Trabajo sobre trasmisiones flexibles

TRASMISIONES FLEXIBLES
Universidad FermínToro
Vice Rectorado Académico
Facultad de Ingeniería
Cabudare, Edo. Lara
 Estudiante:
 Jonathan Gil.
 Materia:
Elementos de Maquinas II
Profesor: Luis Rodríguez.

DEFINICIONS
Además de los engranajes, existen otros elementos
mecánicos usados para transmitir potencia entre ejes. Tales
elementos son de naturaleza flexible, y entre ellos
encontramos las bandas o correas, los cables y las cadenas.
Las bandas o correas son especialmente útiles cuando la
distancia entre centros es relativamente grande y si se
tratara de usar engranajes, estos resultarían demasiado
grandes, pesados y costosos.
Los elementos mecánicos flexibles en muchos casos
simplifican el diseño de un mecanismo o máquina y reducen
notablemente el costo.
Su naturaleza elástica, y generalmente su gran longitud es
una ventaja que contribuye a aumentar su vida útil y le
confiere gran importancia en la absorción de cargas de
choque, amortiguamiento y separación de las vibraciones.
Los elementos mecánicos flexibles no tienen una vida
in finita, pero cuando se utilizan de acuerdo a un buen
programa de mantenimiento, que incluya inspecciones
periódicas orientadas a evitar o detectar su desgaste,
envejecimiento y pérdida de elasticidad y así
conservarlos correctamente, estos pueden ser
proyectados para tener una larga vida útil sin
averías.
Los elementos mecánicos flexibles deben
reemplazarse a la primera señal de deterioro para
así evitar su falla.
INTERPRETACION DEL ESTUDIANTE
Con la intención de mejorar la calidad de vida el
hombre ha inventado maquinas que no es mas que
el uso mas eficiente de la fuerza de los objetos en
provecho de algún fin, dentro de la maquina dicha
fuerza debe ser distribuida, es aquí donde converge
el concepto, haciendo uso de trasmisiones flexibles
para distribuir fuerza de forma segura, barata, poca
perdida y fácil montaje hacia los otros elementos.

TIPOS
BANDAS O CORREAS DETRANSMISION
Las bandas o correas son cintas cuya sección transversal
puede tener diferentes formas geométricas y que tienen sus
extremos unidos.
Algunas tablas muestran cuatro de los principales tipos de
bandas de uso común y algunas de sus características, para
las correas planas se deben usar poleas abombadas (planas)
y para los demás tipos se usan poleas ranuradas a las cuales
se les da también el nombre de roldanas o garruchas, en
estas poleas la ranura debe ajustarse a la sección de la
correa.
Las bandas sincronizadoras o dentadas y las cadenas
requieren de poleas con muescas o ruedas dentadas
(catarinas) para su buen funcionamiento.
Existen diferentes tipos de bandas:
Las bandas planas.
Las bandas enV
Las bandas reguladoras o de sincronización
TRANSMISIONES DE CADENAS DE RODILLOS
Entre las características básicas de una transmisión
por cadena se encuentran: una relación de
velocidad constante (puesto que no se produce
deslizamiento ni distensión), larga duración o vida
útil y la posibilidad de impulsar varios ejes desde
una misma fuente de potencia.
Las cadenas de rodillos han sido
estandarizadas por la ANSI en cuanto a tamaños.
El paso es la distancia lineal entre centros de dos
rodillos.
El ancho es el espacio interior entre las placas
del eslabón. Estas cadenas se fabrican con simples,
dobles, triples y cuádruples cordones o torones.
El paso de la cadena se designa como p, el ángulo
de paso por y el diámetro de paso de la rueda
catarina (o rueda catenaria) por D, de acuerdo con la
geometría de la Figura.

MATERIAL RECOMENDADO
BANDAS DETRANSMISION
a) Núcleo
La parte del núcleo está constituido de una mezcla de
cauchos especiales que le proporcionan a la correa una alta
resistencia mecánica y una gran capacidad de flexión para
un rango de temperatura de trabajo amplio, de entre -10 ºC
y 90 ºC.
No obstante, esta parte de la correa es sensible al contacto
con aceites, grasas, u otros agentes químicos, por lo que se
recomienda evitar un prolongado contacto de la correa con
estas sustancias.
b)Tensores o fibras resistentes
Para mejorar la resistencia a tracción de las correas y evitar
que se alarguen o deformen se incluyen estos elementos
tensores, generalmente hechos de fibras sintéticas
(poliéster o fibra de vidrio) que ofrecen una gran resistencia
a la fatiga. Debido a que las correas se ven sometidas a
continuos y repetitivos ciclos de carga y descarga, es el
agotamiento por fatiga lo que condiciona realmente la vida
útil de las correas, de ahí la importancia de estos elementos.
c) Recubrimiento
Es una envolvente textil que recubre y protege a los
demás elementos de la correa. Consiste en una tela
mixta de algodón-poliéster que ofrece una
excelente resistencia a la abrasión, además de
proporcionar un elevado coeficiente de rozamiento
o fricción con la superficie de la polea.
Un elevado coeficiente de rozamiento entre correa
y polea es importante porque así se evita cualquier
riesgo de deslizamiento, lográndose una mejor y
óptima transmisión de potencia.

