Cadenas Y Catarinas

CADENAS Y CATARINAS

CADENAS:

Las cadenas junto con las bandas y engranes son las formas más comunes de transmitir potencia de un eje a otro. Este tipo de transmisiones (cadena-Catarina) se utilizan por lo regular cuando el torque y/o la temperatura alcanzan magnitudes altas.

Cuando la distancia entre ejes es grande la aplicación de este tipo de transmisión es también recomendable.

Otra característica básica de estas transmisiones es que su relación de velocidad es constante debido a que no presenta deslizamientos, además tienen un ciclo de vida, aunque menor que el de los engranes, de nivel aceptable y poseen la capacidad de transmitir potencia a varios ejes desde una misma fuente motriz.

Las cadenas pueden clasificarse como sigue:

1.Cadena para elevación

o Cadena común

o Cadena de travesaños

2. Cadena para transporte

• Desmontable o de unión por ganchos

• Articulada, de extremos cerrados

3. Cadenas de transmisión

o Articulada, de clavijas

o De rodillos

o De eslabones dentados

CADENA DE ELEVACION

La forma común para la cadena de elevación es la que consiste de eslabones ovalados, tal como se muestra en la figura 1.1. El otro tipo de cadena de este tipo es la de travesaños (Ver figura 1.2) que tiene la particularidad que no se aplasta ni se enreda tan fácilmente como la cadena común

CADENAS PARA TRANSPORTE

Como ya se comento, puede ser del tipo desmontable o de unión por ganchos, ejemplo de esta se muestra en la figura, o del tipo articulado de extremos cerrados, como la que es mostrada en la figura

El diseño de los dientes de la catarina para este tipo de cadenas se da en gran parte de forma empírica, teniendo cuidado de que el diente posea una forma y un espaciado tal que, la cadena entre y salga de la catarina con cierta suavidad y sin interferencia, aún después de que por alguna circunstancia sea estirada o que está presente desgaste.

Las cadenas de esta clase generalmente se utilizan a menudo para transmitir potencia a velocidades bajas, como en el caso de la maquinaria agrícola. Por último, cabe mencionar que estas cadenas están hechas de eslabones fundidos de hierro maleable, y carecen de las cualidades de marcha suave de las cadenas hechas más cuidadosamente.

CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA

Las articuladas de clavijas, de rodillos y silenciosa son los tres tipos conocidos de esta clase de cadenas. Estos tipos de cadenas generalmente están elaboradas de acero, maquinadas con precisión, las partes que se desgastan están endurecidas, y corren sobre catarinas que están diseñadas cuidadosamente.

La figura muestra una cadena articulada de clavijas. Las cadenas de este tipo se emplean para la transmisión de fuerza a velocidades relativamente bajas, así como también en un momento dado, se pueden emplear como cadenas de transporte

Debido a que la cadena de rodillos es la más utilizada dentro de la industria y de que los dientes a analizar en esta investigación pertenecen a ruedas que trabajan con este tipo de cadena, se analizarán algunas características de las mismas. Está constituida por eslabones los cuales son de dos tipos: eslabones de pernos y eslabones de rodillos.

La distancia lineal que existe entre los rodillos se le conoce como “paso” y el “ancho” es una medida del espacio interior entre placas de eslabón

Las cadenas pueden ser fabricadas con simple, doble, triples o cuádruple cantidad de hileras. Las dimensiones de los parámetros anteriores se pueden localizar en los manuales del fabricante, como por el ejemplo el elaborado por la compañía Martin sprocket and gear

Cuando se requiere transmitir cargas más pesadas de lo que es posible con cadenas de rodillos del mismo paso, o bien cuando se desee el menor grado de ruido, la cadena silenciosa es la solución normalmente utilizada (Ver figura 1.7). Este tipo de cadena no tiene rodillos, pero los eslabones están fabricados para que estos puedan engranar directamente con los de la rueda dentada

Dentro de las transmisiones mecánicas con enlace flexible entre el elemento motriz y la máquina movida se encuentra la transmisión por cadena como una de las más utilizadas para trasmitir potencia mecánica de forma eficiente, con sincronismo de velocidad angular entre los elementos vinculados y cuando existe demanda de grandes cargas en los accionamientos.

