Cadena

CADENAS DE TRANSMISIÓN

Facilitador: Omar Rosales

CADENAS DE TRANSMISIÓN Generalidades. Cadena: Es un elemento de transmisión de potencia formado por una serie de eslabones unidos con pernos. La mas común es la cadena de rodillos.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Generalidades. Cadena: Es un elemento de transmisión de potencia formado por una serie de eslabones unidos con pernos. La mas común es la cadena de rodillos.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Ejemplos:

CADENAS DE TRANSMISIÓN Generalidades. Catarina: rueda dentada que transmite movimiento a través de una cadena.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Generalidades. Sistema de Paso Diametral: En los países donde se utiliza el sistema inglés en sus medidas, el corte de engranes se hace empleando el Sistema de Paso Diametral,

que es un número abstracto que resulta de dividir el número de dientes del engrane entre el número de paso, expresado en pulgadas. Paso diametral ;

P = N/D

Tamaño de los dientes con pasos diametrales normalizados

CADENAS DE TRANSMISIÓN Ventajas. - La relación de transmisión media es constante, es decir, el eje conducido no se ha desfasado a lo largo del tiempo como ocurre con las correas. - Soportan mayores cargas. -Necesitan menor tensión inicial, lo cual reduce las cargas sobre los ejes. -Mejor rendimiento (98%). -No hay deslizamiento y amortigua golpes intermitentes. -Puede impulsar varios ejes.

-Larga vida útil (la carga se reparte sobre varios dientes). -Dimensiones exteriores son menores. -Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).

CADENAS DE TRANSMISIÓN Desventajas. - Mantenimiento más cuidadoso pues necesitan de lubricación. - Montajes más preciso. - Mayor coste. -Más ruidosas. -Generan mayor vibración. -Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento de la transmisión. -Requiere de una precisa alineación durante el montaje.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Desventajas. - Mantenimiento más cuidadoso pues necesitan de lubricación. - Montajes más preciso. - Mayor coste. -Más ruidosas. -Generan mayor vibración. -Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el funcionamiento de la transmisión. -Requiere de una precisa alineación durante el montaje.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar. -Potencia de Diseño. - Número de dientes de las Catarinas. -Diámetros de las Catarinas. -Distancia entre Centros. -Velocidad de Desplazamiento de la Cadena.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar.

-Potencia de Diseño:

Debe de tomarse en cuenta el tipo de carga a la que va estar sometida la cadena y las catarinas, así como también el impulsor de transmisión, por lo que la potencia de diseño esta afectada por el servicio que presta, y debe aplicarse

factor

( tabla 7-8 Mott)

de

servicio

para

el

respectivo

cálculo

de

esta

CADENAS DE TRANSMISIÓN Número de dientes de la Catarina. Para un paso determinado y un régimen de n r.p.m. dado, cuanto mayor sea el número de dientes de los piñones menores sacudidas y vibraciones habrá y más silenciosa será la transmisión.

Se recomienda 17 dientes para

Catarina pequeña, a menos que el impulsor tenga menos de 100 rpm. En el

normal de los casos, se evita de que la Catarina mayor pase de 120 dientes.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Número de dientes de la Catarina.

Número mínimo de Dientes recomendado para Catarina motriz

Condición de velocidad

12

Baja

17

Moderada

21

Alta

25

Creciente

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar. -Diámetros de las Catarinas: Con este factor se logra determinar la relación de transmisión, y la zona de contacto de la cadena y las catarinas.

Esto garantiza una distribución

adecuada de cargas sobre un mínimo contacto de 06 dientes. La relación

de velocidad máxima debe ser 7, aunque es posible relaciones mayores.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar. - Distancia entre Centros: La distancia entre centros entre los ejes de las Catarinas, debe ser de 30 a

50 pasos de la cadena ( 30 a 50 veces el paso de la cadena). Para efectos de cálculos se toma un valor intermedio de 40, en forma conservadora. Adicionalmente se puede decir que siempre se dejan correderas para ajustar la longitud de la cadena, su desgaste y/o tolerancias.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar. -Velocidad de Desplazamiento de la Cadena: Va en función de la potencia y las revoluciones; para determinar el tipo de

lubricación mas idóneo para la cadena, desde el que va de lubricación manual, hasta el sistema de bombeo hidráulico. Un buen diseño debe evitar rompimientos prematuros o desgastes excesivos que ameriten reemplazo antes de la hora estipulada de funcionamiento (15 000 hr).

CADENAS DE TRANSMISIÓN Factores a considerar. -Temperatura ambiente: Dependiendo de la temperatura, se recomienda el tipo de lubricante, salvo

condiciones anormales de temperatura.

Temperatura ambiente en grados Celsius

SAE

-5 a+5

20

5 a 40

30

40 a 50

40

50 a 60

50

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Problema:

Diseñe

una

transmisión

por

cadena para un transportador de carbón muy

cargado, movido con un motor de gasolina y una transmisión mecánica. La velocidad de

entrada será 900 r.p.m. y la velocidad de salida que se desea es de 230 a 240 r.p.m.

El transportador requiere 15 hp.

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Organizar la información. Datos: Potencia transmitida= 15 hp a un transportador de carbón. Velocidad del motor: 900 r.p.m. Intervalo de velocidades de salida: 230 a 240 r.p.m.

