Diseño Mecánico (Elementos mecánicos flexibles) Juan Manuel Rodríguez Prieto Ing. M.Sc. Ph.D.

Transcripción

1 Diseño Mecánico (Elementos mecánicos flexibles) Juan Manuel Rodríguez Prieto Ing. M.Sc. Ph.D.

2 Elementos mecánicos flexibles 1. Bandas 2. Transmisiones de banda plana o redonda 3. Bandas en V 4. Bandas de sincronización 5. Cadena de rodillos 6. Cables metálicos

3 Elementos mecánicos flexibles Los elementos mecánicos flexibles se utilizan para transmitir potencia a distancias comparativamente grandes. Los elementos mecánicos se usan como remplazo de engranes, cojinetes y otros dispositivos de transmisión de potencia relativamente rígidos. Los elementos mecánicos elásticos absorben cargas de impacto y ayudan a amortiguar y aislar los efectos de las vibraciones.

4 Elementos mecánicos flexibles Los elementos mecánicos flexibles no tienen una vida infinita; cuando se emplean es importante establecer un programa de inspección para protegerlos contra el desgaste, envejecimiento y perdida de elasticidad.

5 Bandas

6 Bandas Las poleas abombadas se emplean para bandas planas Las poleas ranuradas o acanaladas, para bandas redondas y en V. Las bandas de sincronización requieren ruedas dentadas. En todos los casos, para que su operación resulte adecuada, los ejes de las poleas deben estar separados por una cierta distancia mínima, que depende del Kpo y tamaño de la banda.

7 Características de las bandas Se pueden emplear para distancias grandes entre centros. Excepto en el caso de las bandas de sincronización, existe un cierto deslizamiento y fluencia; por lo tanto, la relación de la velocidad angular entre los ejes impulsor e impulsado no es constante ni exactamente igual a la relación de los diámetros de las poleas. En algunos casos se requiere de una polea guía o tensora para evitar ajustes en la distancia entre centros, que por lo general se necesitan debido al envejecimiento o a la instalación de bandas nuevas.

8 Bandas Banda abierta Banda cruzada

9 Bandas Banda abierta no inversora Banda inversora

10 Bandas Banda abierta no inversora Banda inversora

11 Transmisiones de banda plana o redonda Las modernas transmisiones de banda plana consisten en un núcleo elástico rodeado por un elastómero; tienen notables ventajas sobre las transmisiones de engranes y las de banda en V. Una transmisión de banda plana presenta una eficiencia de aproximadamente 98%, que es más o menos igual a la de una transmisión por engranes. Las de banda plana producen muy poco ruido y absorben más vibración torsional del sistema que las de banda en V o los engranes.

12 Transmisiones de banda plana o redonda Las modernas transmisiones de banda plana consisten en un núcleo elástico rodeado por un elastómero; tienen notables ventajas sobre las transmisiones de engranes y las de banda en V. Una transmisión de banda plana presenta una eficiencia de aproximadamente 98%, que es más o menos igual a la de una transmisión por engranes. Las de banda plana producen muy poco ruido y absorben más vibración torsional del sistema que las de banda en V o los engranes.

13 Transmisiones de banda plana o redonda Cuando se emplea una transmisión de banda abierta, los ángulos de contacto se determinan mediante

14 Transmisiones de banda plana o redonda Cuando se emplea una transmisión de banda abierta, los ángulos de contacto se determinan mediante

15 Transmisiones de banda plana o redonda La fuerza centrífuga ds puede expresarse mediante Donde V es la velocidad de la banda Sumando fuerzas radialmente Sumando fuerzas tangencialmente

16 Transmisiones de banda plana o redonda La solución de esta ecuación diferencial lineal de primer orden no homogénea es

17 Transmisiones de banda plana o redonda

18 Transmisiones de banda plana o redonda La tensión inicial debe ser suficiente, de manera que la diferencia entre la curva de F 1 y de F 2 sea 2T/D

19 Transmisiones de banda plana o redonda La potencia transmitida, en caballos de fuerza, está dada por Se utiliza un factor de servicio Ks para desviaciones de la carga desde el valor nominal, al aplicar a la potencia nominal donde n d es el factor de diseño para exigencias.

20 Transmisiones de banda plana o redonda

21 Transmisiones de banda plana o redonda

22 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

23 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

24 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

25 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

26 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

27 Transmisiones de banda plana o redonda Ejemplo

28 Bandas en V Los fabricantes estandarizaron las dimensiones de la sección transversal de las bandas en V, y designaron cada sección con una letra del alfabeto para los tamaños en pulgadas. Las dimensiones métricas se designan mediante números.

