MECANISMOSIntroduccin.Un mecanismo es un dispositivo que
transforma el movimiento producido por un elemento motriz (fuerza
de entrada) en un movimiento deseado de salida (fuerza de salida)
llamado elemento conducido.
Estos elementos mecnicos suelen ir montados sobre los ejes de
transmisin, que son piezas cilndricas sobre las cuales se colocan
los mecanismos.
Existen dos grupos de mecanismos:1. Mecanismos de transmisin del
movimiento.2. Mecanismos de transformacin del movimiento.
En estos mecanismos podemos distinguir tres tipos de
movimiento.1. Movimiento circular o rotatorio, como el que tiene
una rueda.2. Movimiento lineal, es decir, en lnea recta y de forma
continua.3. Movimiento alternativo: Es un movimiento de ida y
vuelta, de vaivn. Como el de un pndulo.Los mecanismos de transmisin
son aquellos
Los mecanismos de transmisin son aquellos en los que el elemento
motriz (o de entrada) y el elemento conducido (o de salida) tienen
el mismo tipo de movimiento.Los mecanismos de transformacin son
aquellos en los que el elemento motriz y el conducido tienen
distinto tipo de movimiento.
Mecanismos de transmisin del movimientoComo su nombre indica,
transmiten el movimiento desde un punto hasta otro distinto, siendo
en ambos casos el mismo tipo de movimiento. Tenemos, a su vez, dos
tipos:1. Mecanismos de transmisin lineal: en este caso, el elemento
de entrada y el de salida tienen movimiento lineal.2. Mecanismos de
transmisin circular: en este caso, el elemento de entrada y el de
salida tienen movimiento circular.
Tipos:a) Palanca: Mecanismo de transmisin lineal.b) Sistema de
poleas: Mecanismo de transmisin lineal.c) Sistema de poleas con
correa. Mecanismo de transmisin circular.d) Sistema de ruedas de
friccin: Mecanismo de transmisin circular.e) Sistema de engranajes:
Mecanismo de transmisin circular.
Palanca
Es un sistema de transmisin lineal. La palanca es una barra
rgida que gira en torno a un punto de apoyo o articulacin. Es un
punto de la barra se aplica una fuerza F con el fin de vencer una
resistencia R.
La ley de la palanca dice: Una palanca est en equilibrio cuando
el producto de la fuerza F, por su distancia d, al punto de apoyo
es igual al producto de la resistencia R por su distancia r, al
punto de apoyo.Fd = Rr
Hay tres tipos de palanca segn donde se encuentre el punto de
apoyo, la fuerza F y la resistencia R.
Sistemas de poleas
Una polea es una rueda con una ranura que gira alrededor de un
eje por la que se hace pasar una cuerda que permite vencer una
resistencia R de forma cmoda aplicando una fuerza F. De este modo
podemos elevar pesos hasta cierta altura. Es un sistema de
transmisin lineal, pues el movimiento de entrada y salida es
lineal.
Tenemos tres casos:
a) Polea fija:La polea fija, como su nombre indica consta de una
sola polea fija a algn lugar. La fuerza F que debo aplicar para
vencer una resistencia R es tal que:
Fuerza = Resistencia
b) Polea mvilEs un conjunto de dos poleas, una de las cuales es
fija y la otra mvil. En una polea mvil la fuerza F que debo hacer
para vencer una resistencia R se reduce a la mitad. Por ello, este
tipo de poleas permite elevar ms peso con menos esfuerzo.
c) PolipastoEs un tipo de polea mvil con un nmero par de poleas,
la mitad son fijas y la otra mitad son mviles. En un polipasto, si
quiero vencer una resistencia R debo hacer una fuerza mucho menor,
de modo que donde n es el nmero de poleas mviles.
Sistemas de poleas con correa.Se trata de dos ruedas situadas a
cierta distancia, que giran a la vez por efecto de una correa. Las
correas suelen ser cintas de cuero flexibles y resistentes.
Segn el tamao de las poleas tenemos dos tipos:
1. Sistema reductor de velocidad: En este caso, la velocidad de
la polea conducida (o de salida) es menor que la velocidad de la
polea motriz (o de salida). Esto se debe a que la polea conducida
es mayor que la polea motriz.
2. Sistema multiplicador de velocidad: En este caso, la
velocidad de la polea conducida es mayor que la velocidad de la
polea motriz. Esto se debe a que la polea conducida es menor que la
polea motriz.
Transmisin por engranajes
Los engranajes son ruedas dentadas que encajan entre s, de modo
que, unas ruedas transmiten el movimiento circular a las
siguientes.El tamao de los dientes de todos los engranajes debe ser
igual.Los engranajes giran de modo que, los ms pequeos giran a
mayor velocidad, de modo similar al caso del sistema de poleas con
correa. En este caso, en lugar de tener en cuenta el dimetro de la
polea, se tienen en cuenta el nmero de dientes de cada rueda.
En el siguiente dibujo: Supongamos que, en este caso, la rueda
mayor es la rueda motriz (entrada) y la rueda conducida es la
menor. En este caso:
La rueda de entrada tiene 20 dientes. (Z1= 20). La rueda de
salida tiene 10 dientes. (Z2= 10).
Se puede intuir que la rueda conducida, que tiene la mitad de
dientes que la motriz, girar al doble de velocidad.Se puede
calcular las velocidades de los engranajes a partir de los tamaos
de las mismas.
n1Z1 = n2Z2
Siendo:n1 = velocidad del engranaje de entradan2 = velocidad del
engranaje de salidaZ1 = nmero de dientes del engranaje de entradaZ2
= nmero de dientes del engranaje de salida
Tren de sistema de poleas y engranajes
Un tren de un sistema de poleas con correa consiste en la
combinacin de ms de dos poleas.
La rueda de entrada del sistema de poleas es la motriz 1 y la
rueda de salida es la conducida 3.
Se puede observar el movimiento circular se va reduciendo ms a
medida que aadimos ms poleas y ms correas.
n1 = velocidad de la polea motriz 1n2 = velocidad de la polea
conducida 1 = velocidad de la polea motriz 2n3 = velocidad de la
polea conducida 2 =velocidad de la polea motriz 3n4 = velocidad de
la polea conducida 3
La relacin de transmisin del sistema es:
i = n4/ n1
Engranajes con cadena
Este sistema de transmisin consiste en dos ruedas dentadas de
ejes paralelos, situadas a cierta distancia la una de la otra, y
que giran a la vez por efecto de una cadena que engrana a ambas. Es
el mecanismo que emplean las bicicletas. La relacin de transmisin
se calcula como en el caso de los engranajes.
Tornillo sinfn
Se trata de un tornillo que se engrana a una rueda dentada, cuyo
eje es perpendicular al eje del tornillo. Por cada vuelta del
tornillo sinfn acoplado al eje motriz, la rueda dentada acoplada al
eje de arrastre gira un diente.
Este sistema tiene una relacin de transmisin muy baja, es decir,
es un excelente reductor de velocidad. El elemento motriz es el
tornillo y el elemento conducido es la rueda dentada.
Si la rueda de salida tiene Z dientes, la relacin de transmisin
de este sistema se calcula como:
i = 1/ Z
Cadenas
Las Cadenas de transmisin siguen siendo un elemento fundamental
en el diseo y construccin de maquinaria, equipamiento y vehculos
para la industria. De su adecuado uso y mantenimiento dependen
millones de instalaciones en todo el mundo.Una cadena es un
componente confiable de una mquina, que transmite energa por medio
de fuerzas extensibles.Se utiliza sobre todo para la transmisin y
transporte de energa en los sistemas mecnicos. La funcin y las
aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa.
CLASIFICACIN DE LAS CADENASA. Por el material utilizado en su
composicin:1. Cadena de hierro fundido.2. Cadena de acero de
molde.3. Cadena forjada.4. Cadena de acero.5. Cadena plstica.
B. Por sus aplicaciones:1. Cadena de la transmisin de energa.2.
Cadena pequea del transportador de paso largo.3. Cadena del
transportador de precisin.4. Cadena superior.5. Cadena de flujo.6.
Cadena grande del transportador de paso largo.
Los cinco ltimos se utilizan para el transporte de carga y
potencia.
PARTES DE UNA CADENA
Funciones de las piezas de cadenaPlaca exterior e interiorLa
placa es un componente que soporta la tensin que se ejerce en la
cadena. Generalmente estn sometidas a cargas de fatiga y acompaado
a veces por fuerzas de choque. Por lo tanto debe tener gran fuerza
extensible esttica, soportar fuerzas dinmicas de las cargas de
choque y soportar condiciones ambientales como: corrosin, abrasin,
etc.PasadorEl pasador est sometido flexiones transmitidas por la
placa. Acta junto al casquillo como arco de contacto de los dientes
del pin, cuando las flexiones de la cadena se ejercen durante el
contacto con el pin. Por lo tanto, debe soportar toda la fuerza de
transmisin, resistencia a la flexin, y tambin deben tener
suficiente resistencia contra fuerzas de choque.CasquilloEl
casquillo es de estructura slida y se rectifican si son curvados,
con el resultado que da una base cilndrica perfecta para el
rodillo. Esta caracterstica maximiza la duracin del rodillo en
condiciones de alta velocidad y da una seguridad ms consistente de
la placa interior sobre el casquillo.RodilloEl rodillo est sometido
a cargas de impacto cuando est en contacto con los dientes del
pin.Adems, la superficie interna del rodillo constituye una pieza
del cojinete junto con la superficie externa del buje cuando el
rodillo rota en el carril. Por lo tanto, debe ser resistente al
desgaste y todava tener fuerza contra choque, fatiga y
compresin.
Eleccin de una cadenaLa eleccin de la cadena deber tener en
cuenta factores como: Potencia a transmitir, velocidad, distancia
entre ejes, % del tiempo a carga mxima de trabajo, Factor de
Servicio, dimetros coronas, variaciones bruscas de potencia o
frenados, ambiente de trabajo (temperatura, suciedad, etc.)
actualmente ya se cuentan con tablas donde se puede consultar toda
esta informacin para realizar una correcta eleccin de cadena
dependiendo de su aplicacin.Ventajas y desventajasLas mquinas de
transmisin de energa en gran parte utilizan cadenas, engranajes o
correas. La siguiente tabla proporciona una comparacin de
ellas.
Representacin de las cadenasLas cadenas tienen especial
aplicacin en mecanismos donde los ejes de giro de las dos ruedas
dentadas estn muy separados y el tamao de las ruedas dentadas debe
ser pequeo.
Rueda dentada y cadena de rodillosTodas las cadenas articuladas
constan de:a. Las mallasb. Los bulones o elementos de
articulacin.
Tipos de cadenas
Cadenas modos de fallas Fatiga de las placas de eslabn. Impacto
de los rodillos al engranar. Abrasin entre pernos de cada eslabn y
sus bujes.Cadenas limitaciones Cantidad mnima dientes Catarina 17,
Salvo que la del impulsor sea < 100 rpm. Cantidad mxima de
dientes 120. Relacin de velocidad mxima: 7. Distancia entre
centros: 30 a 50 pasos. Longitud de la cadena debe ser mltiplo
entero del paso, preferiblemente par.Lubricacin de cadenasMtodo de
lubricacin Tipo A: Manual o por goteo Manual: brocha saturada o
canal vertedor, c/8 horas. Goteo: alimentacin directa Tipo B: De
bao o con disco Bao: sumergida Disco: levanta el aceite Tipo C: Con
chorro de aceite Bomba inyecta flujo continuo
Frmulas de cadenasLargo de cadena (en pasos de cadena)
Distancia entre centros
Dimetro de la Catarina
La longitud aproximada es:
Angulo de contacto Catarina menor >120
DETERMINACION DE LA VELOCIDADEn unidades mtricas
Dnde: Vm: velocidad lineal de la cadena en metros por minuto. D:
Dimetro primitivo del pin en centmetros. N: nmero de revoluciones
del pin. P: paso de la cadena en centmetros. Zt: nmero de dientes
del pin.
Determinacin de la potenciaUnidades mtricas:
cv: potencia en caballos de vapor Kr=17 para cadenas de paso
pequeo (40 a 240). Kr= 3,4 para cadenas de 41. Kr=29 para cadenas
de paso pequeo (25 y 35)
Catarinas o SprocketsDe forma tcnica los sprockets o ruedas
dentadas para trasmisiones por cadenas se pueden clasificar en dos
tipos, las sprockets comerciales y sprockets de precisin. Cuando
las velocidades son moderadas se pueden usar sprockets comerciales,
pero cuando la velocidad es alta combinada, con altas cargas se
recomienda usar sprockets de precisin. Los sprockets, incluyen
caractersticas geomtricas que permiten establecer formas comunes de
sprockets, ellas son:
Con cubo desmontable slida o partida (Tipo D)
En el proceso de diseo de un sistema de trasmisin por cadena, se
deben tener en cuenta las siguientes recomendaciones relacionadas
con las sprockets: Cando las velocidades son superiores a 500 rpm y
se usan sprockets de menos de 25 dientes, se recomienda usar
materiales resistentes al desgaste para construir las ruedas.
Cuando se usa la sprocket o rueda mayor con un nmero de dientes
mayor a 128 ms de 8 veces, el nmero de dientes de la sprocket o
rueda menor, se recomienda de ser posible hacer la reduccin en dos
o ms pasos.La distancia entre centros debe cumplir las siguientes
recomendaciones: La distancia entre centros no debe ser menor a 30
veces el paso. La distancia entre centros no debe ser mayor a 50
veces el paso.
Mecanismos de tensin.En los sistemas de trasmisin por cadenas no
se suelen emplear mecanismos de tensin, dado que las cadenas no son
elementos flexibles, pero en algunas ocasiones especiales, se
suelen emplear algunos mecanismos para brindar una adecuada tensin
y evitar que la cadena se descarrile, en casos donde se presente
alguna vibracin u oscilacin de la cadena.
Algunos de los mecanismos empleados para tensar las cadenas son:
Ruedas tensoras. Patines guas Tensores hidrulicosRuedas tensoras:
estas ruedas se ubican en el lado flojo de la cadena y se desplazan
de forma tal que tensen un poco la cadena, en algunos casos
incluyen muelles para absorber alguna oscilacin de la cadena.
Tensores hidrulicos: se disean en sistemas de alta capacidad y
donde se requiere un tensado ms preciso.
Patines guas: simplemente son guas de algn material blando que
permite tensar un poco la cadena, la gua en su movimiento y no
influye en su desgaste.
Ruedas de tensin: estas ruedas de ltima tecnologa se deforman y
se introducen entre el lado tenso y el flujo de la correa,
generando una deformacin general e incluyendo el efecto de tensado
de la cadena.
Bandas GeneralidadesLas correas son elementos de transmisin de
potencia, de constitucin flexible, que se acoplan sobre poleas que
son solidarias a ejes con el objeto de transmitir pares de giro. Su
naturaleza flexible va a permitir que su fabricacin se realice con
una cierta incertidumbre mecnica que puede ser asumida,
posteriormente, en su montaje.La correa de transmisin trabaja por
rozamiento con la polea sobre la que va montada. Este hecho, junto
a su naturaleza flexible, confiere a las correas una funcin de
"fusibles" dentro de las transmisiones, dado que se comportan como
amortiguador, reduciendo el efecto de las vibraciones que puedan
transmitirse entre los ejes de la transmisin.En general, el empleo
de correas en las transmisiones resulta una opcin ms barata, pero
como contrapartida, este tipo de elementos no pueden garantizar una
relacin de transmisin siempre constante entre ejes, dado que pueden
originarse pequeos deslizamiento de la correa sobre la canaladura
de la polea, debido, por ejemplo, a que el tensado inicial no se ha
hecho correctamente, o en todo caso, producido por el desgaste con
las horas de funcionamiento.
Parmetros geomtricos:
a Distancia entre centrosd1 Dimetro polea menord2 Dimetro polea
mayor1 ngulo de contacto polea menor2 ngulo de contacto polea
mayorCaractersticas:
Ventajas Posibilidad de unir el rbol conductor al conducido a
distancias relativamente grandes Funcionamiento suave, sin choques
y silencioso Facilidad de ser empleada como un fusible mecnico
Diseo sencillo, sin crter ni lubricacin Costo inicial de adquisicin
o produccin relativamente bajo Transmisin de potencia a altas
velocidades
Desventajas Grandes dimensiones exteriores Inconstancia de la
relacin de transmisin cinemtica debido al deslizamiento elstico
Grandes cargas sobre los rboles y apoyos Variacin del coeficiente
de rozamiento Vida til de la correa relativamente baja
Clasificacin:
Correa abierta Correa cruzada Correa semicruzada Con tensor de
rodillo exterior Con tensor de rodillo interior Con mltiples
poleas
Tipos de bandas o correas
Bandas DentadasLas bandas dentadas moldeadas son la mejor y ms
rentable alternativa para la transmisin de potencia con banda en V.
