Catarinas y Cadenas

2. Catarinas y Cadenas. Antes de que se comience a hablar del tema de esta inve invest stig igac ació ión n es nece necesa sari rio o deja dejarr en clar claro o que que es la transmisi transmisión ón mecánica mecánica y de qué forma facilita facilita trabajos trabajos.. Se denomi denomina na transm transmisi isión ón mecáni mecánica ca a un mecani mecanism smo o enca encarg rgad ado o de tran transm smit itir ir pote potenc ncia ia entr entree dos dos o más más elementos dentro de una máquina. En la gran mayoría de los casos casos estas estas transm transmisi isione oness se reali! reali!an an a través través de elementos rotantes ya que la transmisión de energía por  rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por  traslación. En la mayoría de los casos las transmisiones se usan para cambiar una velocidad o torque de entrada. "ich "icho o esto esto come comenc ncem emos os con con las las tran transm smis isio ione ness de catarinas y cadenas. #na cadena es un elemento de transmisión de potencia formado por una serie de eslabones unidos con pernos. Este dise$o permite tener fle%ibilidad y permite además que la cadena cadena transm transmita ita grande grandess fuer!a fuer!ass de tensió tensión. n. &uando &uando se transmite transmite potencia potencia entre ejes giratorio giratorios s la cade cadena na entr entraa en rued ruedas as dent dentad adas as corr corres espo pond ndie ient ntes es llamadas catarinas.

-+ El impac impacto to de los los rodi rodill llos os al engr engran anar ar en los los dientes de las catarinas + (a abrasi abrasión ón entre entre los los pernos pernos de cada cada eslabó eslabón ny sus bujes. (as capaci capacidad dades es se basan basan en datos datos empíri empíricos cos con un impulsor uniforme /factor de servicio 0 *.1+ y una carga unifo uniforme rme con una duraci duración ón nomina nominall apro%i apro%imad madaa de *2111 *2111h. h. (as variab variables les import important antes es son el paso paso de la cadena y el tama$o y la velocidad de giro de la &atarina menor. Es critica la buena la buena lubricación para el funcio funcionam namien iento to satisf satisfact actori orio o de una una transm transmisi isión ón de cadenas. 3ay varios varios tipos tipos de cadena cadenass para para la transm transmisi isión ón de  potencia pero la más usada es la cadena de rodillos que se cara caract cter erii!a por por su paso. aso. Ent Entre sus diver iverssas aplicaciones la más com4n es la transmisión de cadena de una bicicl bicicleta eta.. El proced procedimi imient ento o para para anali! anali!ar ar las carg cargas as a las las que que está está some someti tida da una una cade cadena na impl implic icaa  principar con la parte de la carga aplicada a una cadena de rodillos por un diente del pi$ón dentado impulsor. "el rodillo la carga se transmite a su ve! a un buje  pasador  y un par de placas de eslabón. 5oviéndose a lo largo de la cadena esta carga se suma a las cargas desde los otros dientes de la rueda dentada. ,inalmente los pasadores sucesivos bujes y placas de eslabonamiento transmiten la carga plena a lo largo del lado apretado de la cadena.

Figura y. Elementos de una cadena de rodillos Figura x. Transmisión por cadena

'ara 'ara transm transmiti itirr poten potencia cia es necesa necesario rio determ determina inarr la capacidad de cierto tama$o de cadena en función de la velocidad de rotación. (a capacidad de transmisión de potencia de las cadenas tiene en cuenta tres modos de falla) *+ ,ati ,atiga ga de las las placa lacass de eslab eslabón ón debi debido do a la aplicación repetida de la tensión en el lado tenso de la cadena

A velocidades de la cadena superiores a *2.-6 metros  por hora la fuer!a centrifuga se a$ade en forma significativa a la carga a tensión en las placas y a las cargas en los cojinetes entre los pasadores y los bujes. A lo largo de la trayectoria de la fuer!a hay varios lugares  potencialmente críticos. críticos. &uando se usan transmisiones de cadena ara sincroni!ar  componentes o procesos de precisión se debe dar la consideración debida a las variaciones de velocidad de la cadena cadena.. 'or 'or ejemp ejemplo lo si una transm transmisi isión ón de cadena cadena

sincroni!ara el corte de película fotográfica con el avance de la misma las longitudes de las hojas cortadas de la película podrían variar demasiado debido a la variación cordal de la velocidad7 asimismo las variaciones causan vibraciones dentro del sistema. Aunque se considera deseable un gran un gran n4mero de dientes para la catarina impulsora habitualmente resulta ventajoso obtener una catarina tan peque$a como sea posible para lo cual se requiere una con un reducido n4mero de dientes. 'ara una operación suave a velocidades tanto moderadas como alta se considera  buena práctica emplear una catarina impulsora con al menos *8 dientes7 por supuesto que *9 o -*  proporcionarían una mejor esperan!a de vida con menos ruido de la cadena. "onde las limitaciones de espacio son grandes o para velocidades muy bajas se emplean numero menores de dientes pero se sacrifica la esperan!a de vida de la cadena. (as cadenas de rodillos están dise$adas para que rara ve! se rompan pero con el tiempo requieren reempla!o debido al desgaste entre los pasadores y los bujes. Esto causa que aumente el paso /distancia entre los centros de los rodillos adyacentes+. 'uede compensarse cierto desgaste aumentando la distancia entre las ruedas dentadas o ajustando o instalando un resorte en una rueda dentada secundaria. &uando el desgaste alarga la cadena cerca de  por ciento el paso incrementado hace que los rodillos corran e%cesivamente en los dientes de las ruedas dentadas por lo cual la cadena deberá rempla!arse. E%iste disponible una gran variedad de accesorios para facilitar la aplicación de la cadena de rodillos al transporte u otros usos de manejo de materiales. En el caso normal tienen la forma de placas prolongadas u orejas con orificios y facilitan la fijación a la cadena de varillas cangilones impulsores de partes dispositivos de soporte de partes o laminas de transportador.

:+ &adena de rodillos estándar de dos hileras &+ &adena de rodillos  para trabajos pesados "+ &adena de rodillos de paso doble E+ &adena de rodillos  para transportador de  paso doble Figura Z. algunos estilos de cadenas de rodillos

;bserve las siguientes propiedades para  tama$os normales de cadena de rodillos numero 61/*<- pulg+ numero =1 /<6 pulg+ numero >1 /* pulg+. *. 'ara una determinada velocidad la capacidad de la potencia aumenta con el n4mero de dientes de la catarina. ?aturalmente mientras mayor sea la cantidad de dientes mayor será el diámetro de la &atarina. 3ay que notar que el uso de una cadena con paso peque$o en una catarina grande  produce un accionamiento más silencioso. -. 'ara un determinado tama$o de catarina /determinado n4mero de dientes+ la capacidad de potencia se incrementa al aumentar la velocidad hasta cierto punto y después decrece. En las velocidades bajas y moderadas domina la fatiga por la tensión en la cadena7 el impacto sobre la catarina gobierna en las ma yores velocidades. cada tama$o de catarina tiene un límite superior absoluto de velocidad debido al inicio de las raspaduras entre los pernos y los  bujes de la cadena. Esto e%plica la caída abrupta de la capacidad de potencia hasta cero en la velocidad limite.

(a figura a continuación muestra varios tipos de cadenas tienen en el caso típico paso más largo que el de la cadena normal de rodillos /el doble de paso casi siempre+ y las placas de eslabón son más gruesas. (os tama$os mayores tienen placas de eslabón fundidas

A+ &adena de estándar 

rodillos

Problema ejemplo: dise$e una transmisión por cadena para un molino de martillos movido por un motor &A. la velocidad de entrada será de *1 rpm

y la velocidad de salida que se desea será de *=1 rpm el molino requiere una potencia de -2 hp. Especifique el tama$o de la cadena los tama$os y el n4mero de dientes de la catarina y la distancia entre centros. 'rimero hay que especificar el factor de servicio y se obtiene de la tabla 8@> del libro dise$o de elementos de maquinas de obert (. 5ott. El factor de servicio para choques pesados y un motor eléctrico es  FS=*.

&alculo de la longitud necesaria en pasos utili!ando la  parte media del intervalo recomendado 61 pasos  L= 2 C +

 N  2+  N 1 2

43

 L=2 ( 40 ) +

+

( N  2− N  1 )

2

2

4 π  C 

2

+ 22 + (43 −22 ) 2 4 π  ( 40 ) 2

'otencia del dise$o 0 *. /-2.1+ 0 -.2.1 hp 'ara calcular la r6elación se utili!an las velocidades de entrada y salida.

( 0 **-.8> pasos "istancia entre centros

elación 0 /*1rpm+< /*=1rpm+ 0 *.96 &on una catarina de una sola hilera con una cadena numero >1 y un paso de * plg y una catarina de -dientes e interpolando las revoluciones de entrada sale una capacidad de -6.9= hp. 3ay que calcular la cantidad necesaria de dientes de la rueda grande.  ?- 0 ?* B relación 0 --/*.96+ 0 6-.=>

C =

C =

1 4

1 4

[

 L−

[

 N  2 + N  1 2

−

112

+

43 22 2

√[

+  L−

+

√[

 N 2 + N  1 2

−

112

+

43 22 2

]− ]−

8 43

2

Se utili!a un n4mero entero de 6 dientes. &alculo de los diámetros de paso de las catarinas mediante la siguiente ecuación

P

 D 1 = sen (

180 ° 17

1 pulg

sen ( 180° / 17 )

 D 2=

)

 0

=5.44  pulg

1 pulg

sen ( 180 ° / 43)

=13.70  pulg

(

8  N  2

2

& 0 9.=* pasos 0 9.=*/* pulg+ 0 9.=* pulg

− N 1 )

2

2

4 π 

(

−22 ) 2

4 π 

2

]

]