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8/8/2019 Transmision -cadenas

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GENERALIDADES SOBRE LAS TRANSMISIONES DE POTENCIA PORCADENAS.

Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el elementomotriz y la máquina movida se encuentra la transmisión por cadena como unade las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de forma eficiente, consincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuandoexiste demanda de grandes cargas en los accionamientos.

La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una ovarias ruedas dentadas conducidas y un tramo de cadena unido por ambosextremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La flexibilidad de latransmisión es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidospor pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadenadurante el engrane con las ruedas dentadas. En el caso más simple, latransmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas,denominadas ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cualeses conductora y la otra conducida.

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertasprotectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas ya elevadas velocidades se emplean carcazas donde la cadena es lubricada porinmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de iniciodel engrane entre la cadena y las ruedas dentadas.



En el caso de guarderas o carcazas, la envoltura no debe dificultar la regulacióndel tensado de la cadena para compensar el estirado de ella, producto deldesgaste de sus eslabones y articulaciones. Generalmente, en las transmisionespor cadenas una de las ruedas es desplazable para garantizar el tensadoadecuado de la cadena, de no ser así, se introducen dispositivos reguladores dela requerida tensión de la cadena. Habitualmente, con auxilio de dispositivosreguladores se puede compensar el alargamiento de la cadena hasta la longitudde dos eslabones, después de esto es conveniente quitar dos eslabones de lacadena y situar el dispositivo regulador en posición inicial.

Las transmisiones por cadenas tienen gran utilidad en las máquinas detransporte (bicicletas, motocicletas y automóviles), en máquinas agrícolas,transportadoras y equipos industriales en general. Algunas de las ventajas quepresentan las transmisiones por cadenas al ser comparadas con otrastransmisiones de enlace flexible, 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 comoinconvenientes que:-.Pueden ser un poco ruidosas.-.Requieren de una lubricación adecuada.-.Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento dela transmisión.-.Requiere de una precisa alineación durante el montaje y un mantenimientominucioso.Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas para su estudio en tresgrupos:

Cadenas de carga: Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellasson empleadas predominantemente en las máquinas elevadoras de carga. Estastrabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas. Sonconstruidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas.

Cadenas de tracción: Son empleadas para mover cargas en las maquinastransportadoras, trabajan con velocidades medias (hasta 2-4 m/s). En sufabricación se emplean eslabones de pasos largos, usualmente entre los 50 y1000 mm.



Cadenas de transmisión de potencia: En estos accionamientos, la cadena y larueda son usadas como engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje derotación a otro. Generalmente son empleados eslabones pequeños y de granprecisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63.5 mm, con el objetivo dereducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste paraasegurar una conveniente duración.

CADENAS DE RODILLOS

Una cadena de rodillos proporciona un método accesible y eficiente paratransmitir potencia entre ejes paralelos. Los rodillos giran sobre casquetes queestán ajustados a presión en las placas eslabón internas. La rotación de lospasadores en las placas eslabón externas se impide por el ensamble a presión. Elrango en la escala de tamaños es grande, por lo que pueden usarse cadenaspara grandes y pequeñas cantidades de potencia. Las cadenas pueden ser útilespara espaciamientos entre ejes que resultan muy grandes para engranes. Puedeobtenerse una gran reducción en velocidad si se desea. Las tolerancias para unimpulsor de cadena son mayores que para engranes y la instalación esrelativamente sencilla.

Construcción básica de una cadena de rodillos



DIMENSIONES DE CADENAS DE TRANSMISIÓN DE RODILLO ESTÁNDAR (Fuente: ASME StandardB29.1M-1993, American Society of Mechanical Engineers.)

Rodillo Espesor Resistencia

Diámetro

Cadena Paso, p, Diámetro Ancho del pasador,

de la placaeslabón, a.

últimaStrength

núm. pulgada H, pulgada E, pulgada d, pulgada pulgada mínima. Ib

25* 1/4 0.130* 1/8 0.0905 0.030 780

35* 3/8 0.200* 3/16 0.141 0.050 1,76041t 1/2 0.306 1/4 0.141 0.050 1,500

40 1/2 5/16 5/16 0.156 0.060 3,125

50 5/8 0.400 3/8 0.200 0.080 4,48060 3/4 15/32 1/2 0.234 0.094 7,030

80 1 5/8 5/8 0.312 0.125 12,500

100 1-1/4 3/4 3/4 0.375 0.156 19,530

120 1-1/2 7/8 1 0.437 0.187 28,125140 1-3/4 1 1 0.500 0.219 38,280

160 2 1-1/8 1-1/4 0.562 0.250 50,000180 2-1/4 1-13/32 1-13/32 0.687 0.2811 63,280

200 2-1/2 1-9/16 1-1/2 0.781 0.312 78,125

240 3 1-7/8 1-7/8 0.937 0.375 112,500

Las cadenas no constituyen riesgo de incendio y no son afectadas portemperaturas relativamente altas ni por la presencia de aceite o grasa. Sin

embargo, las cadenas son más ruidosas que las bandas. Una pequeña ruedaguía ajustable debería proporcionarse para remover una holgura excesiva de lacadena conforme ésta se desgasta. Debe localizarse en el exterior de la cadenasobre el lado flojo y cerca de la rueda dentada más pequeña.