El diseo de las ranuras moldeadas ofrece una disipacin inmediata
del calor generado durante la operacin de las transmisiones, pueden
circular con facilidad sobre poleas de dimetros pequeos, y ofrecen
mayor vida til que las bandas tradicionales de la
competencia.Bandas LisasCumplen con los requerimientos de todas las
transmisiones con bandas en V de servicio ligero.Estas bandas
pueden operar a velocidades muy altas: ms de 10,000 revoluciones
por minuto. Son capaces de brindar una transmisin de potencia de
alta velocidad confiable y a bajo costo.Micro-VEl funcionamiento de
las bandasMicro-Vde Gates supera otras bandas con bordes en V, dado
que las costillas de la banda son ms cortas. Esta caracterstica de
su diseo proporciona a las bandasMicro-Vmayor flexibilidad,
reduciendo la acumulacin de calor y permitiendo que operen a altas
velocidades en poleas de dimetro menor.El diseo de las costillas
truncadas es exclusivo de Gates, siendo sta una de las razones por
las que la banda ofrece hasta un 80% de mayor capacidad de
transmisin de potencia que lo especificado por la RMA (Asociacin de
Fabricantes de Productos de Hule); lo que se traduce en una mayor
duracin.Dos ventajas adicionales del perfil truncado: La banda No
llega al fondo de la polea Puede tolerar mejor los desechos que se
acumulen en el fondo de la ranura de la polea.Las bandasMicro-Vde
Gates, son extremadamente uniformes y silenciosas en su operacin y
altamente resistentes a grasas y aceites, temperatura y otras
condiciones adversas de funcionamiento.Bandas SincrnicasUsadas para
los sistemas de transmisin de potencia que utilizan bandas
dentadas, que se engranan con poleas dentadas o catarinas, tambin
se les conoce como Gilmer o de tiempo.
Bandas EspecialesSon bandas para la transmisin de Velocidad y
Potencia donde especficamente existen condiciones limitadas de
espacio o se requiere de una caracterstica particular.Su utilizacin
es propia de donde se les requiere, por lo que su campo de
aplicacin puede ser muy amplio.Tipos de bandas especiales:
BandasPlanas:SpeedFlex, TubeWinder, PowerCord. Son bandas para la
transmisin de alta velocidad y moderada potencia; son resistentes
al calor y al aceite.Se componen de una o ms capas de hule y varias
lonas, dependiendo de la carga y velocidad Confin:son bandas de
extremos abiertos (por metro), sea banda en V o Sncrona, para
transmitir velocidad y potencia o posicionar cuerpos.
Se pueden utilizar en tramos abiertos o bien unirse mediante
grapas (clamps), especialmente en transmisiones con distancias
entre centros muy considerables. Bandas redondas:son productos de
forma redonda, en diferentes dimetros, para la transmisin de
velocidad y Potencia entre ms puntos, que tiene un cambio en la
posicin de alguno de los ejes.
Doble V:es una banda que simula estar en V por ambos lados,
anverso y reverso, comnmente utilizadas para la transmisin de
Potencia y Velocidad en una transmisin en serpentn.ChumacerasCasi
toda mquina industrial pesada utiliza algn tipo de chumaceras de
pelcula fluida para soportar el peso del eje y controlar el
movimiento causado por las fuerzas desbalanceadas, fuerzas
aerodinmicas y excitaciones externas de los sellos y acoples. Las
dos principales ventajas de las chumaceras de pelcula fluida sobre
los cojinetes de elementos rodantes son su superior capacidad para
absorber energa, para amortiguar vibraciones y su longevidad debido
a la ausencia de esfuerzos de contacto rodante. La amortiguacin es
muy importante en muchos tipos de mquinas rotativas donde las
chumaceras de pelcula fluida son a menudo la principal fuente de
absorcin de energa necesaria para controlar las vibraciones. Estas
chumaceras tambin juegan un papel importante para determinar la
estabilidad rotodinmica, convirtiendo su seleccin y aplicacin en un
paso crucial en el desarrollo de sistemas de rotor
chumaceras.Informacin requerida para realizar el anlisis de una
chumacera
a.Dimensiones geomtricas: longitud axial, dimetro del eje,
orientacin de la carga, holgura de la chumacera (Cb), holgura de
los dados (Cp), descentre del pivote, arco del dado, precarga (La
precarga del dado es la cantidad de convergencia y divergencia que
se genera dentro de la pelcula de aceite a travs de la geometra del
dado)b. Cargas en las chumacerasc. Propiedades del lubricante:
viscosidad, densidad, calor especfico, conductividad
trmicaResultados del anlisis de la chumacera1.Coeficientes de
rigidez y amortiguacin2. Temperatura promedia de la pelcula3.
