transmisin decadenas
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diseño de los elementos mecanicosTRANSCRIPT
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UNIVERSIDAD TECNOLGICA DEL PERU
15/04/2013
TEMA: TRANSMISIN POR
CADENAS
FACULTAD DE INGENIERA MECNICA,
AERONAUTICA, AUTOMOTRIZ Y SOFTWARE
CURSO: INGENIERA GRFICA II
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INTRODUCCIN
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INTRODUCCIN
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INTRODUCCIN
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INTRODUCCIN
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INTRODUCCIN
Las Cadenas de transmisin siguen
siendo un elementos fundamental
en el diseo y construccin de
maquinaria, equipamiento y
vehculos para la industria. De su
adecuado uso y mantenimiento
dependen millones de instalaciones en todo el mundo.
PROF.: ING. JORGE ROJAS
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INDICE
Los temas a tratar son:
1. Concepto de cadenas.
2. Clasificacin de las cadenas.
3. Funciones de las cadenas.
4. Factores de seleccin 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.
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HERRAMIENTA DE COMPUTO
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CONCEPTOS
Una cadena es un componente confiable de una mquina, que transmite energa por medio de fuerzas extensibles .
Se utiliza sobre todo para la transmisin y transporte de energa en los sistemas mecnicos .
La funcin y las aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa.
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CLASIFICACIN DE LAS CADENAS
A. Por el material utilizado en su composicin: 1. Cadena de hierro fundido. 2. Cadena de acero de molde. 3. Cadena forjada. 4. Cadena de acero. 5. Cadena plstica.
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 produccin mundial.
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CLASIFICACIN DE LAS CADENAS
B. Por sus aplicaciones:
1. Cadena de la transmisin de energa. 2. Cadena pequea del transportador de
paso largo. 3. Cadena del transportador de precisin. 4. Cadena superior. 5. Cadena de flujo. 6. Cadena grande del transportador de
paso largo. Los cinco ltimos se utilizan para el
transporte de carga y potencia.
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PARTES DE UNA CADENA
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Funciones de las piezas de cadena
Placa exterior e interior
La placa es un componente que soporta la tensin que se ejerce en la cadena. Generalmente estn sometidas a cargas de fatiga y acompaado a veces por fuerzas de choque. Por lo tanto debe tener gran fuerza extensible esttica, soportar fuerzas dinmicas de las cargas de choque y soportar condiciones ambientales como: corrosin, abrasin, etc.
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Funciones de las piezas de cadena
Pasador
El pasador est sometido flexiones transmitidas por la placa. Acta junto al casquillo como arco de contacto de los dientes del pin, cuando las flexiones de la cadena se ejercen durante el contacto con el pin. Por lo tanto, debe soportar toda la fuerza de transmisin, resistencia a la flexin, y tambin deben tener suficiente resistencia contra fuerzas de choque.
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Funciones de las piezas de cadena
Casquillo
El casquillo es de estructura slida y se rectifican si son curvados, con el resultado que dan una base cilndrica perfecta para el rodillo. Esta caracterstica maximiza la duracin del rodillo en condiciones de alta velocidad y da una seguridad ms consistente de la placa interior sobre el casquillo.
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Funciones de las piezas de cadena
Rodillo
El rodillo est sometido a cargas de impacto cuando esta en contacto con los dientes del pin.
Adems, 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 todava tener fuerza contra choque, fatiga y compresin.
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ELECCIN DE UNA CADENA
La eleccin de la cadena deber tener en
cuenta factores como: Potencia a
transmitir, velocidad, distancia entre ejes,
% del tiempo a carga mxima de trabajo,
Factor de Servicio, dimetros coronas,
variaciones bruscas de potencia o
frenados, ambiente de trabajo
(temperatura, suciedad, etc.)
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FACTORES DE SERVICIO
Tipo de carga
Tipo de impulsor
Impulsor hidrulico
Motor elctrico o turbina
Motor de combustin interna
Uniforme (agitadores, ventiladores, transporte con carga ligera y uniforme).
1.0 1.0 1.2
Choque moderado (mquinas herramienta, gras, 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: diseo de elementos de mquina Robert L. MOtt
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Las mquinas de transmisin
de energa en gran parte utilizan
cadenas, engranajes o correas.
La siguiente tabla proporciona
una comparacin de ellas.
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS Tipo| Cadena de
rodillo Correa del diente V correa Engranaje de
estimulo
sincronizacin
Eficacia de la transmisin
Antichoque
Ruido/vibracin
Condicin circundante
Ahorro del espacio (velocidad/arriba cargas bajas)
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AMBIENTE DE TRABAJO
La mayora de la cadenas se fabrican de
metal (generalmente de acero) o de
plstico 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.
