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Elementos flexibles para generar movimiento parte 2 - Monografía



 
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FUNDAMENTOS TEORICOS DEL FUNCIONAMIENTO DE LA TRANSMISION  POR  CADENAS DE  RODILLOS.



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

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

A.    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 los eslabones de la cadena están situado en torno a la rueda dentada por los lados de un polígono, la velocidad real de la cadena no es constante y varía durante la entrada de un eslabón de la cadena en el engranaje con los dientes de la rueda. Cada eslabón arrastra la cadena al girar la rueda un paso angular ( 360??/ Z ), y luego cede el 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 y máximo. De esta forma, la cadena es alternativamente acelerada y desacelerada con significativa influencia en las cargas dinámicas.

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TRANSMISIÓN  POR  CORREAS



Las transmisiones por correa, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a la polea 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.
?1 - Ángulo de contacto en la polea menor.
?2 - 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 las fuerzas de rozamiento en las poleas (en el contacto correa-polea) será igual al momento motriz en el árbol conductor 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 de correas y poleas.

Como puede ser comprendido, la transmisión por correa clasifica dentro de las transmisiones mecánicas con movimiento de rotación que emplean como fundamento básico, para dar continuidad al movimiento, la transmisión por rozamiento con un enlace flexible entre el elemento motriz y el movido. Esta particularidad le permite algunas ventajas que posibilitan recomendar las transmisiones por correas en usos específicos, como son:
- 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 de transmisión, valor que de ser superado produce el patinaje (resbalamiento) entre la correa y la polea.
- 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 y accionamientos 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 por fricción.
- 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 disposición relativamente arbitraria de los ejes de las poleas conductoras y conducidas, y un variado número de poleas en la transmisión. Una forma de clasificar la transmisión por correa esta basada en el esquema o disposición de las 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 suma importancia que determina la capacidad de trabajo de toda la transmisión. Las correas se distinguen por la forma de la sección transversal, por la construcción, material y tecnología de fabricación, pero el rasgo más importante que determina la construcción de las poleas y de toda la transmisión, es la forma de la sección transversal d e la correa. En función de la forma de la sección transversal, las correas de transmisión son clasificadas 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 apreciar las 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 dimensiones normalizadas de los perfiles de correas trapeciales, siendo b el ancho superior de la sección y h la altura del perfil.

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DESLIZAMIENTO ELÁSTICO EN LAS TRANSMISIONES POR CORREAS.



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

Las investigaciones experimentales mostraron que en una transmisión que trabaja normalmente, el movimiento deslizante elástico no tiene lugar en toda la superficie de contacto de la correa con las poleas. En cada polea el ángulo de contacto á se divide en dos partes: en el ángulo de deslizamiento ádes y en el ángulo de reposo árep , en este último el deslizamiento elástico no se observa.
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TENSIÓN ESTÁTICA DE LA CORREA.



En una transmisión por correa, con dimensiones establecidas y una adecuada cantidad de correas para el perfil seleccionado, el factor más importante que determina la capacidad de tracción de la transmisión es la tensión 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 desea trasmitir 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. Los métodos 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 en cada accionamiento; esto es mucho más importante en accionamientos modernos donde la capacidad de carga de las correas es cada vez mayor.

Debe ser conocido que una:

- Tensión escasa :

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

- Tensión excesiva :

Puede causar un sobrecalentamiento en la correa, debido a un incremento de la fricción 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.

El cálculo del tensado de forma numérica consiste en:

- Determinar la tensión estática que garantice un tensado correcto cuando la transmisión esta trabajando.
- Determinar los parámetros de control de la tensión estática, de forma tal que sea ajustada su valor exacto.

Ecuación de Tensión Estática. 



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



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

1.    Pueden utilizarse para grandes distancias entre centros.

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

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

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

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

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


TIPOS DE BANDAS.



1.    Bandas planas.



Generalmente, las bandas planas están hechas de cuero curtido con corteza de roble, o de tela, como de algodón o rayón, impregnada de caucho o hule. Tienen su mayor aplicación donde las distancias entre centros son bastante grandes. Debido a la acción de embrague que puede obtenerse y a su adaptabilidad a distancias relativamente grandes, las bandas planas son muy útiles en instalaciones de transmisión de potencia o grupos de máquinas. Debido a la conveniencia y mejor aspecto de las unidades de impulso individual, la mayor parte de 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 muy flexibles, no requieren poleas de gran diámetro y pueden transmitir potencia al otro lado de una esquina.

2.    Bandas V ( o de sección trapecial ).



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

3.     Banda V eslabonada.



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

4.    Banda sincronizante.



Es una banda patentada, hecha de tela impregnada de goma o caucho y alambres de acero; está provista de dientes que se ajustan a ranuras formadas en la periferia de las poleas. Las bandas sincronizantes no se estiran ni resbalan y, en consecuencia, transmite potencia con relación constante de velocidad angular. El hecho de que la banda sea dentada proporciona varias ventajas sobre las bandas ordinarias. Una de ellas es que no necesitara tensión inicial, de modo que pueden utilizarse transmisiones de centros fijos. Otra es que se elimina la restricción de las velocidades; los dientes hacen posible que se pueda mover la banda a casi cualquier velocidad, 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 ), por separado o en combinación, plásticos o cauchos reforzados y cuero. Algunos de estos materiales pueden empalmarse para obtener el tamaño de lazo deseado, en tanto que otros se fabrica de una pieza. Las bandas de cuero pueden transmitir grandes potencias a velocidades moderadas para una larga duración, pero pueden sufrir estiramiento o contracción y son costosas. Las bandas de plástico y de caucho reforzado pueden soportar 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 la duración 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 calcular el 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 da un ángulo de contacto mayor en ambas poleas. Cuando la transmisión es vertical o la distancia entre centros es corta 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 se tuercen en sentido contrario para formar el cable. En el cale terminado los alambres quedan visiblemente paralelos 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 mismo sentido; por fuera, los alambres se ven en dirección diagonal a través del cable. Este tipo de cable es más resistente al desgaste por abrasión y a la falla por fatiga que los de torción normal, pero tienen más tendencia a formar cocas y destorcerse.

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

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

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Cuando un cable metálico pasa alrededor de una polea se produce cierto acomodo de sus elementos. Cada uno den los alambres y torones debe deslizar uno sobre otro y, presumiblemente, ocurre alguna flexión. Es probable que en esta acción compleja se produzca cierta concentración de esfuerzos. El esfuerzo en uno de los alambres de un cable que pasa sobre una polea puede calcularse en la forma siguiente: de la mecánica de sólidos se tiene:

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Donde las cantidades tienen su significado usual. Eliminando M y despejando el esfuerzo queda:

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Para el radio de curvatura r, puede introducirse el radio de la polea; es decir, D / 2. así mismo,

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Donde dw es el diámetro de un alambre. Esta situación da como resultado que:a

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En esta ecuación ? es el esfuerzo por flexión en cada alambre y E el modulo de elasticidad del cable ( no de los alambres ). El diámetro de la polea se representará por D.

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

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

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

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

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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 del alambre y la vida del cable. En la gráfica se aprecia fácilmente que no es probable que falle por fatiga si la razón p / Su es menor que 0,001. La sustitución de esta relación en la formula ( de p ) da:
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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.

CONCLUSION


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

Tambien estos elementos se caracterizan por no ser todos generadores de todo tipo de movimiento, ahí que seleccionar 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.

BIBLIOGRAFÍA



- Shigley, J. E., Machine Design, New York, 1956.
- 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.

Autor:

Androw De Jesus Valles





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