Transmisiones por Bandas y

Cadenas.

Se denomina transmisión mecánica a un mecanismo encargado de transmitir potencia entre dos o más elementos dentro de una máquina. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificado como uno de los dos subgrupos fundamentales de éstos elementos de transmisión y elementos de sujeción.

En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

Una transmisión mecánica es una forma de intercambiar energía mecánica distinta a las transmisiones neumáticas o hidráulicas, ya que para ejercer su función emplea el movimiento de cuerpos sólidos, como lo son los engranajes y las correas de transmisión

Introducción

Típicamente, la transmisión cambia la velocidad de rotación de un eje de entrada, lo que resulta en una velocidad de salida diferente. En la vida diaria se asocian habitualmente las transmisiones con los automóviles. Sin embargo, las transmisiones se emplean en una gran variedad de aplicaciones, algunas de ellas estacionarias. Las transmisiones primitivas comprenden, por ejemplo, reductores y engranajes en ángulo recto en molinos de viento o agua y máquinas de vapor, especialmente para tareas de bombeo, molienda o elevación (norias).

En general, las transmisiones reducen una rotación inadecuada, de alta velocidad y bajo par motor, del eje de salida del impulsor primario a una velocidad más baja con par de giro más alto, o a la inversa. También se emplean transmisiones en equipamiento naval, agrícola, industrial, de construcciones y de minería.

Introducción

Una banda es un elemento flexible de transmisión de potencia que asienta firmemente en un conjunto de poleas o poleas acanaladas. La figura 7-2 muestra la distribución básica. Cuando se usa la banda para reducir la velocidad, que es el caso típico, la polea menor se monta en el eje de alta velocidad, que puede ser el eje de un motor eléctrico. La polea mayor se monta en la máquina impulsada. La banda se diseña para montarse en las dos poleas, sin resbalamiento.

Que es una banda?

La banda de distribución o dentada , es uno de los más comunes métodos de transmisión de la energía mecánica entre el un piñón de arrastre y otro arrastrado, mediante un sistema de dentado mutuo que posee tanto la correa como los piñones, impidiendo su deslizamiento mutuo. Se emplea muy frecuentemente en motores Otto y Diesel de 4 tiempos entre el cigüeñal y el árbol de levas sistemas, en motores de, motocicletas y maquinaria industrial, de forma general, es una correa de goma normalmente que enlaza un generador de movimiento con un receptor de la misma por medio de poleas o piñones.

Definición

En automoción, usada en muchos motores de 4 tiempos tanto diesel como gasolina, la correa de distribución transmite el movimiento desde el cigüeñal al árbol de levas, con una relación de transmisión o de desmultiplicación de 1 : 2, es decir el árbol de levas gira a la mitad de revoluciones que el cigüeñal. Va montada sobre unas ruedas dentadas llamadas piñones. La función de esta correa es sincronizar los 4 tiempos del motor, la apertura y cierre de las válvulas de admisión y escape y la función del Encendido del motor ya sea la chispa de la bujía o la sincronización de los inyectores diesel. Su forma, material, longitud y ubicación varían dependiendo del tipo de motor. En muchos casos arrastra también la bomba de refrigerante y / o la bomba de aceite del motor. Hay motores que poseen más de una correa, por ejemplo para ejes contrarrotantes antivibratorios.

Funcionamiento

La banda de distribución, o banda dentada, debe sustituirse periódicamente dependiendo del uso, ya que el desgaste que se produce en ésta puede provocar daños graves en la culata, especialmente las válvulas, e incluso en los pistones. En los motores diesel de bomba rotativa está sometida a mucho más trabajo por las compresiones/descompresiones cíclicas del gas-oil.

Existen muchos tipos de bandas disponibles: planas, acanaladas o dentadas, bandas V nor males, bandas V en ángulo doble y otras más. Vea los ejemplos en la figura 7-3.

Clasificación

Las bandas dentadas moldeadas son la mejor y más rentable alternativa para la transmisión de potencia con banda en V.

El diseño de las ranuras moldeadas ofrece una disipación inmediata del calor generados durante la operación de las transmisiones, pueden circular con facilidad sobre poleas de diámetros pequeños, y ofrecen mayor vida útil que las bandas tradicionales que las competencias

Bandas dentadas

La forma en V hace que la banda se acuñe firmemente en la ranura, lo cual incrementa la ficción y per mite la transmisión de grandes pares torsionales sin que exista deslizamiento. La mayor parte de las bandas tienen lonas de alta resistencia, colocadas en el diámetro de paso de la sección transversal de la banda, para aumentar la resistencia a la tensión de la banda. Las cuerdas se fabrican con fibras naturales, sintéticas o de acero, y se encierran en un compuesto firme de hule, para dar la flexibilidad necesaria y que la banda pase alrededor de la polea. Con frecuencia se agrega la lona exterior de cubierta de la banda para que esta tenga buena duración.

Bandas en V

Son bandas para la transmisión de Velocidad y Potencia donde específicamente existen condiciones limitadas de espacio o se requiere de una característica particular.

Su utilización es propia de donde se les requiere, por lo que su campo de aplicación puede ser muy amplio.

Las bandas especiales Gates son:

Bandas Planas: SpeedFlex, TubeWinder, PowerCord. Son bandas para la transmisión de alta velocidad y moderada potencia; son resistentes al calor y al aceite.

Bandas especiales

Cumplen con los requerimientos de todas las transmisiones con bandas en V de servicio ligero.

Estas bandas pueden operar a velocidades muy altas: más de 10,000 revoluciones por minuto. Son capaces de brindar una transmisión de potencia de alta velocidad confiable y a bajo costo.

Bandas lisas

Usadas para los sistemas de transmisión de potencia que utilizan bandas dentadas, que se engranan con poleas dentadas o catarinas, también se les conoce como Gilmer o de tiempo.

Se limitan por la resistencia de la banda a la tensión y la resistencia de la fuerza cortante de los dientes.

Bandas síncronas

Bandas redondas: son productos de forma redonda, en diferentes diámetros, para la transmisión de velocidad y Potencia entre ó más puntos, que tiene un cambio en la posición de alguno de los ejes.

Doble V: es una banda que simula estar en V por ambos lados, anverso y reverso, comúnmente utilizadas para la transmisión de Potencia y Velocidad en una transmisión en serpentín.

Confin: son bandas de extremos abiertos (“por metro”), sea banda en V o Síncrona, para transmitir velocidad y potencia o posicionar cuerpos.

Otras

Transmisiones por Bandas en V

Aspectos más importantes que hay que tomar en cuenta en las transmisiones por bandas son los siguientes: 1.- Las poleas acanaladas son aquellas que poseen una o varias ranuras circunferenciales en donde se apoya la banda. 2.- El diámetro de paso es el que indica el tamaño de una polea, el cual suele ser un poco menor que el diámetro exterior. 3.- La relación de velocidades entre las poleas motriz y conducida es inversamente proporcional a la relación de los diámetros de paso; debido a que allí no existe deslizamiento (bajo cargas normales).Vb = R1*ω1 = R2*ω2 

Tomando en cuenta que:  y  Entonces:

La relación de velocidad angular es:

4.- La siguiente relación esta asociada con la longitud de paso L, la distancia que existe entre centros C y los diámetros de las poleas:

En donde  

 5.- El ángulo de contacto de la banda de cada polea es:

 

Ambos ángulos son muy importantes ya que la capacidad de las bandas comerciales se evalúan con un ángulo de contacto de 180o. El ángulo de contacto entre la menor de las 2 poleas siempre será menor de 180 o, bajo su capacidad de transmisión de potencia. 6.- Referente a la longitud del espacio libre entre las 2 poleas, dentro del cual la banda no está soportada es:

Las razones por la cual es importante este factor es:Se puede comprobar la tensión correcta de la banda al medir la fuerza necesaria para desviar la banda una cantidad determinada a la mitad del espacio libre.La tendencia de la banda a vibrar o a chicotear depende de dicha longitud. 7.- Los factores contribuyentes al esfuerzo de la banda son: a.- La fuerza de tensión en la banda, máxima en el lado tenso.b.- La flexión de la banda en torno a las poleas, máxima en el lado tenso de la banda, en torno a la polea menor.

c.- Las fuerzas centrífugas producidas cuando la banda se mueve alrededor de las poleas. Se debe de tomar en cuenta que el uso de poleas menores reduce en forma drástica la duración de las bandas. 8.- El valor de diseño de la relación de tensión en el lado tenso a la tensión en el lado flojo es 5.0 para transmisiones con bandas en V. el valor real puede ser tan alto como 10.0. Secciones transversales normalizados para bandasLas normas comerciales con las cuales se fabrican las bandas son:

•Bandas en V industriales para trabajo pesado:

Tamaño en pulgadas: Tamaño métrico

•Bandas en V industriales de sección angosta:

Tamaño en pulgadas: Tamaño métrico

•Bandas en V para trabajo ligero, potencia fraccional:

Tamaño en pulgadas: Tamaño métrico

•Bandas en V automotrices:

Tamaño en pulgadas: Tamaño métrico

El valor nominal del ángulo incluido entre los lados de la ranura en V va de 30o a 42o. El ángulo de la banda puede ser un poco distinto, para lograr un ajuste estrecho en la ranura. Aunque, algunas bandas están diseñadas para “sobresalir” algo de la ranura. La Norma SAE (Society of Automotive Engineers) establece dimensiones y funcionamiento para bandas automotrices: Norma SAE J636: Bandas y poleas en V.Norma SAE J637: Transmisiones de bandas automotrices.Norma SAE J1278: Bandas y poleas síncronas SI (métricas).Norma SAE J1459: Transmisiones automotrices por bandas síncronas.Norma SAE J1459: Bandas V acostilladas y poleas.

Los factores que intervienen en la selección de una banda V y las poleas motriz y conducida son:

El factor de corrección por ángulo de contacto en la polea menorLa potencia especificada del motor o maquina motrizEl factor de servicio, con base en el motor y la carga impulsadaLa distancia entre centrosLa capacidad de potencia de una banda, en función de tamaño y la velocidad de polea del motorLa longitud de la bandaE tamaño de poleas motriz conducidaEl factor de corrección por longitud de la bandaEl número de bandasLa tensión inicial sobre la banda.

Diseño de transmisiones por bandas en v

Muchas decisiones de diseño dependen de la aplicación y de las limitaciones de espacio. A continuación, se mostrarán algunos lineamientos:

La distancia entre centros debe acortarse en el momento de la instalación, para permitir el tensado inicial de las ban das y adaptarse a su estiramiento

Si se requiere que los centros sean fijos, se debe usar poleas locas o templadoras. El intervalo de distancias nominales entre centros deber serD2<C < 3 (D2 +D1)

El ángulo de contacto en la polea menor debe ser mayor que 120°.

Se deben limitar a una velocidad de banda de 6500 pies/min (1980 m/min).

Se debe considerar un tipo alterno de transmisión, como los engranes o cadena, si la velocidad de la banda es menor que 1000 pies/min.

Evitar temperaturas elevadas alrededor de las bandas.

Asegurar que los ejes que soporten las poleas correspondientes sean paralelos, y que las poleas estén alineadas.

En instalaciones con varias bandas, se requiere que éstas coincidanSe debe instalar las bandas con la tensión inicial que recomiende el fabricante.

Datos de diseñoLos datos que se presentan aquí son para bandas de sección angosta: 3V, 5V y 8V. Esos tres tamaños abarcan un gran intervalo de capacidades de transmisión de potencia. Ob serve que el eje de la potencia es la potencia de diseño.

Las figuras 7-10, 7-11 y 7-12 proporcionan la potencia nominal por banda para las tres secciones transversales, en función del diámetro de paso y la velocidad de rotación de la polea menor. Las líneas verticales identificadas en cada figura dan los diámetros de paso de poleas normalizadas disponibles.

Tensión de la banda Es crítico dar una tensión inicia a una banda, para asegurar que no se resbale bajo la carga de diseño En reposo, los dos lados de la banda tienen la misma tensión. Cuando se transmite potencia aumenta la tensión en el lado tenso, y disminuye la tensión en el lado flojo. Sin la tensión inicial del lado flojo estaría totalmente suelto y la banda no asentaría en la ranura, y la deslizaría.

Transmisiones de bandas síncronasPor consiguiente, existe una relación fija entre la velocidad de las catarinas motriz y la conducida. Por esta razón, a las bandas síncronas se les llama con frecuencia bandas de sincronización. La acción sincrónica es crítica para el buen funcionamiento de sistemas

Procedimiento general de selección para transmisión con bandas síncronas 1. Especifique la velocidad de la polea motriz (en forma típica en un motor eléctrico o de combustión) y la velocidad que se necesita en la polea conducida.2. Especifique la potencia nominal del motor impulsor.3. Determine un factor de servicio, mediante las recomendaciones del fabricante y considere el tipo de impulsor y la naturaleza de la máquina impulsada.4. Calcule la potencia de diserto, al multiplicar la potencia-nominal del impulsor por el factor de servicio.5. Determine el paso necesario de la banda con datos específicos del fabricante.