CAPACIDAD DE DISEÑO DE CADENAS DE RODILLOS

A bajas velocidades, la potencia de los sistemas de cadenas de rodillos estádeterminada por la vida de fatiga de las placas eslabones. A altas velocidades,

la potencia está determinada por la vida de fatiga de los casquetes de losrodillos. A muy altas velocidades, la potencia está determinada por laexcoriación. La potencia de diseño de una cadena de rodillos estarádeterminada por:

Hpdiseño= (hp por trasmitirse * factor de servicio)/ factor de ramales múltiples

Esta potencia de diseño determina el tamaño de la cadena y los elementos de larueda dentada. Está relacionada a la potencia real que debe transmitirse



multiplicada por un factor de servicio (mayor que uno) que toma en cuenta loabrupto de la aplicación de la carga, y por un factor que toma en cuenta el usode ramales múltiples para incrementar la capacidad de carga de un sistema decadena y rueda dentada.

La potencia de diseño debería compararse con la potencia nominal de un tipoparticular de cadena de rodillos. Las potencias nominales se dan usualmente enforma tabular para cada tipo de cadena de rodillos. La razón para usar tablas esque los valores han cambiado con el tiempo en la medida que los materiales ylos diseños de los sistemas de cadenas de rodillos han mejorado. Las tablasmismas han cambiado conforme han sido posibles las mejoras en el diseño. Casitodo distribuidor de partes para sistemas de cadenas de rodillos tiene cartas dediseño aplicables a sus productos particulares. En la mayoría de los casos, esascartas de diseño son fáciles de usar y contienen información adicional quepermite al ingeniero de diseño hacer uso óptimo de esas partes estándar. Lalubricación apropiada de las cadenas de rodillos es sumamente importante ensu desempeño. Cuando las velocidades son muy altas, los requisitos delubricación resultan más estrictos. Con una lubricación y alineación apropiadas,un sistema de cadena de rodillos y rueda dentada debería ser capaz de darservicio durante 15,000 horas a carga plena.

Se tienen algunas directrices generales útiles en el diseño de sistemas decadenas de rodillos que se han derivado de la experiencia práctica con esosversátiles sistemas de transmisión de potencia. Algunas de ellas son lassiguientes:

a) Una longitud de cadena de aproximadamente 100 pasos es cercana a laóptima para el tamaño de la mayoría de las aplicaciones de las cadenas derodillos.

b) Ruedas dentadas de 17 o más dientes deberían usarse para velocidadesmoderadas, y de 21 o más dientes usarse sólo para sistemas de alta velocidad.Las ruedas con menos de 17 dientes deberían usarse sólo para velocidades muypequeñas.

c) Las razones de velocidad de un sistema de cadena de rodillos no deberían engeneral exceder de 7 a 1 en un solo sistema de impulsión. Si se requierenreducciones mayores, deberían usarse dos etapas de reducción.

d) Los sistemas de cadenas de rodillos que operan cerca de su capacidadmáxima son a menudo muy ruidosos. Si se desean diseños silenciosos, serecomienda que el responsable del diseño use elementos que tengan unacapacidad de potencia mayor que la realmente necesaria.

e) Puede obtenerse un incremento en la capacidad usando cadenas de rodillosde ramales múltiples. Éstos son esencialmente ensambles de cadenas de un solo



ramal situadas lado a lado. Los pasadores se extienden a través del ancho totalde la cadena y mantienen el alineamiento de los diferentes ramales. Deberíanevitarse ejes en voladizo al usar cadenas de ramales múltiples, a menos que eleje sea muy rígido y sufra deflexiones muy pequeñas.

f) El claro superior de la cadena de un sistema impulsor de cadena de rodilloshorizontal debería ser el lado derecho.

g) La distancia entre centros para un sistema de cadena de rodillos es óptimaen el rango de 30 a 50 longitudes de paso.

h) El enrollamiento de la cadena alrededor de la rueda dentada más pequeña enun sistema impulsor debería ser por lo menos de 120° o 1/3 de los dientes. Pararazones de velocidad de más de 3 a 1, la distancia entre centros debe ser mayorque la diferencia entre los diámetros de paso de las dos ruedas dentadas.

i) Pueden usarse ruedas guías para tomar la holgura en sistemas impulsores decadena. Cuando éstas se usan, deben colocarse fuera del claro cerrado y cercade la rueda dentada menor sobre el lado flojo.

j) El proyectista debe proporcionar protección, a base de tela de gallinero oláminas metálicas, al personal y al sistema impulsor.