29 Bandas en V

30 Bandas en V

31 Bandas en V El ángulo de la ranura de una polea se hace un poco menor que el de la sección de la banda. Esto provoca que la banda se calce por sí misma en la ranura, lo que incrementa la fricción. El valor exacto de este ángulo depende de la sección de la banda, del diámetro de la polea y del ángulo de contacto.

32 Bandas en V Para obtener mejores resultados, una banda en V debe funcionar más o menos a pies/min. Pueden surgir problemas si la banda funciona con velocidad mayor a pies/min o mucho menor que pies/min.

33 Bandas en V Para obtener mejores resultados, una banda en V debe funcionar más o menos a pies/min. Pueden surgir problemas si la banda funciona con velocidad mayor a pies/min o mucho menor que pies/min.

34 Bandas en V Grandes distancias entre ellos no se recomiendan para bandas en V porque la vibración excesiva del lado flojo reducirá la vida de la banda. (la distancia entre centros no deberá ser mayor que tres veces la suma de los diámetros de la polea y no debe ser menor que el diámetro de la polea mayor).

35 Bandas en V La base de las clasificaciones de potencia de las bandas en V depende en cierto grado de los fabricantes; con frecuencia no se menciona de manera cuantitativa en la literatura de los distribuidores, pero se puede obtener de ellos. Algunas bases son un número de horas, por ejemplo , o una vida de 108 o 109 pasadas de la banda. La siguiente tabla proporciona las clasificaciones de potencia de las bandas en V de tipo estándar.

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37 Bandas en V

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39 Bandas en V La clasificación, ya sea en términos de horas o pasadas de banda, se ofrece para una banda que funciona en poleas de diámetros iguales, de longitud moderada y que transmite una carga constante. Las desviaciones de estas condiciones de prueba de laboratorio se reconocen mediante un ajuste multiplicativo. Si la potencia tabulada para una banda de sección C es 9.46 hp, para una polea de diámetro de 12 pulgadas a una velocidad periférica de pies/min (tabla 17-12), entonces, cuando se utiliza bajo otras condiciones, el valor tabulado Htab se ajusta como sigue:

40 Bandas en V

41 Bandas en V

42 Bandas en V

43 Bandas en V

44 Bandas en V

45 Bandas en V

46 Bandas en V

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48 Bandas en V

49 Bandas en V Ejemplo

50 Bandas en V Ejemplo

51 Bandas en V Ejemplo

52 Bandas en V Ejemplo

53 Bandas en V Ejemplo

54 Bandas en V Ejemplo

55 Cadenas de rodillo

56 Cadenas de rodillo Las características básicas de las transmisiones de cadena incluyen una relación constante puesto que no se involucra al deslizamiento ni el arrastre, vida larga y capacidad para impulsar varios ejes a partir de una sola fuente de potencia.

57 La ANSI estandarizó las cadenas de rodillos con respecto a sus tamaños. Cadenas de rodillo

58 Cadenas de rodillo Como la vida de una transmisión seleccionada en forma apropiada es una función del desgaste y de la resistencia a la fatiga superficial de los rodillos, resulta importante reducir el ángulo de articulación tanto como sea posible.

59 Cadenas de rodillo El número de dientes de la catarina también afecta la relación de velocidad durante la rotación a través del ángulo de paso γ. En la posición que se ilustra en la figura, la cadena AB es tangente al círculo de paso de la catarina; sin embargo, cuando ésta ha girado un ángulo de γ/2, la línea de cadena AB está más cerca del centro de rotación de la catarina.

60 Cadenas de rodillo Aunque se considera deseable un gran número de dientes para la catarina impulsora, habitualmente resulta ventajoso obtener una catarina tan pequeña como sea posible, para lo cual se requiere una con un reducido número de dientes.

61 Cadenas de rodillo Para una operación suave a velocidades tanto moderada como alta, se considera buena práctica emplear una catarina impulsora con al menos 17 dientes. Las cadenas de rodillos rara vez fallan debido a la falta de resistencia a la tensión; es más común que fallen porque se sometan a un gran número de horas de servicio. La falla real puede deberse, o bien al desgaste de los rodillos sobre los pasadores, o a la fatiga de las superficies de los rodillos. Los fabricantes de cadenas de rodillos han compilado tablas que proporcionan la capacidad de potencia correspondiente a una esperanza de vida de 15 kh para varias velocidades de la catarina

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