By INTRODUCCIÓN Los elementos de máquinas flexibles, como bandas, cables o cadenas, se utilizan para la transmisión de potencia a distancias comparativamente grandes. Cuando se emplean estos elementos, por lo general, sustituyen a grupos de engranajes, ejes y sus cojinetes o a dispositivos de transmisión similares. Por lo tanto, simplifican mucho una máquina o instalación mecánica, y son así, un elemento importante para reducir costos. Además son elásticos y generalmente de gran longitud, de modo que tienen una función importante en la absorción de cargas de choque y en el amortiguamiento de los fectos de fuerzas vibrantes.
Aunque esta ventaja es importante en lo ue concierne a la vida de una máquina motriz, el el PACE 1 or26 suele ser el factor pri ipal _ transmisión de poten TRANSMISIONES po Dentro de las transm costos stos medios de nlace 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 otriz, 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 transmision es garantizada con la cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegura 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 ubiertas 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. En el caso de guarderas o carcazas, la envoltura no debe dificultar la regulación del tensado de la cadena para compensar el estirado de ella, producto del desgaste de sus eslabones y articulaciones.
Generalmente, en las transmisiones por cadenas una de las ruedas es desplazable para garantizar el tensado adecuado de la cadena, e no ser así, se introducen dispositivos reguladores de la requerida tensión de la cadena. Habitualmente, con auxilio de dispositivos reguladores se puede compensar el alargamiento de la cadena hasta la longitud de dos eslabones, después de esto es conveniente quitar dos eslabones de la cadena y situar el dispositivo regulador en posición inicial.
Las transmisiones por cadenas tienen gran utilidad en las máquinas de transporte (bicicletas, motocicletas y automóviles), en máquinas agrícolas, transportadoras y equipos industriales en general. Al ventajas que presentan las s por cadenas al ser entajas que presentan las transmisiones por cadenas al ser comparadas con otras transmisiones de enlace flexible, como las transmisiones por correas y poleas, son: • Dimensiones exteriores son menores. • Ausencia de deslizamiento. • Alto rendimiento. • Pequeña magnitud de carga sobre los árboles. • Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).
En cambio, a las transmisiones por cadenas se les reconoce como inconvenientes que: • Pueden ser un poco ruidosas. • Requieren de una lubricación adecuada. • Presentan cierta irregularidad del movimiento durante el uncionamiento de la transmisión • Requiere de una precisa alineación durante el montaje y un mantenimiento minucioso. 2 Según su aplicación, las cadenas pueden ser divididas para su estudio en tres grupos: • Cadenas de carga: Son empleadas para suspender, elevar y bajar cargas. Ellas son empleadas predominantemente en las máquinas elevadoras de carga.
Estas trabajan con bajas velocidades (hasta 0,25 m/s) y grandes cargas. Son construidas de eslabones simples, generalmente redondos o de bridas sencillas. Dimensiones de algunas cadenas de carga con eslabones redondos según DIN 766 y capacidad de carga eclarada por la firma española YI_JKI 1 YI_JK, Cadenas YUK (catalogo técnico), Valencia, 1994. • Cadenas de tracción: Son empleadas para mover cargas en las maquinas transportadoras velocidades medias (hasta su fabricación se emplean En estos accionamientos, la cadena y la rueda son usadas como engranaje flexible para trasmitir torque desde un eje de rotación a otro.
Generalmente son empleados eslabones pequeños y de gran precisión en sus dimensiones, con pasos entre 4 y 63. 5 mm, con el objetivo de reducir las cargas dinámicas, y con pasadores resistentes al desgaste para asegurar una conveniente uración. Como es posible apreciar, el elemento principal de este tipo de transmisión mecánica es la cadena, la cual define la seguridad, duración y capacidad de trabajo de la transmisión. De los tres grupos de cadenas antenores que se emplean en la industria moderna, son las cadenas de transmisión de potencia las más difundidas.
Además de clasificar dentro de las transmisiones mecánicas más eficiente en aplicaciones industriales, con un valor que oscila alrededor del por cada etapa de transmisión. Por tal motivo, las transmisiones de potencia con cadenas serán objeto de estudios en este material. TIPOS DE CADENAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA. Las diversas exigencias de explotación a que son sometidas las transmisiones por cadenas han permitido la aparición de una variedad de tipos de cadenas, las cuales satisfacen diferentes características y facilidades para la explotación.