La gran ventaja conseguida con los perfiles curvilíneos es que la
zona de alta concentración de tensiones se sitúa en el centro del
diente, frente a las correas dentadas de perfil trapezoidal, donde
los mayores niveles de tensión se concentran en la esquina de la
base del diente del lado que arrastra la polea, reduciendo su
duración.
b)Tensores o fibras resistentes
Fibras sintéticas, generalmente fibra de vidrio, de alta tenacidad
y elevada estabilidad dimensional que evita la deformación
longitudinal de la correa.
c) Recubrimiento
Envolvente textil que recubre a la correa y proporciona
protección de los agentes nocivos exteriores.
De igual forma que para las correas trapezoidales, el
recubrimiento debe tener buenas propiedades de conductividad
para eliminar la electricidad estática que se vaya acumulando,
así como de comportarse adecuadamente para un amplio rango
de temperaturas de trabajo (generalmente, de -10 ºC a 90 ºC), y
de ofrecer buena resistencia a los aceites.
CORREAS DETRANSMISION
. a) Núcleo
El núcleo de este tipo de correa está compuesto de un
caucho de altas prestaciones reforzado con fibras sintéticas
orientadas de tal modo que le proporciona una gran rigidez
en sentido transversal.
De igual manera, el cojín que es la parte del núcleo que
queda por encima de los tensores de refuerzo consta de
fibras sintéticas orientadas que le proporcionan del mismo
modo una elevada rigidez transversal.
En el caso de las correas síncronas, el núcleo de los dientes
ofrece una gran rigidez y es la parte de la correa que
absorbe la mayor parte de los esfuerzos, como ya se vio en
una figura anterior, descargando de tensiones el resto de la
correa.
Por otro lado, en las correas síncronas se distinguen dos
tipos de perfiles de dientes normalizados: trapezoidal y
curvilíneos.

CADENAS DETRANSMISION
Para los ambientes corrosivos y de altas humedades, se
suelen construir en materiales con aleaciones de níquel y
zinc para evitar la corrosión de los componentes de la
cadena:
Para los casos donde la cadena está en contacto
permanente con agua se emplean cadenas en acero
inoxidable
Cuando la aplicación especifica excluye el uso de
lubricantes, se emplean eslabones sintéticos o rodillos
construidos en polímeros, los cuales evitan el desgaste de
las piezas y se evita el uso de lubricantes que podrían
contaminar un determinado proceso.

Para iniciar con el diseño se debe conocer el tipo (motor de
combustión – motor eléctrico), la potencia y la velocidad de
rotación de la máquina motriz y conducida (Conocidas las
velocidades de rotación se puede calcular la relación de
trasmisión).También es importante establecer un método de
lubricación para implementar en el sistema de acuerdo al tipo de
sprocket. Métodos de lubricación para cada sprocket:
•TipoA: Lubricación manual o por goteo.
•Tipo B: Lubricación por baño o disco.
•TipoC: Lubricación por chorro.
Cálculo de la potencia de diseño Para determinar la potencia de
diseño se emplea una simple fórmula donde se relacionan la
potencia del motor o elemento motriz y el factor de servicio que
depende de las características del elemento motriz y el tipo de
carga o nivel de choques que soportara el sistema.
DISEÑOY SELECCIÓN DE DIFERENTESTIPOS
El diseño de una trasmisión por cadena permite establecer
las características dimensiónales tanto de las sprockets
como de la cadena y seleccionar los elementos
estandarizados o tamaños normalizados que los fabricantes
Distribuyen.
El proceso de diseño de una trasmisión por cadena nos
puede entregar como resultado múltiples opciones donde
varía el paso de la cadena, el número de hileras, las
dimensiones del mecanismo y algunas variables propias del
diseño. La decisión de escoger la opción más adecuada
estará acompañada de criterios, como el factor de
seguridad y las características dimensiónales de los
componentes del sistema, y/o restricciones que imponga el
fabricante, por ejemplo el diámetro máximo del eje en las
sprockets.
Para efectos de establecer algunas nociones del diseño de
sistemas de transmisión por cadena, se explicara el proceso
para cadenas de rodillos, dado que es el tipo de cadena más
común.

El factor de servicio se puede determinar de
tablas en función del tipo de carga y las
características del motor.