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USOS EN LA INDUSTRIA Usos en la aviacin Los aviones usa cadenas para controlar el
ngulo de las toberas de empuje del motor, los controles de vlvulas, elevadores de alas y timn de cola de los aviones.
Usos en diferentes campos Los equipos de perforacin de pozos de
petrleo incorporan cadenas serie ANSI, decuple de 38.10 [mm] de paso.
Al igual que en perforaciones terrestres se utilizan cadenas para equipos de perforacin en plataformas marinas.
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USOS EN LA INDUSTRIA
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USOS EN LA INDUSTRIA
Cadena serie ANSI Cadenas de equipo de perforacin
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RECOMENDACIONES VIDA TIL
Paso (Inch) 3/8 5/8 1 1 1 1 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 til adecuada se recomiendan las siguientes distancias entre centros (C):
Fuente: Catlogo Renold. Transmission Chains
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MANTENIMIENTO
Elegir la cadena adecuada para la potencia, velocidad y tarea del mecanismo donde ser colocada.
Antes de comenzar la sustitucin de una cadena u otro elemento de transmisin, asegurarse de que estn tomadas todas las medidas de seguridad para que la mquina, motores o mecanismos no pueden ponerse en marcha automticamente ( PLCs, termostatos, etc.) ni accidentalmente.
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MANTENIMIENTO
Respetar la informacin del fabricante en cuanto a colocacin o sustitucin, sin forzar la cadena en el momento del montaje, destensando la transmisin 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 qumicas o corrosivas, etc.
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MANTENIMIENTO
Comprobar peridicamente la alineacin de las coronas dentadas, as como la holgura de su cojinetes o rodamientos.
Comprobar peridicamente el alargamiento de la cadena usada, sustituyndola en caso de que sea mayor a un 2-3% en longitud.
Controlar especialmente el tensado en transmisiones de cadenas de coronas de pequeo dimetro y pocos dientes, para evitar saltos de diente y la generacin de vibraciones y ruidos.
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MANTENIMIENTO
Efectuar un programa de limpieza y engrase de la cadena, en funcin de su trabajo y ubicacin, intentando seguir instrucciones del fabricante de ese equipo o de elementos de mquinas similares.
Al sustituir una cadena de transmisin por rotura o desgaste, comprobar el desgaste de las corondas dentadas. Si este es claro, no deber montarse NUNCA una cadena nueva sobre coronas ya gastadas, reducir la vida de la cadena de forma contundente.
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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 eslabn desmontable llamado candado.
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REPRESENTACION DE LAS CADENAS Cadenas.
Las cadenas tiene especial aplicacin en mecanismos donde los ejes de giro de las dos ruedas dentadas estn muy separados y el tamao de las ruedas dentadas debe ser pequeo.
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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 articulacin.
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TIPOS DE CADENAS
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TIPOS DE CADENAS
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TIPOS DE CADENAS
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TAMAOS DE CADENAS DE RODILLO
Fuente: diseo de elementos de mquina Robert L. MOtt
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CADENAS MODOS DE FALLAS
Fatiga de las placas de eslabn.
Impacto de los rodillos al engranar.
Abrasin entre pernos de cada eslabn y sus bujes.
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PASOS DE CADENAS
Fuente: Catlogo Renold. Transmission Chains
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PASOS DE CADENAS
Fuente: Catlogo Renold. Transmission Chains
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CADENAS POTENCIA NOMINAL N 40
Fuente: diseo de elementos de mquina Robert L. MOtt
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CADENAS POTENCIA NOMINAL N 60
Tipo A: lubricacin normal por goteo.
Tipo B: lubricacin con bao o con disco.
Tipo C: lubricacin con chorro de aceite.
Fuente: diseo de elementos de mquina Robert L. MOtt
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CADENAS POTENCIA NOMINAL N 80
Fuente: diseo de elementos de mquina Robert L. MOtt
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CADENAS LIMTACIONES
Cantidad mnima dientes catarina 17, Salvo que la del impulsor sea < 100 rpm.
Cantidad mxima de dientes 120.
Relacin de velocidad mxima: 7.
Distancia entre centros: 30 a 50 pasos.
Longitud de la cadena debe ser mltiplo
entero del paso, preferiblemente par.