TRANSMISIONES POR CADENAS

Una cadena es un elemento de transmisión de potencia formado por una serie de eslabones unidos con pernos. Este diseño permite tener flexibilidad, y permite que la cadena transmita grandes fuerzas de tensión, la cadena entra en ruedas dentadas correspondientes llamadas catarinas.

Por ejemplo, la cadena número 100 tiene un paso de 10/8 o 1 ¼ pulgada.

DISEÑOS DE TRANSMISIONESDE CADENAS.

La capacidad de transmisión de potencia tiene en cuenta 3 modos de falla:* Fatigas de las placas de eslabón.* El impacto de los rodillos al engranar en los dientes de las catarinas.* Elaboración entre los pernos de cada eslabón y sus bujes.

La Capacidad es basada en datos empíricos; con impulsor y cargas uniformes (Factor de servicio = 1.0), su duración nominal ~ 15000 h. Variables importantes: *El paso de las cadenas y su tamaño. *La velocidad de giro de la Caterina menor.

Nota: los fabricantes recomiendan este método de lubricación para combinaciones dadas de tamaño (cadena y Catarina, y velocidad).

Algunas de las propiedades que con llevan estas tablas (Regentes a los datos) son las siguientes:* Capacidad es basada en la velocidad de la rueda menor (y su duración esperada de 15,000 h ~)

*para determinar la velocidad; la C de P aumenta con el numero de números de la Catarina, por tanto si mayor es la cantidad de dientes, mayor será el diámetro de la Catarina

*La C es para un Factor de Servicio de 1.0

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO DE TRANSMICION POR CADENAS.

*Cantidad de dientes en una Catarina es de 17; a menos que su impulsor funcione a velocidad pequeña (menor que 100 rpm).*la relación de velocidad máxima debe ser 7.0, aunque hay posibilidad que haya mayores.*la distancia entre los centro de los ejes de Catarina debe ser 30 a 50 de cadena.*la Catarina mayor no debe tener mas de 120 dientes,(en caso normal)*el arreglo preferido en una transmisión por cadena es con la línea central.Lubricación

Es importante dar la lubricación requerida a las transmisiones por cadena. Ya que en ella existen partes movibles. El diseñador define sus propiedades de lubricante y dicho método de lubricación. 

La ASOCIACION ESTADOUNIDENSE DE CADENA, recomiendan 3 tipos de lubricación, que dependen de la velocidad de funcionalidad y de potencia transmitida.

Tipo AL. Manual o por goteo, para esta, El aceite se aplica en forma copiosaCon una brocha.*Al menos 8h de funcionamiento Por goteo.*alimentación directa a las placas De eslabón de c/hilera de la cadena.

TIPO BL. baño o disco, la cubierta de la cadena Proporciona un colector de aceite, en el que se sumerge la cadena de forma continua. TIPO CL. por flujo de aceite, es una bomba de aceite Que envía flujo continuo en la parte inferior De la cadena.

 Como futuros ingenieros que vamos a ser algún día, es muy importante que conozcamos este tipo de transmisión mecánica, ya que en el mundo industrial se utilizan con mucha frecuencia para diversos usos y aplicaciones, y es muy importante para nosotros conocer las principales criterios a tener en cuenta para el diseño de una determinada máquina. Dentro de los elementos de maquinaria para transmitir potencia, se encuentran las cadenas, que son elementos de maquinas utilizados pata transmitir potencia a bajas velocidades, entre sus ventajas se encuentra que no sufren alteración con el pasar de los años, como tampoco son afectadas por el sol, aceite o grasa, pueden también operar a altas temperaturas. Una trasmisión por cadena no requiere tensión en el lado flojo de la cadena por tanto impone menos carga en los cojinetes de los ejes que las transmisiones por banda, esta disminución de la carga reduce el mantenimiento de cojinetes, lo mismo que las perdidas por fricción, que en ellas se originan.

Conclusiones: