Transmision de cadenas

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERU

15/04/2013

TEMA: TRANSMISIÓN POR

CADENAS

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA,

AERONAUTICA, AUTOMOTRIZ Y SOFTWARE

CURSO: INGENIERÍA GRÁFICA II

PROF.: ING. JORGE ROJAS

INTRODUCCIÓN


INTRODUCCIÓN

Las Cadenas de transmisión siguen

siendo un elementos fundamental

en el diseño y construcción de

maquinaria, equipamiento y

vehículos para la industria. De su

adecuado uso y mantenimiento

dependen millones de instalaciones en todo el mundo.


INDICE

Los temas a tratar son:

1. Concepto de cadenas.

2. Clasificación de las cadenas.

3. Funciones de las cadenas.

4. Factores de selección de cadenas.

5. Ventajas del uso de cadenas.

6. Usos de las cadenas en la industria.

7. Modo de fallas de las cadenas.

8. Problemas resueltos y propuestos.


HERRAMIENTA DE COMPUTO


CONCEPTOS

Una cadena es un componente confiable de una máquina, que transmite energía por medio de fuerzas extensibles .

Se utiliza sobre todo para la transmisión y transporte de energía en los sistemas mecánicos .

La función y las aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa.


CLASIFICACIÓN DE LAS CADENAS

A. Por el material utilizado en su composición: 1. Cadena de hierro fundido. 2. Cadena de acero de molde. 3. Cadena forjada. 4. Cadena de acero. 5. Cadena plástica.

Dado el extenso tipo de cadenas nos centraremos en las "cadenas de acero" especialmente el tipo llamado "cadena del rodillo" que pertenece al grupo de mayor producción mundial.


CLASIFICACIÓN DE LAS CADENAS

B. Por sus aplicaciones:

1. Cadena de la transmisión de energía. 2. Cadena pequeña del transportador de

paso largo. 3. Cadena del transportador de precisión. 4. Cadena superior. 5. Cadena de flujo. 6. Cadena grande del transportador de

paso largo. Los cinco últimos se utilizan para el

transporte de carga y potencia.


PARTES DE UNA CADENA


Funciones de las piezas de cadena

Placa exterior e interior

La placa es un componente que soporta la tensión que se ejerce en la cadena. Generalmente están sometidas a cargas de fatiga y acompañado a veces por fuerzas de choque. Por lo tanto debe tener gran fuerza extensible estática, soportar fuerzas dinámicas de las cargas de choque y soportar condiciones ambientales como: corrosión, abrasión, etc.



Pasador

El pasador está sometido flexiones transmitidas por la placa. Actúa junto al casquillo como arco de contacto de los dientes del piñón, cuando las flexiones de la cadena se ejercen durante el contacto con el piñón. Por lo tanto, debe soportar toda la fuerza de transmisión, resistencia a la flexión, y también deben tener suficiente resistencia contra fuerzas de choque.



Casquillo

El casquillo es de estructura sólida y se rectifican si son curvados, con el resultado que dan una base cilíndrica perfecta para el rodillo. Esta característica maximiza la duración del rodillo en condiciones de alta velocidad y da una seguridad más consistente de la placa interior sobre el casquillo.



Rodillo

El rodillo está sometido a cargas de impacto cuando esta en contacto con los dientes del piñón.

Además, la superficie interna del rodillo constituye una pieza del cojinete junto con la superficie externa del buje cuando el rodillo rota en el carril. Por lo tanto, debe ser resistente al desgaste y todavía tener fuerza contra choque, fatiga y compresión.


ELECCIÓN DE UNA CADENA

La elección de la cadena deberá tener en

cuenta factores como: Potencia a

transmitir, velocidad, distancia entre ejes,

% del tiempo a carga máxima de trabajo,

Factor de Servicio, diámetros coronas,

variaciones bruscas de potencia o

frenados, ambiente de trabajo

(temperatura, suciedad, etc.)