Temperatura mxima de la pelcula4. Nmero de Reynods5. Nmero de
Sommerfeld6. Mnimo espesor de pelcula7. Excentricidad de operacin8.
ngulo de atitud o equilibrio9. Prdidas de potencia10. Rata de flujo
de aceite11. Viscosidad promedio/total
Tipos de chumaceras
CHUMACERA RADIAL PLANAEste es el diseo ms comn de chumacera
radial, donde el eje esta totalmente encerrado por una cubierta
cilndrica plana. No hay precarga porque la superficie de la
chumacera es concntrica con la superficie del eje. Estas chumaceras
tienen la ms alta cupla cruzada de todas las chumaceras, por lo que
es el diseo ms desestabilizante rotodinmicamente; son adecuadas
para ejes de baja velocidad altamente cargados los cuales no estn
sometidos a Inestabilidad rotodinmica. Las ventajas son su bajo
costo y fcil fabricacin. Algunos ejemplos incluyen las chumaceras
de cigeales de automotores, turbomaquinaria altamente cargada y
muchas otras aplicaciones.
CHUMACERAS CON RANURAS AXIALESLa chumacera con ranuras axiales
es similar a la chumacera plana, pero con dos o ms ranuras
adicionales para el suministro de aceite. Igual a la chumacera
plana, no hay precarga y tiene una alta tendencia a la
inestabilidad. Las ventajas son su bajo costo y fcil fabricacin.
Estas chumaceras son muy comunes en muchos tipos de maquinaria
comercial incluyendo turbinas, generadores, motores, bombas y
compresores.
CHUMACERAS ELIPTICAS (TIPO LIMON)Las chumaceras elpticas o de
dimetro tipo limn son una variacin de las chumaceras de ranuras
donde la holgura se reduce en la direccin vertical para producir
precarga y mejorar la estabilidad. Sin embargo, esta chumacera aun
genera esfuerzos de cupla cruzada, los cuales contribuyen a
inestabilidad y no siempre es suficiente para eliminar el giro del
rotor. Las chumaceras elpticas relativamente son de bajo costo y de
fcil fabricacin. Se pueden fabricar maquinando el perfil circular
usando calzas insertadas en la junta horizontal; luego se retiran
las calzas y se reensambla la chumacera obteniendo una holgura
vertical reducida con el eje. Estas chumaceras se utilizan en
maquinaria pesada que requiere buenas caractersticas de
estabilidad.
CHUMACERAS DE LOBULOS MULTIPLESLas chumaceras de lbulos mltiples
que son maquinadas con dimetros mayores que la tolerancia diametral
del eje, creando una precarga. Esto produce un efecto de
estabilizacin sobre el eje y puede aumentar la capacidad de carga.
Sin embargo, tambin puede consumir ms potencia debido a la
precarga. Estas chumaceras pueden ser bidireccionales o
unidireccionales, dependiendo de si los lbulos tienen simetra
(desfase de 0.5) o simetra (desfase >0.5). Las chumaceras de
lbulos mltiples son costosas y difciles de maquinar debido a las
operaciones de precisin en el maquinado que se requieren. Comnmente
se usan en mquinas pequeas, de alta velocidad que requieren alta
capacidad de carga o alta estabilidad.
CHUMACERAS DE DIQUE DE PRESION
La chumacera de ranura de presin es una chumacera de geometra
fija muy til para mejorar la estabilidad rotodinmica. Se fresa una
especie de bolsillo en la mitad superior (no cargada) de la
chumacera el cual termina en un borde abrupto o dique. All se crea
un pico de presin debido a los efectos de inercia del fluido. Este
pico de presin ejerce una carga hacia abajo sobre el eje, forzndolo
a una mayor excentricidad la que inherentemente mejora la
estabilidad debido a la asimetra que se induce en la rigidez y
amortiguacin. Estas chumaceras producen relativamente altas
perdidas de potencia debido a la carga que generan. No son
adecuadas para aplicaciones donde hay cambios en la direccin de la
carga porque la mitad superior est maquinada con el dique.
