asignatura: diseño de máquinas [320099020]
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Universidad de Huelva ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR
Departamento de Ingeniería Minera, Mecánica y Energética
Asignatura: Diseño de Máquinas
[320099020]
3º curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánicos)
4º Tema.-
Chavetas y uniones enchavetadas.
Huelva, Agosto 2009 Profesor: Rafael Sánchez Sánchez
Temario1.
Introducción.
2.
Clasificación de las chavetas.3.
Chavetas longitudinales.
1.
Cálculo por corte.2.
Cálculo por aplastamiento.
4.
Chavetas transversales.1.
Cálculo a tracción.
1.
Cálculo del vástago.2.
Cálculo del manguito.
3.
Cálculo de la chaveta.1.
A cizalla.2.
Por presión contra el vástago.3.
Por presión contra el manguito.2.
Cálculo a torsión.
1.
Por corte.2.
Por aplastamiento
0.-
Contenido del tema
1. Introducción
Las chavetas son:“Accesorios mecánicos que se utilizan para unir dos vástagos o ejes entre si. O bien para fijar elementos diversos al eje que los soporta, haciéndolos solidarios al mismo, e impidiendo el movimiento relativo entre ambos”.
1.-
Introducción
1. Introducción
Son uniones fácilmente desmontables. Y por tanto muy utilizadas en las máquinas que tienen movimiento de giro.
1.-
Introducción
1. Introducción
Dependiendo del tipo de chaveta que utilicemos, el cierre que se produce puede ser de forma, o de fuerza.
1.-
Introducción
1. Introducción
Las chavetas podemos clasificarlas por la
posición:
• Longitudinales• Transversales
2.-
Clasificación de las chavetas.
1. Introducción
Por el tipo de cierre:
• De forma• De tensión• De presión
2.-
Clasificación de las chavetas.
1. Introducción3.-
Chavetas longitudinales.
Las utilizaremos en la unión de ejes sometidos a torsión, o bien entre estos ejes y los diversos accesorios (frenos, poleas, engranajes, etc) que estos soportan. Impidiendo el movimiento relativos entre ellos y el eje.
1. Introducción3.-
Chavetas longitudinales.
Las chavetas longitudinales normalmente utilizan un cierre de forma, por tanto no requieren un esfuerzo para introducirlas en el chavetero.
1. Introducción3.-
Chavetas longitudinales.
Aunque las hay también inclinadas, que utilizan cierre de fuerza.
1. Introducción3.-
Chavetas longitudinales.
No admiten esfuerzos alternativos, y la transmisión de esfuerzos se hace por presión lateral
contra los
flancos.
2. Factores que influyen en el diseño.
Las chavetas y otros elementos de sujeción de dispositivos a ejes, normalmente se calculan a dos tipos de solicitaciones diferentes:
1) por corte.2) por aplastamiento.
3.-
Chavetas longitudinales.
2. Factores que influyen en el diseño.
3.-
Chavetas longitudinales.
3.1 El cálculo de falla debido al corte de la chaveta se obtiene de:
Siendo (P) la fuerza de corte, (T) el momento torsor, (d) el diámetro del eje, (w) y (L) el ancho y longitud de la chaveta.
2. Factores que influyen en el diseño.
3.2 Para la falla por aplastamiento se tiene:
3.-
Chavetas longitudinales.
•El material de la chaveta debe ser menos
resistente que el material del eje y que el del
elemento a conectar.
2. Factores que influyen en el diseño.
3.-
Chavetas longitudinales.
Las chavetas están normalizadas en:
• DIN-6680 a 6689,
• ISO,
• ASME,
• UNE-1702,
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
Las utilizaremos normalmente en la unión de vástagos, o bien entre estos y los accesorios montados sobre ellos.
Es decir, trabajarán soportando
los esfuerzos de tracción del vástago. Aunque no es frecuente, ocasionalmente podemos encontrárnoslas trabajando frente a esfuerzos de torsión en el vástago.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
Este tipo de chavetas, se introducen perpendiculares al eje, y se utilizan fundamentalmente para unir, vástagos entre si.
Se suelen introducir a presión.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
Se les suele dar más inclinación que a las chavetas longitudinales, y dependiendo de la frecuencia de desmontaje.
Esta inclinación suele oscilar entre:
tag
γ
1:15 y 1:40
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1 Cálculo a Tracción:
Vamos a calcular este tipo de chaveta, soportando una solicitación de tracción (F) sobre el vástago.
Analizaremos por separado:
1) el vástago.2) el manguito.3) la chaveta.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.1) En este caso:
σdiseño
= F / Av
= F / (π
D22/4 –
D2
d)
que debe ser menos que σadm
del material del vástago.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.2) En el manguito tendremos que:
σdiseño
= F / Am
=>
σdiseño =
4F / π(D12
– D2
2) –
4(D1
- D2
)d
que debe ser menos que σadm
del material del manguito.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.3) En el caso de la chaveta, tendremos que analizarla frente a:
1)
el efecto cizalla2)
la presión entre chaveta y vástago.
3)
la presión entre chaveta y manguito.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.3.1) En la chaveta por cizalla tendremos:
τdiseño
= F / 2Ac
= 2F / πd2
que debe ser menos que τadmdel material de la chaveta.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.3.2) Por la presión entre la chaveta y el vástago tendremos:
σdiseño
= F / Av
= F / (D2
·d)
que debe ser menos que σadmdel material de la chaveta.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.1.3.3) Por la presión entre la chaveta y el manguito tendremos:
σdiseño
= F / Am
= F / (D1 – D2
)d
que también debe ser menos que σadm
del material de la chaveta.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.2 Cálculo a Torsión:
Vamos ahora a calcular este tipo de chaveta, soportando una solicitación de torsión en el vástago.
Igual que hicimos en las chavetas longitudinales, las analizaremos bajos dos tipos de solicitaciones diferentes:
1) por corte.2) por aplastamiento.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.2.1) En este caso:
P = T / (D2
/ 2) = 2T / D2
Por tanto:
τdiseño
= P / Ac
= = (2T / D2
) · (4 / π
d2) =>
τdiseño
= 8T / πD2
d2
que debe ser menos que τadm
del material de la chaveta.
1. Introducción4.-
Chavetas transversales.
4.2.2) En el caso de aplastamiento contra las paredes tendremos que:
P = T / D2
/ 2 = 2T / D2
Y que:
σdiseño
= P / Ac
= (2T / D2
) / [ d (D1 –
D2
)] que
operando nos queda:
σdiseño
= 2T / [ d ·
D2
· (D1
– D2
)]
que debe ser menos que σadm
del material de la chaveta.