Selección del paso de la cadena y el tamaño de la
sprocket pequeña
Conocida la potencia de diseño, las rpm del eje motriz y el tipo
de lubricación se debe
seleccionar el número de dietes de la sprocket menor (No. of
teech small sprocket) ideal
para trasmitir dicha potencia. Seleccione también el paso de la
cadena (Pitch).
Con el objetivo de sintetizar un poco el procedimiento solo se
suministraran tablas para
pasos de 1/4 in, 3/8 in y de ½ in.
Procedimiento: ubique la columna correspondiente a la
velocidad de rotación de la
sprocket pequeña y determine que el tipo de sprocket que cubre
dicha velocidad. Ubique
la potencia de diseño y determine el número de dientes de la
sprocket menor.
Ejemplo: velocidad 3000 rpm, potencia de diseño 4 hp, sprocket
tipo B. Se obtiene una
sprocket de 35 dientes para un paso de ¼ in.

Selección de la sprocket mayor Conocido, el
número de dientes de la sprocket pequeña y la
relación de transmisión se estima el número de
dientes de la sprocket mayor. En caso de no
obtener un valor entero de dientes tomar un valor
de Z2, que no afecte considerablemente la
relación de trasmisión.
Cálculo del número de eslabones y la longitud de la cadena Para
determinar el número de eslabones de la cadena se puede
emplear la siguiente ecuación:.

Donde
• Ne: Numero de eslabones de la cadena.
• C: Distancia entre centros de los ejes expresada en pasos.
• Z2, Z1: El número de dientes de la sprocket mayor y menor
respectivamente.
La distancia entre centros no es precisamente un factor
limitado, a menor que ellos sea una necesidad determinada por
el diseño. Es importante tener en cuenta que una distancia
demasiada corta causa un desgaste prematuro de la cadena y
adicional a esto se reduce la cantidad de dientes enganchados,
particularmente cuando la relación de trasmisión es alta. Las
distancias muy altas tampoco son convenientes dado que se
presentan problemas de flexión y la cadena se torna muy
pesada. Algunos fabricantes recomiendan que la distancia entre
centros este entre 30 y 50 veces el paso, siendo 40 pasos un
excelente punto de partida para un diseño donde no se conoce
la distancia entre centros o no se establece como parámetro fijo.
Es decir para efectos de calcular el número de
eslabones se puede emplear C=40.
Para calcular la longitud de la cadena se debe
partir del hecho de que un paso equivale al largo
de un eslabón, como se observa en la siguiente
imagen, por lo que una estimación acertada de la
longitud de la cadena será multiplicar el número
de eslabones por su longitud que corresponde a la
del paso de la cadena. Longitud de la cadena:

Cuando se conoce la distancia entre centros y se quiere calcular
el número de eslabones de la cadena simplemente se divide la
distancia entre centros por el paso y se obtiene C en pasos. Es
importante el manejo de las unidades para obtener valores
correctos con las ecuaciones descritas.
Corrección de la distancia entre centros expresada en pasos Este
criterio se emplea cuando se asume un aproximado de la
distancia entre centros expresado en paso y se hace necesario
recalcularlo para obtener un valor más preciso. Para determinar
la distancia entre centros se emplea la siguiente ecuación:
.
Una vez determinada la distancia entre centros se
debe calcular la distancia teórica expresada en
unidades lineales, lo cual se logra simplemente
multiplicando C por el paso. Distancia entre
centros teórica.
Para calcular la distancia entre centros real, se
debe tener en cuenta el pandeo de la cadena en el
lado flojo, el cual puede estar alrededor de 45
grados. Para obtener la distancia real se debe
tener en cuenta la siguiente ecuación:

.
Siendo α el ángulo de flexión de la cadena.
Cálculo de la velocidad media de la cadena La velocidad media
de la cadena se calcula con la siguiente fórmula.
Donde
• Z1: es el número de dientes de la sprocket
menor.
• η1: es la velocidad de la sprocket menor. • P: es
el paso.
7. Cálculo de la fuerza periférica
La fuerza periférica se obtiene con la potencia y la
velocidad media de la cadena.
:

.
:
Donde
• La fuerza F está dada en lbf
• La potencia del motor está dada en HP
• La velocidad periférica está dada en in/s
Si la cadena es de varias hileras la fuerza periférica se
distribuye en el número de hileras, esta fuerza equivalente
por hilera se obtiene dividiendo la fuerza periférica en el
factor de servicio para múltiples hileras Kh, cuyo valor
depende del número de hileras de la cadena.
Estimación de la fuerza de tensión de la cadena por hilera
Los valores de tensión generalmente se toman de tablas
suministradas por los fabricantes los cuales varían en
función del paso de las cadenas, para dar un ejemplo se
suministra la síguete tabla que sirve de referencia.

