CAPITULO 4 DEFINICIÓN. mayoría de así en LIGERO WOODRUFF, MEDIO AHUSADO. Página 1

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1 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 CAPITULO 4 UNIONES POR CHAVETAS DEFINICIÓN La chaveta o cuña es elemento mecánico que evita el movimiento relativo entre el eje y otro elemento mecánico en un sistema de transmisión (ejes, poleas, volantes, etc.) ). Las dimensiones de la mayoría de las chavetas están estandarizadas en las normas internacionales, así en la norma DIN se encuentra el código DIN 6886 o en la norma Americanaa ANSI B 7.. Existen diversos tipos de chavetas, dentro las más usuales y reconocidas se encuentran las chavetas cuadradas, las chavetas planas y las chavetas Woodruff; sin embargo de acuerdo a su aplicación, es decir su capacidad de transmisión de torque se podrían clasificar de la siguiente manera: TIPO DE SERVICIO TIPO DE CHAVETA LIGERO PLANA, WOODRUFF, PERNO AHUSADO. MEDIO CUADRADA, WOODRUFF, CONICA, PERNO AHUSADO. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página

2 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 PESADO NODERBERG, CUÑA LENGUETA KENNEDY, CHAVETAS PARAA SERVICIO LIGERO Y MEDIO CHAVETAS PLANAS Se las denomina de esa manera a aquellas cuñas cuyo alto es menor al ancho de la misma, siendo utilizadas por consiguientee para transmitir potencias bajas. CHAVETAS CUADRADAS Son las de uso más difundido, su característica principal radica en que el alto de estas es mayor que el ancho, permitiendo un mayor área de contacto entree eje y elemento de máquina. Para este tipo de elemento se recomienda que el ancho del chavetero sea por lo menos ¼ del diámetro del eje, además que la longitud del elemento (dimensión a encontrar), sea por lo menos.25 veces el diámetro del eje. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 2

3 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 CHAVETAS CONICAS Estas presentan una particularidad, que al tener una pendiente a lo largo de eje axial, se las inserta después de haber colocado el elemento conductor y el conducido, produciendo entre ellas una fuerza de fricción que coadyuva a transmitir el par torsor. La inclinación de estas cuñas es de :00 Al existir contacto a presión entre los elementos, el momento torsor ha ser transmitido estará en función de los coeficientes de fricción de los materiales (comúnmente entre metales), de donde se deduce las siguientes ecuaciones: M tor = 2 μ No D eje + 2 μ 2 No D eje No = W Long σ aplas M tor = ( 2 μ + μ 2 ) D eje W Long σ aplas Donde: Mtor No Deje W Long. σaplas μ μ2 Momento torsor en el eje Fuerza Normal Diámetro del eje Ancho de la chaveta Longitud de la chaveta Esfuerzo admisible a aplastamiento de la chaveta. Coeficiente de fricción entre el eje y el cubo del elemento conducido. Valor tipo=0.25 Coeficiente de fricción entre la chaveta y el chavetero. Valor tipo=0.0 Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 3

4 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 La fuerza para insertar la cuña será de: F emp = 2 μ 2 No + No tan( α) O expresada de otra manera: F emp = WLong σ aplas 2 μ 2 + tan( α) ( ) El ángulo α, corresponde a una inclinación de :00. CHAVETEROS WOODRUFF Su forma circular brinda a esta cuña ventajas en el montaje y operación, siendo que se acomoda fácilmente en su posición de trabajo, además por su tamaño, no se sale del chavetero; sin embargo la profundidad del chavetero es la desventaja de esta, puesto que limita su uso a trabajos ligeros o de media exigencia. No es recomendado utilizar este tipo de unión en diámetros de eje superiores a 2 ½. PERNOS AHUSADOS El término de ahusado proviene de la leve conicidad de estos elementos, que en si son vástagos que atraviesan la rueda y el eje de forma transversal, impidiendo permitiendo la transmisión de par torsor entre ellos. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 4

5 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 CHAVETAS PARAA SERVICIO PESADO CHAVETA NORDBERG Tienee la característica de ser cilíndrica, como si fuese un perno, permitiendo esta su geometría disminuir el efecto de la concentración de esfuerzos CHAVETA KENNEDY En vez de presentar un solo elemento de transmisión de potencia, está compuesta por dos chavetas cuadradas dispuestas a los costados del eje. CUÑA TIPO LENGÜETA Tienee la forma de una chaveta cuadrada, a diferencia que esta es larga para permitir el desplazamiento de la rueda sobre el eje, siendo que para ello, la chaveta debe ir atornillada al eje. MATERIALES PARA LAS CHAVETAS Las chavetas se fabrican de materiales de bajo contenido de códigos AISI 0200 hasta AISI 045, o St50 hasta St70. carbono, pudiendo citar las CALCULO DE LAS CHAVETAS Comoo se mencionó al inicio, las dimensiones de alto y ancho de las chavetas prácticamente ya están normalizadas, quedando como incógnita a calcular la longitud de la misma. Para el cálculo de las chavetas se realizará el dimensionado por cortante de la chaveta y por aplastamiento contra la pared del chavetero del eje. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 5

6 MEC 225 Elementos de Máquinas 2008 Cálculo a cortante τ d = τ N s = 0.5 σ y N s τ d = M tor 0.5 D eje Long W Cálculo a aplastamiento σ d = σ y N s σ d = F A c = M tor 0.5 D eje H Long 2 4M tor σ d = D eje Long H BIBLIOGRAFIA Norton, R. Diseño de Máquinas. Ed. Prentice Hall Mott, R. Diseño de Elementos de Máquinas. Ed. Prentice Hall Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 6