FACTORES DE SERVICIO

Tipo de carga

Tipo de impulsor

Impulsor hidráulico

Motor eléctrico o turbina

Motor de combustión interna

Uniforme (agitadores, ventiladores, transporte con carga ligera y uniforme).

1.0 1.0 1.2

Choque moderado (máquinas herramienta, grúas, transportadores pesados, mezcladores de alimento y molinos).

1.2 1.3 1.4

Choque pesado (prensas de troquelado, molinos de martillos, transportadores alternos, accionamientos de molino de rodillos).

1.4 1.5 1.7

TABLA 7.8 Factores de servicio para transmisiones por cadenas

Fuente: diseño de elementos de máquina Robert L. MOtt

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Las máquinas de transmisión

de energía en gran parte utilizan

cadenas, engranajes o correas.

La siguiente tabla proporciona

una comparación de ellas.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS Tipo| Cadena de

rodillo Correa del diente V correa Engranaje de

estimulo

sincronización

Eficacia de la transmisión

Antichoque

Ruido/vibración

Condición circundante

Ahorro del espacio (velocidad/arriba cargas bajas)

AMBIENTE DE TRABAJO

La mayoría de la cadenas se fabrican de

metal (generalmente de acero) o de

plástico cuando sean afectadas por las

condiciones ambientales donde ellas se

utilizan. Por ejemplo, la temperatura o la

cantidad de polvo en el aire puede afectar

a la cadena. Cuando seleccionamos una

cadena para su uso, debemos considerar

el ambiente en el cual estas van a operar.


USOS EN LA INDUSTRIA Usos en la aviación Los aviones usa cadenas para controlar el

ángulo de las toberas de empuje del motor, los controles de válvulas, elevadores de alas y timón de cola de los aviones.

Usos en diferentes campos Los equipos de perforación de pozos de

petróleo incorporan cadenas serie ANSI, decuple de 38.10 [mm] de paso.

Al igual que en perforaciones terrestres se utilizan cadenas para equipos de perforación en plataformas marinas.


USOS EN LA INDUSTRIA


USOS EN LA INDUSTRIA

Cadena serie ANSI Cadenas de equipo de perforación


RECOMENDACIONES VIDA ÚTIL

Paso (Inch) 3/8 ½ 5/8 ¾ 1 1 ¼ 1 ½ 1 ¾ 2

(mm) 9.525 12.70 15.875 19.05 25.40 31.75 38.10 44.45 50.80

C (mm) 450 600 750 900 1000 1200 1350 1500 1700

Para la vida útil adecuada se recomiendan las siguientes distancias entre centros (C):

Fuente: Catálogo Renold. Transmission Chains

MANTENIMIENTO

• Elegir la cadena adecuada para la potencia, velocidad y tarea del mecanismo donde será colocada.

• Antes de comenzar la sustitución de una cadena u otro elemento de transmisión, asegurarse de que estén tomadas todas las medidas de seguridad para que la máquina, motores o mecanismos no pueden ponerse en marcha automáticamente ( PLCs, termostatos, etc.) ni accidentalmente.


MANTENIMIENTO

• Respetar la información del fabricante en cuanto a colocación o sustitución, sin forzar la cadena en el momento del montaje, destensando la transmisión o desmontando coronas dentadas si fuera necesario.

• Utilizar cadenas especiales estancas, inoxidables, etc. en los ambientes donde fuera necesario por la presencia de suciedad, sustancias químicas o corrosivas, etc.


MANTENIMIENTO

• Comprobar periódicamente la alineación de las coronas dentadas, así como la holgura de su cojinetes o rodamientos.

• Comprobar periódicamente el alargamiento de la cadena usada, sustituyéndola en caso de que sea mayor a un 2-3% en longitud.

• Controlar especialmente el tensado en transmisiones de cadenas de coronas de pequeño diámetro y pocos dientes, para evitar saltos de diente y la generación de vibraciones y ruidos.


MANTENIMIENTO

• Efectuar un programa de limpieza y engrase de la cadena, en función de su trabajo y ubicación, intentando seguir instrucciones del fabricante de ese equipo o de elementos de máquinas similares.

• Al sustituir una cadena de transmisión por rotura o desgaste, comprobar el desgaste de las corondas dentadas. Si este es claro, no deberá montarse NUNCA una cadena nueva sobre coronas ya gastadas, reducirá la vida de la cadena de forma contundente.


MANTENIMIENTO

• Tras sustituir una cadena y tensarla o ajustarla, montar de forma inmediata todas las cubiertas y protecciones de seguridad.

• El largo de una cadena se expresa en cantidad de pasos, los cuales deben ser una cifra par con el objeto de unir los extremos usando un eslabón desmontable llamado «candado».


REPRESENTACION DE LAS CADENAS Cadenas.

Las cadenas tiene especial aplicación en mecanismos donde los ejes de giro de las dos ruedas dentadas están muy separados y el tamaño de las ruedas dentadas debe ser pequeño.


REPRESENTACION DE LAS CADENAS

Rueda dentada y cadena de rodillos Todas las cadenas articuladas constan de: a. las mallas b. los bulones o elementos de articulación.


TIPOS DE CADENAS

TAMAÑOS DE CADENAS DE RODILLO


CADENAS MODOS DE FALLAS

Fatiga de las placas de eslabón.

Impacto de los rodillos al engranar.

Abrasión entre pernos de cada eslabón y sus bujes.

PASOS DE CADENAS

Fuente: Catálogo Renold. Transmission Chains

CADENAS POTENCIA NOMINAL N° 40



Tipo A: lubricación normal por goteo.

Tipo B: lubricación con baño o con disco.

Tipo C: lubricación con chorro de aceite.


CADENAS LIMTACIONES

Cantidad mínima dientes catarina 17, Salvo que la “ω” del impulsor sea < 100 rpm.

Cantidad máxima de dientes 120.

Relación de velocidad máxima: 7.

Distancia entre centros: 30 a 50 pasos.

Longitud de la cadena debe ser múltiplo

entero del paso, preferiblemente par.

LUBRICACION DE CADENAS

METODO DE LUBRICACION

Tipo A: Manual o por goteo

- Manual: brocha saturada o canal vertedor, c/8 hrs. ◦ Goteo: alimentación directa

Tipo B: De baño o con disco ◦ Baño: sumergida

◦ Disco: levanta el aceite

Tipo C: Con chorro de aceite ◦ Bomba inyecta flujo continuo

FORMULAS DE CADENAS

FORMULAS DE CADENAS

La longitud aproximada es:

FORMULAS DE CADENAS

REPRESENTACION DE CADENAS

Las ruedas dentadas para cadenas siguen los mismos criterios de representación en planos que las ruedas dentadas de engranajes.

REPRESENTACION DE CADENAS

Las cadenas se representan esquemáticamente mediante una línea fina de trazo y punto.

DETERMINACION DE LA VELOCIDAD

En unidades métricas

)(

100100mpm

nPZn

Dv t

m

Donde:

• Vm : velocidad lineal de la cadena en metros por minuto.

• D : Diámetro primitivo del piñón en centímetros.

• N : número de revoluciones del piñón.

• P : paso de la cadena en centímetros.

• Zt : número de dientes del piñón.

DETERMINACION DE LA VELOCIDAD

)(1212

fpmnPZ

nD

v tm

En unidades inglesas

Donde:

• Vm : velocidad lineal de la cadena en pies por minuto.

• D : Diámetro primitivo del piñón en pulgadas.

• N : número de revoluciones del piñón.

• P : paso de la cadena en pulgadas.

• Zt : número de dientes del piñón.

DETERMINACION DE LA POTENCIA

PP

nZcv

0275.03

9.008.1

54.2004056.0

UNIDADES METRICAS:

Fatiga placa – eslabón

Donde:

• cv : potencia en caballos de vapor

• Kr=17 para cadenas de paso pequeño (40 a 240).

• Kr= 3,4 para cadenas de 41.

• Kr=29 para cadenas de paso pequeño (25 y 35). .

8.0

5.1100

418.0 Pn

ZKcv t

r

Impacto casquillo rodillo


PPnZcv 07.039.008.1004056.0

UNIDADES INGLESAS:

Fatiga placa – eslabón

Donde:

• cv : potencia en caballos de vapor

• Kr=17 para cadenas de paso pequeño (40 a 240).

• Kr= 3,4 para cadenas de 41.

• Kr=29 para cadenas de paso pequeño (25 y 35). .

8.0

5.1100

418.0 Pn

ZKcv t

r

Impacto casquillo - rodillo

COEFICIENTES DE SERVICIO


FUENTE: MF SPOTS

PROBLEMA 1

• Un motor de 15 CV funcionando a 1180 rpm tiene que impulsar un compresor de hidrógeno de 2 etapas (alternativo). La relación de velocidades debe ser aproximadamente de mw =3,2; el servicio es nominalmente de 8 horas diarias. Se ha decidido utilizar una cadena de 1.27 cm (1/2”) de paso N° 40 debido a que se encuentra en tablas disponible. Determine el número de ramales y las dimensiones de las ruedas.

SOLUCION

PROBLEMA 2

Para una cadena N° 60 de un solo ramal. P=3/4” y la rueda dentada menor (piñón) tiene 15 dientes. Considerando que la carga es aplicada suavemente. Determine:

a) La capacidad de potencia a n1=900 para la menor rueda dentada.

b) La capacidad de potencia a n1=1,400 para la menor rueda dentada.

PROBLEMA 3

a) Encuentre la capacidad en caballos de potencia para una cadena N° 60 a una velocidad de 900 rpm para la rueda dentada pequeña que tiene 12 dientes.

b) Encuentre los caballos de potencia para una velocidad n1=2,400 rpm.

PROBLEMA 4

a) Encuentre la capacidad en caballos de potencia para una cadena N° 60 a una velocidad de 2800 rpm para la rueda dentada pequeña que tiene 12 dientes y una relación de transmisión de 2 a 1.

b) Realice el modelado virtual para dicho problema y guárdelo en una carpeta comprimida con su apellido en la carpeta c/WINXP(C)/Alumno utp/diseño de cadenas.

PROBLEMA 5

a) Encuentre la potencia máxima que puede transmitirse por un par de cadenas de tamaños N° 60 a una velocidad de 500 rpm para la rueda dentada pequeña que tiene 20 dientes. Sí la fuente impulsora es un motor de combustión interna operando en modo suave.

b) Encuentre la potencia máxima para este sistema si la velocidad es de 900 rpm y la fuente motriz es un motor eléctrico.

PROBLEMA 6

Una cadena N° 60 opera con una rueda dentada de 15 diente. Grafique las curvas para caballos de potencia vs n1. ¿A que velocidad cabe predecir una transmisión de falla en la placa eslabón a una falla por fatiga del casquillo del rodillo?

PROBLEMA 7

Una cadena de rodillos N° 60 opera sobre una rueda dentada pequeña de 20 dientes. Trace las curvas para caballos de potencia vs velocidad de 0 a 3000 rpm. ¿Qué tipo de sistema de que velocidad cabe predecir una transmisión de falla en la placa eslabón a una falla por fatiga del casquillo del rodillo?

BIBLIOGRAFÍA

Norton R.; Diseño de maquinaria. Mc Graw Hill 4° ed. México - 2009.

Erdman A., Sandor G.; Diseño de mecanismos. Prentice Hall. México 1998.

Sokolov F., Usov P.; Mecánica Industrial. Ed. MIR, Moscu 1977.

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