. El proceso de diseño en general incluye múltiples
cálculos y la comparación entre diversas opciones,
es decir la variación del paso de la cadena, la
variación del número de hileras y en muchos
casos una proyección económica, pero en general
la decisión sobre una opción u otra será influida
por los siguientes factores: • Un factor de
seguridad alto. • Dimensiones de los manguitos
de montaje y sprocket adecuados para los
diámetros de los ejes. • Entre otros factores
relacionados con el aspecto económico.
:
Estimación del factor de seguridad El factor de seguridad
para un sistema de trasmisión por cadena se estima con la
siguiente ecuación, el cual es función de la fuerza de
tensión, el factor de servicio y la fuerza periférica.

. de correa se modifica de forma similar. Cambiar la razón de
velocidad en una transmisión de engranes es un proceso mucho
más complejo, como en una transmisión automotriz.
Las transmisiones de correa y de cadena se conocen
comúnmente como conectores flexibles. Ambos tipos de
mecanismos pueden ir "en el mismo paquete" porque su
cinemática es idéntica. La determinación de la cinemática y las
fuerzas en las transmisiones de correa y de cadena es el
propósito de este trabajo.
REFLEXIONES DEL ESTUDIANTE
La función principal de una transmisión de correa o de
cadena es la misma que en una transmisión de engranes.
Los tres mecanismos sirven para transmitir potencia entre
ejes que giran.
Sin embargo, el uso de engranes se vuelve impráctico
cuando la distancia entre los ejes es significativa. Tanto la
transmisión de correa como la de cadena ofrecen
flexibilidad al operar con eficiencia a distancias grandes y
pequeñas entre centros.
Sucede con cadena de la bicicleta: se utiliza para transmitir
movimiento y fuerzas del ensamble giratorio del pedal a la
rueda trasera. La distancia entre estos dos componentes
giratorios es considerable, por lo que una transmisión de
engranes no sería razonable. Asimismo, la razón de
velocidad de la transmisión de cadena se modifica
fácilmente al cambiar la cadena por un conjunto de
catarinas. De este modo, se necesita un giro más lento del
Pedal, pero mayores fuerzas para mantener la rotación
idéntica de la rueda trasera. La razón de velocidad de una
transmisión

.
SOLUCION
Lo primero es determinar el tamaño y paso de la
cadena con el grafico en la siguiente diapositiva,
usaremos el diagrama para dicha situación. En
ella debemos saber que estamos usando un
tramo DOBLE de cadena, con una potencia de 50
HP con unas revoluciones de 1800 rpm.
El tamaño de la cadena seleccionada según
grafico es es de: 60.
El paso de la cadena de tamaño 60, se
determina por la fórmula:
𝑃𝑎𝑠𝑜=𝑇𝑎𝑚𝑎ñ𝑜 𝑐𝑎𝑑𝑒𝑛𝑎/80 = 60/80 = 0,75 𝑝𝑢𝑙𝑔
.
EJERCICIO
Una bomba centrifuga se impulsa mediante
un motor síncrono de 50 hp a una velocidad de
1 800 rpm. la bomba funcionara a 900 rpm. A
pesar de la velocidad, la carga es uniforme
(Ks= 1,2). Para un factor de diseño de 1.1,
especifique una cadena y las catarinas para
una meta de vida de 50 000 horas con 19
dientes y 38 dientes.

.
EJERCICIO

.
SOLUCION
DIAMETRO DE LA CATARINA DE LA BOMBA
.
𝑑𝑝2= 𝑃𝑎𝑠𝑜/sin(180 grados/𝑁2)= 0,75 𝑝𝑢𝑙𝑔
/sin(180 grados/38) =
9,082 𝑝𝑢𝑙𝑔
EJERCICIO
SOLUCION
DIAMETRO DE LA CATARINA DEL MOTOR
𝑑𝑝1= 𝑃𝑎𝑠𝑜/sin(180 grados/𝑁1)= 0,75 𝑝𝑢𝑙𝑔 /sin(180
grados/19) =
4,556 𝑝𝑢𝑙𝑔

.
Se escoge tentativamente un valor medio de
C= 30.
Longitud de la Cadena
:L= 80 + 28,5 + 0,2286 = 108,72
eslabones, que equivalen a:
109 eslabones.
EJERCICIO
SOLUCION
DISTANCIA ENTRE CENTROS
22,5 < 30 < 37,5

.
C= 15,093 pulg
VELOCIDAD DE LA CADENA
Se transforma a radianes
W1= 1800rpm X
W1= 11309,73 𝑟𝑎𝑑𝑚𝑖𝑛
W1≃11310 𝑟𝑎𝑑𝑚𝑖𝑛
EJERCICIO
SOLUCION
DISTANCIA REAL ENTRE CENTROS

.
VC= 25764,18 rad/min
Lo que equivale a 2147,015 pie/minuto
VELOCIDAD DE LA CADENA
EJERCICIO
SOLUCION
DISTANCIA REAL ENTRE CENTROS

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