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LUBRICACION DE CADENAS
METODO DE LUBRICACION
Tipo A: Manual o por goteo
- Manual: brocha saturada o canal vertedor, c/8 hrs. Goteo: alimentacin directa
Tipo B: De bao o con disco Bao: sumergida
Disco: levanta el aceite
Tipo C: Con chorro de aceite Bomba inyecta flujo continuo
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FORMULAS DE CADENAS
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FORMULAS DE CADENAS
La longitud aproximada es:
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FORMULAS DE CADENAS
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REPRESENTACION DE CADENAS
Las ruedas dentadas para cadenas siguen los mismos criterios de representacin en planos que las ruedas dentadas de engranajes.
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REPRESENTACION DE CADENAS
Las cadenas se representan esquemticamente mediante una lnea fina de trazo y punto.
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DETERMINACION DE LA VELOCIDAD
En unidades mtricas
)(
100100mpm
nPZn
Dv tm
Donde:
Vm : velocidad lineal de la cadena en metros por minuto.
D : Dimetro primitivo del pin en centmetros.
N : nmero de revoluciones del pin.
P : paso de la cadena en centmetros.
Zt : nmero de dientes del pin.
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DETERMINACION DE LA VELOCIDAD
)(1212
fpmnPZ
nD
v tm
En unidades inglesas
Donde:
Vm : velocidad lineal de la cadena en pies por minuto.
D : Dimetro primitivo del pin en pulgadas.
N : nmero de revoluciones del pin.
P : paso de la cadena en pulgadas.
Zt : nmero de dientes del pin.
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DETERMINACION DE LA POTENCIA
PP
nZcv
0275.03
9.008.1
54.2004056.0
UNIDADES METRICAS:
Fatiga placa eslabn
Donde:
cv : potencia en caballos de vapor
Kr=17 para cadenas de paso pequeo (40 a 240).
Kr= 3,4 para cadenas de 41.
Kr=29 para cadenas de paso pequeo (25 y 35). .
8.0
5.1100
418.0 Pn
ZKcv tr
Impacto casquillo rodillo
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DETERMINACION DE LA POTENCIA
PPnZcv 07.039.008.1004056.0
UNIDADES INGLESAS:
Fatiga placa eslabn
Donde:
cv : potencia en caballos de vapor
Kr=17 para cadenas de paso pequeo (40 a 240).
Kr= 3,4 para cadenas de 41.
Kr=29 para cadenas de paso pequeo (25 y 35). .
8.0
5.1100
418.0 Pn
ZKcv tr
Impacto casquillo - rodillo
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DETERMINACION DE LA POTENCIA
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COEFICIENTES DE SERVICIO
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COEFICIENTES DE SERVICIO
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COEFICIENTES DE SERVICIO
FUENTE: MF SPOTS
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COEFICIENTES DE SERVICIO
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PROBLEMA 1
Un motor de 15 CV funcionando a 1180 rpm tiene que impulsar un compresor de hidrgeno de 2 etapas (alternativo). La relacin 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 nmero de ramales y las dimensiones de las ruedas.
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SOLUCION
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PROBLEMA 2
Para una cadena N 60 de un solo ramal. P=3/4 y la rueda dentada menor (pin) 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.
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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 pequea que tiene 12 dientes.
b) Encuentre los caballos de potencia para una velocidad n1=2,400 rpm.
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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 pequea que tiene 12 dientes y una relacin de transmisin de 2 a 1.
b) Realice el modelado virtual para dicho problema y gurdelo en una carpeta comprimida con su apellido en la carpeta c/WINXP(C)/Alumno utp/diseo de cadenas.
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PROBLEMA 5
a) Encuentre la potencia mxima que puede transmitirse por un par de cadenas de tamaos N 60 a una velocidad de 500 rpm para la rueda dentada pequea que tiene 20 dientes. S la fuente impulsora es un motor de combustin interna operando en modo suave.
b) Encuentre la potencia mxima para este sistema si la velocidad es de 900 rpm y la fuente motriz es un motor elctrico.
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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 transmisin de falla en la placa eslabn a una falla por fatiga del casquillo del rodillo?
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PROBLEMA 7
Una cadena de rodillos N 60 opera sobre una rueda dentada pequea de 20 dientes. Trace las curvas para caballos de potencia vs velocidad de 0 a 3000 rpm. Qu tipo de sistema de que velocidad cabe predecir una transmisin de falla en la placa eslabn a una falla por fatiga del casquillo del rodillo?
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BIBLIOGRAFA
Norton R.; Diseo de maquinaria. Mc Graw Hill 4 ed. Mxico - 2009.
Erdman A., Sandor G.; Diseo de mecanismos. Prentice Hall. Mxico 1998.
Sokolov F., Usov P.; Mecnica Industrial. Ed. MIR, Moscu 1977.
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