Dentro de las cadenas de transmisión de potencia los más conocidos tipos de cadenas son las de casquillos, las de eslabones perfilados (desmontables), las dentadas, las de rodillos y las correas dentadas. • Cadenas de Casquillos: las cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos, ero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente m cadenas de rodillos, generalmente más ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extraligeras de casquillos con pasadores huecos para disminuir el peso de las cadenas. ?? Cadenas de Eslabones Perfilados: este tipo de cadena tiene la ventaja de un fácil arme y desarme de sus eslabones, pues ellos no necesitan ningún otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro. El diseño de estos eslabones permite su ntercambio fácilmente, al poder ser sustituido un elemento de la cadena sin necesidad de desencaje de las articulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas.
El inconveniente de este tipo de cadena es que solo pueden ser empleadas en velocidades muy bajas, por lo general inferior a lm/s, debido al incremento de las cargas de impacto motlvadas por la poca preclsión del paso de los eslabones. Habitualmente, son explotadas en condiciones de lubricación y protección imperfectas, sin exigencias severas de reducción de las dimensiones exteriores. Usualmente, las cadenas de eslabones erfilados se utilizan en la construcción de maquinaria agrícola. • Cadenas Dentadas: las cadenas dentadas, conocidas también como cadenas silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes.
Estas chapas están enlazadas en determinado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, según sea el tipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenas dentadas determinan en trabajo, siendo superiores able su capacidad de s OF determinan en grado considerable su capacidad de trabajo, siendo superiores las cadenas con 4 articulaciones de rodadura con empleo de prismas con uperficies cilíndricas de trabajo apoyados en rebajos planos realizados en los agujeros de los eslabones.
La cadena dentada, para que durante el trabajo se asiente correctamente en las ruedas, se dota de unas chapas o platinas que sirven de guía. En pequeñas velocidades se aconseja utilizar cadenas con chapas guía centrales. En este último caso, en los dientes de las ruedas se deben hacer unas entalladuras para las chapas guias. Varias son las normas de dimensiones establecidas para las cadenas dentadas, las más conocidas son: la alemana DIN 8190, la estadounidense ANSI B292M-82 y la oviética GOST 13552—81.
Hasta el momento, no existe una normalización internacional de las cadenas dentadas, por tal motivo las dimensiones de las ruedas para estas cadenas pueden variar entre normativas y fabricantes, haciendo que los sprockets no sean intercambiables para cadenas de diferentes marcas y fabricantes. Las ruedas para cadenas dentadas deben permitir que los eslabones envuelvan completamente el dentado de las ruedas, por lo que el tallado de los sprockets son realizados con fresas de perfil cortante de flancos rectos.
Dichas fresas tallan el perfil del diente por copiado y cada fresa uede ser empleada para ruedas de igual paso y número de dientes cercanos al del patrón de la fresa. • Correas Dentadas: a partir de la década del 40 surgen las correas y poleas dentadas como una transmisión capaz de dar respuesta a las exigencias de sincronismo, flexibilidad y movimiento silencioso 6 OF flexibilidad y movimiento silencioso demandadas en los nuevos diseños de la época.
Desde entonces las mejoras constructivas y el conocimiento alcanzado en las leyes de distribución de la carga en los flancos de los dientes engranados entre la correa y las poleas an contribuido a la amplia difusión de esta transmisión en la actualidad. Las transmisiones por correas dentadas se caracterizan principalmente porque en ellas no existe un contacto metálico, no se aprecia el efecto cordal con su nefasta influencia en la irregularidad del movimiento, ni existe posibilidad de deslizamiento como en las correas de fncción.
Otras de las ventajas indicadas a esta transmisión corresponden a un anulamiento de la tensión de montaje y no requerimiento de lubricación. En contraposición con las transmisiones de cadenas metálicas, es señalable una menor resistencia a la tracción por consiguiente una menor potencia transmisible por unidad de ancho, mucho mas acentuado en casos de bajas velocidades. En correas de caucho, puede ser contraproducente su empleo en un ambiente con posibilidad de contaminación con aceite o con una temperatura superior a los 600C.