EXCORIACIÓN DE LAS CADENAS DE RODILLOS

Cuando la carga es pesada y la velocidad alta, especialmente para pasos de 1 iny mayores, existe el peligro de excoriación o de que se suelden entre sí lassuperficies en contacto. Aunque tales diminutas soldaduras se rompen enforma inmediata, resulta de ello un rápido desgaste del metal. La velocidadmáxima de operación para evitar la excoriación depende del tamaño de lacadena y rueda dentada y está dada en la norma B29.1M-1993 de la ASME. Unaoperación a velocidades mayores que los niveles que dan lugar a la excoriaciónes posible, siempre que se haga una reducción apropiada de la carga. Loscálculos son complicados y debe consultarse al fabricante de la cadena paraobtener una recomendación adecuada.

ACCIÓN POLIGONAL

Cuando el número de dientes en la rueda dentada es pequeño, al eje impulsadode un transmisor de cadena de rodillos puede dársele un movimiento pulsanteo con sacudidas. Por ejemplo, las ecuaciones para w2 indican que para ruedasdentadas con 10 dientes, la velocidad del eje impulsado variará de 5% porarriba a 5% por abajo de la del impulsor. La velocidad de la cadena tambiénvaría. A veces, las cadenas transportadoras de eslabón largo son operadas sobreruedas dentadas con tan sólo 5 o 6 dientes. La variación en velocidad será



entonces nada deseable y se tendrá un incremento en los esfuerzos en la cadenay partes conectadas.

Variación de la velocidad de la rueda dentada impulsada que es causada por no estar los

centros de los ejes a un número entero de pasos entre sí.

CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA.

Las diversas exigencias de explotación a que son sometidas las transmisionespor cadenas han permitido la aparición de una variedad de tipos de cadenas,las cuales satisfacen diferentes características y facilidades para la explotación.Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más conocidos tipos de

cadenas son las de casquillos, las de eslabones perfilados (desmontables), lasdentadas, las de rodillos y las correas dentadas.

Cadenas de Casquillos

Las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas derodillos, pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso songeneralmente más ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunassoluciones de cadenas extraligeras de casquillos con pasadores huecos 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 suseslabones, pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. Elenlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto aotro.

El diseño de estos eslabones permite su intercambio fácilmente, al poder sersustituido un elemento de la cadena sin necesidad de desencaje de lasarticulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas.

El inconveniente de este tipo de cadena es que solo pueden ser empleadas envelocidades muy bajas, por lo general inferior a 1m/s, debido al incremento delas cargas de impacto motivadas por la poca precisión del paso de los eslabones.Habitualmente, son explotadas en condiciones de lubricación y protecciónimperfectas, sin exigencias severas de reducción de las dimensiones exteriores.Usualmente, las cadenas de eslabones perfilados se utilizan en la construcciónde maquinaria agrícola.

CADENA SILENCIOSA

Las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas silenciosas, constan de

un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas están enlazadas endeterminado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea eltipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenas dentadasdeterminan en grado considerable su capacidad de trabajo, siendo superioreslas cadenas con articulaciones de rodadura con empleo de prismas consuperficies cilíndricas de trabajo apoyados en rebajos planos realizados en losagujeros de los eslabones.

La cadena dentada, para que durante el trabajo se asiente correctamente en lasruedas, se dota de unas chapas o platinas que sirven de guía. En pequeñas

velocidades se aconseja utilizar cadenas con chapas guía centrales. En esteúltimo caso, en los dientes de las ruedas se deben hacer unas entalladuras paralas 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-82y la soviética GOST 13552-81. Hasta el momento, no existe una normalizacióninternacional 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 sean intercambiables para cadenas de diferentes

marcas y fabricantes.



Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones envuelvancompletamente el dentado de las ruedas, por lo que el tallado de los sprocketsson realizados con fresas de perfil cortante de flancos rectos. Dichas fresas tallanel perfil del diente por copiado y cada fresa puede ser empleada para ruedas deigual paso y número de dientes cercanos al del patrón de la fresa.

La cadena silenciosa o de diente invertido, es ampliamente usada en el campode la transmisión de potencia. Se usan diferentes detalles de construcción de

juntas con objeto de incrementar la vida de la cadena. Se requiere prestar cuida-dosa atención a la lubricación. Usualmente son necesarias cubiertas para lacadena. Deben emplearse factores de servicio en el diseño.

Pasos estándar o distancia centro a centro de pasadores, son 3/8, 1/2, 5/8, 1, 1¼, 1 ½ y 2 in. Las ruedas dentadas pueden tener entre 21 y 150 dientes. Serequiere ajustar la distancia entre centros para compensar el desgaste. Puede

obtenerse una mayor capacidad de potencia usando cadenas de mayor ancho.Las capacidades en caballos de potencia están dadas en los catálogos de losfabricantes.

Cadena silenciosa

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