en la tabla.

Las especificaciones ASTM se tienen en la tabla 8.5. Las roscas ASTM son más cortas debido a que la ASTM considera básicamente estructuras; las conexiones estructurales por lo general trabajan al cortante, y una mejor longitud de cuerda proporciona un área de espiga mayor en los pernos,

 Las especificaciones para sujetadores métricos se dan en la tabla 8.6, todos los pernos con especificación de grado manufacturados en E.U., muestran la marca o  logotipo del fabricante, marca de grado, en la cabeza del perno. Estas marcas señalan que el perno cumple o excede las especificaciones, si dichas marcas no aparecen en un perno, es posible que sean de importación.

Uniones atornilladas. Carga  externa

Luego de ver las resistencias de los pernos se considera lo siguiente cuando una carga de tensión externa P, como en la figura 8.12 se aplica a una junta atornillada. Se supone, desde luego que la fuerza de sujeción que se denomina precarga  F_I , ha sido establecida correctamente en el apriete de la tuerca antes de que se aplique P. La nomenclatura es:

F_I  = precarga o fuerza de sujeción

P   = carga de tensión externa

P_b  = parte de p tomada del perno

P_M  =  parte de p tomada  por los elementos de la junta

F_b = P_b  + F_I =  carga total en el perno.

F_M = P_M - F_I = carga total en los elementos

En consecuencia la carga del perno resultante es:

F_b = P_b + F_I  =  (K_b P / K_b + K_m) + F_I               F_m< 0

Y la carga resultante en los elementos unidos o conectados es:

F_m= P_b - F_I = ( K_m P / K_b + K_m ) – F_I               F_m <  0

En la mayoría de los casos, las piezas conectadas toman 80% de  dicha carga externa. Considerando la importancia de esto cuando se considera carga por fatiga. Observamos también que con agarre más largo se origina que los elementos absorban un mayor porcentaje de la carga externa

Momento de torsión y de apriete

Ahora teniendo en cuenta esto y de haberlo considerado que una precarga elevada es muy deseable en uniones con pernos, que son de importancia, se consideraran ahora los medios que sirven para asegurar que se desarrolle eficazmente tal precarga cuando se ensamblan o unen las piezas. Puede utilizarse una llave torciometrica, un dispositivo neumático de impacto o el método simple de giro de tuerca.

La llave torciometrica tiene un indicador que señala el momento de torsión correspondiente. En las llaves de impacto, se ajusta la presión del aire de modo que la llave se detenga cuando se llega al efecto.