La transmisión por cadena está compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadas conducidas y un tramo de cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La flexibilidad de la transmisión es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el engrane con las ruedas dentadas. En el caso más simple, la transmisión por cadena consta de una cadena y dos ruedas dentadas, denominadas ruedas de estrella, ruedas dentadas o sprockets, una de las cuales es conductora y la otra conducida.

Adicionalmente a las transmisiones por cadenas se le incorporan cubiertas protectoras (guarderas). En casos de transmisiones que trabajan muy cargadas y a elevadas velocidades se emplean carcazas donde la cadena es lubricada por inmersión o con surtidores de aceite a presión aplicados en las zonas de inicio del engrane entre la cadena y las ruedas dentadas.

Dimensiones de algunas cadenas de carga con eslabones redondos según DIN 766 y capacidad de carga declarada por la firma española YUK

Dimensiones básicas de algunas cadenas de casquillos con pasadores huecos y capacidades de cargas declaradas por la firma alemana Arnold & Stolzenberg4 del grupo Renold.

Características técnica y costo de algunas cadenas de la firma alemana IWIS, con iguales dimensiones

Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos series, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI Standard B29.1-1975, y la serie Europea. En la actualidad ambas series han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606-1994 (la primera versión fue aprobada en 1982). En la mencionada Norma ISO, se reconocen las cadenas con dimensiones derivadas de ANSI con la letra A y aquellas cadenas con dimensiones representativas de la unificación de las normas originarias de Europa con la letra B. Otras normas nacionales reconocen esta diferenciación en las dimensiones de las cadenas según ambas series, ejemplo de ello son las normas alemanas DIN 8187 (serie europea) y DIN 8188 (serie americana).

Dimensiones de las cadenas de rodillos según Norma ISO 606

En la anterior tabla, el valor indicado de carga límite de tracción corresponde a la fuerza axial mínima de estirado, aplicada en una cadena de rodillos con al menos 5 eslabones, que durante las pruebas de resistencia provocó un incremento de su longitud sin un aumento de la carga aplicada (carga límite por deformación plástica).

Tan importante como las dimensiones del eslabón en la cadena es la forma de cálculo y control de la longitud total dela cadena. Un simple análisis puede revelar que la longitud nominal de la cadena puede ser calculada como el producto de la cantidad de eslabones por el paso de la cadena, de forma tal que la comparación entre la longitud real de la cadena y su valor nominal puede indicar fácilmente el nivel de desgaste en sus articulaciones o el error de paso acumulado en la cadena.

Para comenzar el análisis de una transmisión por cadenas es necesario establecer las relaciones de velocidad apropiadas. Estas se pueden obtener apelando a la siguiente expresión:

Para seleccionar tanto la rueda como la cadena es necesario analizar la Figura 6.19. Uno de los factores más importantes en la selección de una cadena y que afecta la suavidad de operación y al exceso de ruido es el denominado “incremento de cuerda”, el cual viene dado por la diferencia entre el radio de la circunferencia de paso y su proyección sobre el plano perpendicular a la dirección de transmisión.

Siendo N el número de dientes de la rueda catarina. De la Figura 6.19, también se puede extraer el valor del paso tangencial de la cadena como:

CÁLCULO DE LA VIDA ÚTIL DE LA CADENA CONSIDERANDO UN DESGASTE LÍMITE.

La vida útil de la transmisión se considera limitada por un desgaste inadmisible en la cadena que impide un trabajo satisfactorio de la transmisión. El desgaste no es el único modo de fallo de la cadena, también es posible la rotura por sobrecarga de las placas y pasadores de la cadena o puede surgir una rotura por fatiga volumétrica de sus componentes, pero en estos últimos casos para que ocurra el fallo de la cadena deben ser superados los límites decarga y velocidad que son controlados por los criterios de comprobación a fuerza tractiva máxima y verificación dela frecuencia de carga. Aunque el cálculo de la vida útil de las cadenas no es un procedimiento aún muy difundido, elenfoque para valorar la duración considerando el desgaste de la cadena es quizás el más aceptado.

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