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 1:

Calcular la potencia de diseño. Pd=Fs*Pr Para calcular la potencia de diseño

debe de

conocerse el factor de servicio(Fs), el cual se obtiene

de la tabla 7-8 del autor Mott (este valor puede variar de acuerdo al autor o fabricante). Luego de obtenido el valor, lo multiplicamos por la potencia real (Pr).

CADENAS DE TRANSMISIÓN Tabla 7-8. Factores de servicio para transmisiones por cadenas Tipo de impulsor

Tipo de carga

Impulsor hidráulico

Motor eléctrico o turbina

Motor de Combustión interna con transmisión mecánica

Uniforme(agitadores, ventiladores, transportadores con carga ligera y uniforme)

1,0

1,0

1,2

Choque moderado (máquinas herramientas, grúas, transportadores pesados, mezcladora de alimento y molinos).

1,2

1,3

1,4

Choque pesado(prensas de troqueles, molinos de martillos, transportadores alternos, accionamientos de molino de rodillos

1,4

1,5

1,7

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Calculamos la Pd:

Pd=Fs*Pr Fs=1,4(tabla 7-8 Mott) Pd=1,4*15 hp Pd=21 hp.

CADENAS DE TRANSMISIÓN Paso Nº 2: Calcular la relación de transmisión (i). Donde i= rpm Catarina motriz/ rpm Catarina conducida. n1=900 rpm n2=235 rpm (valor medio de velocidad de salida (230 a 240 rpm). i=n1/n2 ; i=900/235 ; i=21 hp 

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 3:

Se determina el paso de la cadena, según las tablas 7-5, 7-6 y 7-7 (Mott). Seleccionamos una cadena simple de rodillos número 60, con paso 0,750”, verificando cálculos con los valores próximos a las rpm de la Catarina, ya que es idóneo que la Catarina posea un mínimo de 17 dientes. Para 800 rpm 19,62 hp Para 900 rpm X Para 1000 rpm 24,30 hp

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 3:

interpolamos. X - 19,62 24,30 - 19,62

900 - 800 1000 - 800

X=21,96 hp Para 900 rpm 21,96 hp La cadena de paso 0,750” número 60 satisface, ya que Pd=21 hp; por lo que 21hp<21,96hp

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 3:

Comprobada la cadena, procedemos a determinar el tipo de lubricación recomendado en la misma tabla 7-6 (Mott), por lo que se indica Lubricación Tipo B (Lubricación en baño o con disco).

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 4:

Una vez definido el paso de la cadena, donde se tomo 17 dientes para la Catarina motriz, se procede a calcular el número de dientes de la Catarina conducida, utilizando la relación de transmisión ya calculada. i = N2/N1

;

N2 = i*N1

;

n2 = 3,83*17

N2=65,11 dientes, redondeamos a 65 dientes

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Paso Nº 5:

Calculamos verificar.

la

n2/n1=N1/N2

velocidad

;

n2= 900 rpm (17/65) ;

de

salida

para

n2=n1(N1/N2) n2=235,38 rpm

El valor de la velocidad de salida esta dentro del rango 230 rpm ≤ 235,38 rpm ≤ 240 rpm por lo que es aceptable.

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Paso Nº 6:

Determinamos los diámetros para ambas Catarinas con el número de dientes y el paso de la cadena D= P/ sen (180º/N) D1 D2

P sen (180º/N1) P sen (180º/N2)

0,75” sen (180º/17) 0,75” sen (180º/65)

4,082” 15,524”

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 7:

Se especifica la distancia entre centros nominal, la cual debe ser 30 a 50 pasos de cadena (30 a 50 veces el paso de la cadena). Tomamos un valor intermedio de 40 pasos (40 veces el paso de la cadena).

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 8:

Se calcula la longitud de paso necesaria. L

L

2C +

N2+N1 + 2

2(40) + 65+17 + (65 - 17)² 2 4π²(40)

(N2-N1)² 4π²C 122,5 pasos

Redondeamos a Nº par, L= 122 pasos

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 9:

Se calcula la distancia teórica entre centros, usando 122 pasos.

C=¼[122-(65+17)/2+√[122-(65+17)/2]²-8 (65-17)²/4π² ] C=39,766 pasos = 39,766*(0,75”) = 29,825”

CADENAS DE TRANSMISIÓN 

Paso Nº 10: Calculamos el ángulo de contacto de la cadena en cada Catarina. Debe ser mayor a 120º. θ1 = 180º- 2 sen−¹ [(D2-D1) / 2C] θ1=180º- 2 sen−¹ [(15,524-4,082) / 2*29,825] = 158º Por lo que 158º>120º ; aceptable. θ2 = 180º+2 sen−¹ [(D2-D1) / 2C] θ2=180º+2 sen−¹ [(15,524-4,082) / 2*29,825] = 202º

CADENAS DE TRANSMISIÓN

CADENAS DE TRANSMISIÓN Consideraciones finales: • En los diseños se deben emplear números de dientes lo mayor posible y pasos pequeños para garantizar la suavidad de marcha, aunque esto exija de más de una hilera. • La capacidad de trabajo se determina a partir del criterio de presiones admisibles ( p<[p] ), para evitar un desgaste prematuro en las articulaciones que aumente el paso y haga inservible la cadena en un período de tiempo corto. • Para aumentar la duración de una transmisión se debe bajar el dinamismo de carga, esto se logra con la disminución del paso, el aumento del número de dientes de la rueda motriz y la distancia entre centros, mejores condiciones de lubricación y limpieza.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN