Aplicación de las transmisiones por correas

TRANSMISIONES POR CORREA PLANA EN MAQUINARIA DE INDUSTRIA.

TRANSMISIÓN POR CORREA DENTADA EN UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA.

Ventajas de la transmisiones por correas: (1)

– Marcha silenciosa. Absorción de choques y vibraciones.– Distancia entre ejes que puede ser elevada.– Disposición sencilla (sin cárter).– Coste inferior al de otras transmisiones (engranajes, cadenas).– Mantenimiento reducido. No require lubricación.– Múltiples aplicaciones (en árboles de igual sentido de giro, de sentido contrario, para posición cruzada u oblicua de los árboles, accionamiento de varios árboles con una sola correa).

Desventajas de las transmisiones por correas: (1)

– Volumen superior al de otras transmisiones (piezas de dimensiones grandes y mayor distancia entre ejes).– Relaciones de transmisión pequeñas (i = 8 como máximo).– Requiere tensión de montaje. Cargas transversal sobre los ejes.– Deslizamiento elástico de la correa (1-2%).– Variación de la longitud de la correa y del coeficiente de fricción en función de las condiciones ambientales (temp. elevadas, polvo, contacto con vapor de agua, aceite, etc.)

Tipos básicos de transmisiones por correas: (1)

T.S: (Transmisión simple)

T.M: (Transmisión múltiple)

Correa plana (T.S) Correa trapecial (Transmisión múltiple) Correa dentada (T.S)

TrayectoriasTransmisión por correa

Abierta: se emplea en árboles paralelos, si giran enun mismo sentido. Es latransmisión más difundida.

Transmisión por correacruzada: se emplea enárboles paralelos, si giran ensentido opuesto.

Transmisión por correasemicruzada: se emplea enárboles que se cruzan(generalmente a 90º).

Correas planas (1)

Características:– Muy flexibles. Permiten radios de poleas pequeños.– Potencias y velocidades elevadas.– Requieren tensiones de montaje altas (superiores a las de las correas trapeciales). Ejes muy cargados.– Rendimientos de orden del 96 - 98 %.– Pueden funcionar por ambas caraspara accionar poleas que giran ensentidos contrarios (transmission múltiple).– Se monta sólo una correa en la transmisión (Z=1).

Correas trapeciales (1)

Características:– A igualdad de potencia a transmitir, requieren menos tensión inicial que las correas planas. Menos carga sobre los ejes de las poleas.– Velocidades máximas inferiores que las de las correas planas (tienen más masa por unidad de longitud).– Más gruesas y menos flexibles que las planas. Radios mínimos de poleas más grandes.– Rendimientos de orden del 92 - 94 %.– Se pueden montar múltiples correas en paralelo para transmitir potencias elevadas.

Correas dentadas (1)

Características:– Transmiten potencia por arrastre de forma (engrane entre dientes de la correa y de la polea ).– Garantizan el sincronismo entre el órgano conductor y el órgano conducido. No hay presencia de deslizamiento funcional.– Tensiones de montaje mínimas. Pequeño alargamiento de la correa y ejes poco cargados. – Potencias y velocidades análogas anlas de las correas planas.– Rendimiento del orden del 96-98%

Hablaremos a fondo sobre las planas y trapezoidales.

Fuerzas de fricción en bandas planas

En el diseño de bandas motrices o frenos de banda es necesario determinar las fuerzas de fricción desarrolladas entre una banda y su superficie de contacto. Consideremos la banda plana que pasa sobre un tambor fijo. El ángulo total de contacto de la banda, en radianes es β, y el coeficiente de fricción entre las dos superficies es µ. Si se sabe que la tensión que actúa en la banda, a la derecha del tambor es T 2 y a la izquierda T 1, se requiere encontrar la tensión necesaria para jalar la banda en el sentido de las manecillas del reloj sobre la superficie del tambor. Obviamente T 2 debe ser mayor que T 1, ya que la banda debe vencer la resistencia de fricción en la superficie de contacto.

Análisis de fricción:

Un pequeño elemento PP´ que abarca un ángulo ∂θ se separa de la banda. Si la tensión presente

en P se denota con T + ∂T la tensión P´ puede

trazarse el diagrama de cuerpo libre del elememto de la banda. Además de las dos fuerzas de tensión, las fuerzas que actúan sobre el cuerpo libre son la componente normal ∂ N de la reacción del tambor y la fuerza de fricción ∂ F=µ∂ N . Esta fuerza se opone al movimiento deslizante de la banda y, por tanto, aumenta la magnitud de la fuerza de tensión que actúa en la banda en ∂T . Aplicando las dos ecuaciones de equilibrio de fuerzas, tenemos:

∑xF=0;Tcos( ∂θ2 )+μ ∂N−(T+∂T ) cos( ∂θ2 )=0(2)

∑yF=0; ∂N−Tsin( ∂θ2 )− (T+∂T )sin ( ∂θ2 )=0 (2)

Es necesario señalar que ∂θ es de un tamaño infinitesimal, entonces se puede concluir que sin ∂θ/2 y cos ∂θ /2 pueden sustituirse por ∂θ/2 y 1, respectivamente. También puede despreciarse el producto de dos infinitesimales ∂T y ∂θ/2 al compararlos con infinitesimales de primer orden. Por consiguiente, las dos ecuaciones anteriores se reducen:

μ∂ N=∂T (2) y ∂ N=T ∂θ(2)

Eliminando ∂ N entre estas dos relaciones da por resultado

∂TT

=μ∂θ(2)

Integrando esta ecuación entre todos los puntos de contacto que tiene la banda con el tambor, y notando que T=T 1 en θ=0 y T=T 2 en θ=β, se llega a

∫T 1

T 2 ∂TT

=μ∫0

β

∂θ (2) o lnT2T1

=μβ (2)

Despejando T 2, obtenemos

T 2=T 1eμβ (2)

¨Donde:

µ= coeficiente de fricción estática o cinética ntre la banda y la superficie de contacto

β= ángulo correspondiente a la superficie de contacto entre la banda y su apoyo, en radianes

T 2 , T 1= tensiones en la banda; T 1 se opone a la dirección del movimiento (o al movimiento inminente) de la banda, mientras que T 2 actúa en la dirección del movimiento de la banda (o del movimiento inminente); debido a la fricción T 2>T 1.

e❑= 2.718… base de los logaritmos naturales.¨ (2)

Esta ecuación es válida para bandas planas cualquiera que sea la forma de la superficie de contacto.Además sólo deben utilizarse si la banda, la cuerda o el freno están a punto de deslizarse.

Si la banda tiene forma de V o trapezoidal, ejemplo:

Lo particular de esta banda es que el contacto de esta y la polea ocurre a lo largo de los lados de la ranura. Dibujando el diagrama de cuerpo libre se puede obtener la relación que existe entre T 1 y T 2 similares a las ecuaciones anteriores vistas, pero ahora la magnitud de la fuerza de fricción total que actúa sobre el elemento es igual a 2∂ F, y la suma de las componentes y de las fuerzas normales es igual a 2∂ N sin α /2. Procediendo de la misma forma en la que se hizo antes, se obtiene:

(2)

Tensiones en el funcionamiento de una Correa. (1)

Referencia:

em.upc.edu/docencia/estudis-de...de.../leccion-4/.../file. (1) Mecánica para Ingenieros Estática. Russell Charles Hibbeler. (2)