Actualmente existen tres perfiles típicos para las correas dentadas: el flanco recto, parabólico y curvilíneo. La sencillez constructiva a determinado que el perfil recto sea el más divulgado, pero a la vez es el tipo de diente menos resistente porque sufre todo el empuje de la polea en la base del diente. Los perfiles curvilíneos y arabólicos se caracterizan por una mejor distribución de la carga y una mayor capacidad de carga.
Los parámetros principales de las correas dentadas son: longitud , paso y ancho, los cuales siempre deben ser tenidos presentes en la selección y cálculo de las transmisiones por correas dentadas. Las poleas de la transmisión se caracterizan por el número de dientes, diámetro primitivo, diámetro exterior y ancho de la polea. • Cadenas de Rodillos: las cadenas de rodillos son un medio altamente eficiente y versátil de transmisión mecánica. Hasta la fecha, en el campo de las aplicaciones ndustriales la cadena de rodillos ha sido la de mayor difusión entre la variedad disponible de cadenas de transmisión.
Este tipo de cadena, en su construcción más generalizada, esta compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre si de forma articulada. Cada articulación de la cadena consta de un pasador en unión con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las placas intenores y por últlmo el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir el desgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo.
Durante el montaje de la cadena sus extremos se unen mediante eslabones desmontables complementarios, diferenciándose estos empalmes según la cantidad de eslabones sea un número par o impar. Es aconsejable emplear cadenas con un número par de eslabones, teniendo en cuenta que los eslabones de unión son más resistentes que los correspondientes a un número impar de eslabones. Las cadenas de rodillos para transmisión de potencia se fabri número Las cadenas de rodillos para transmisión de potencia se fabrican en empresas o compah(as especializadas en su producción y comercialización.
Algunas de las más conocidas irmas productoras son las alemanas Iwis y Kbbo, la italiana Regina, la inglesa Renold, la española ris y las estadounidenses Rexnord , Link—Belt y Diamond. Como característica de la resistencia mecánica de la cadena se utiliza la carga límite por rotura, cuya magnitud se determina mediante ensayos y pruebas en la fábrica constructora de cadenas y se reglamenta por las normas. Como parámetros geométricos principales de las cadenas de rodillos son identificados el paso y el ancho entre placas interiores.
Las amplias posibilidades de dimensiones y capacidades de carga de las cadenas de rodillos ha permitido una mplia aplicabilidad en las transmisiones modernas según se observa en la siguiente tabla. En caso de grandes cargas y velocidades, para evitar pasos grandes, desfavorables en cuanto a las cargas dinámicas, se emplean cadenas de varias hileras de rodillos. Se componen de los mismos elementos que las de una hilera, sólo que sus ejes tienen una longitud aumentada.
Las potencias a trasmitir y la carga limite por rotura de las cadenas de múltiples hileras son casi proporcional al número de ramales. Generalmente la cantidad de hileras de rodillos en las cadenas de múltiples ramales se selecciona entre 2 — 4. NORMALIZACION INTERNACIONAL DE LAS CADENAS DE RODILLOS. Las posibilidades constructivas y dimensionales de las cadenas de rodillos creo desde un inicio la necesidad de normalizar las transmis enas.
Se ha plant creo desde un inicio la necesidad de normalizar las transmisiones por cadenas. Se ha planteado que los primeros intentos de normalizar las cadenas surge durante una reunión de la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) en 1928. Desde esa época hasta nuestros días la normalización de las transmisiones de cadenas de rodillos ha estado dirigida a establecer una homogeneidad en las dimensiones de las cadenas, aracterizada por relaciones dependientes del paso y el ancho entre las placas interiores.
Las dimensiones de las cadenas han sido diferenciadas en dos serles, reconocidas como la serie Americana, normalizada en ANSI Standard 829. 1—1975, y la serie Europea. En la actualidad ambas series han sido recogidas en la segunda versión de la Norma Internacional ISO 606—1 994 (la primera versión fue aprobada en 6 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 orlginarias 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). En los siguientes gráficos puede ser observado que las desigualdades dimensionales entre ambas series de cadenas solo son significativas en el diámetro del rodillo y el ancho interior para cadenas con pasos de 1 h (38,1 mm)y – (44,45mm). La más notable diferencia generalmente corresponde al mayor diámetro del pasador en la serie 3, lo que garantiza una mayor área resistiva al desgaste, pero