CHUMACERAS DE DADOS PIVOTADOS
La chumacera de dados pivotados es el diseo ms recomendado
universalmente para maquinaria que requiere mxima estabilidad
rotodinmica. Consecuentemente se ha convertido en la norma con la
cual se comparan otras chumaceras radiales. La alta estabilidad
rotodinmica viene por la reduccin de la rigidez cruzada que ocurre
cuando los dados estn libres de oscilar sobre sus puntos de pivote
individuales. Esto atena las fuerzas tangenciales desestabilizantes
del aceite que pueden inducir vibraciones subsincrnicas
catastrficas en mquinas equipadas con chumaceras de geometra fija
convencional. Las chumaceras de dados pivotados se utilizan en
mquinas con rangos desde baja velocidad hasta altas velocidades,
tales como turbocargadores y compresores, hasta equipos muy grandes
como turbinas de vapor y generadores.
En la chumacera de pivote curvo, los dados pueden pivotar
solamente alrededor de una coordenada axial, mientras que la de
pivote esfrico puede pivotar alrededor de ambas coordenadas tanto
axial como tangencial. Este grado de libertad adicional en el diseo
de pivote esfrico ofrece la ventaja de permitir cierto
desalineamiento del eje. El pivote esfrico tambin tiende a durar ms
que el pivote curvo porque la superficie de contacto tiene una
menor unidad de carga que la lnea de contacto del pivote curvo y el
movimiento de deslizamiento entre la bola y la cavidad del dado
ayuda a evitar desgaste por friccin. Igual que la chumacera de
geometra fija, hay una capa delgada de babbitt (de 0.002" a 0.005")
aplicada a la superficie de la chumacera para proteger el eje.
CHUMACERAS DE EPUJE AXIAL
Las chumaceras de empuje axial tienen como funcin en los equipos
rotatorios, soportar el empuje generado por las fuerzas dinmicas
del fluido (lquido o gas) en la direccin del eje.
Factores de diseo de chumaceras de empuje de temperatura
reducida para aplicaciones de alta velocidad y alta carga: Pivote
descentrado para aumento de la capacidad de carga. Dados de Cromo -
cobre (ampcoloy) para una mayor disipacin de calor. Barras de
dispersin de suministro de aceite para una mayor efectividad del
aceite fro de entrada. Drenaje abierto para permitir que el aceite
caliente salga fcilmente de la caja de la chumacera reduciendo as
las prdidas por turbulencia. El diseo de eslabones de nivelacin
permite auto nivelacin de cada dado para una ptima distribucin de
la carga.
Cuas
Las cuas se usan para evitar el movimiento relativo entre una
flecha y elementos de mquinas tales como engranes, poleas, ruedas
dentadas, levas, palancas, volantes, impulsores, etc. Hay muchas
clases de cuas (algunas de las cuales se han estandarizado) para
diferentes necesidades de diseo. El tipo particular de cua
especificada depender de la magnitud del par de torsin transmitido,
del tipo de carga (estable, variable u oscilatoria), ajuste
requerido, esfuerzo limitante en la flecha y costo. En la Figura se
muestran diferentes tipos de conexiones con cuas.
De los tipos de cuas mostradosen esta figura, las cuas ms
comunes de usar son la cua cuadrada, la cua cnica y la cua
Woodruff.Tipos de cuas
Cua cuadrada estndar:La cua cuadrada es quiz el tipo de cua ms
comnmente usado donde la dimensin W es igual a la cuarta parte del
dimetro de la flecha.Cua estndar plana:La cua estndar plana se usa
para el caso de que el cubo del engrane, polea, etc.Cua Woodruff:La
cua Woodruff se emplea para trabajos de servicio ligero, debido a
lo profundo del cuero, hace que la flecha se debilite pero tiene la
ventaja de fcil alineacin por s sola con el cubo, debido a la
libertad que tiene de girar dentro del cuero semicircular. Se usa
mucho en la industria automotriz y en mquinas herramientas.Este
tipo de cua tiene las ventajas siguientes:(1) No se voltea debido a
lo profundo del cuero(2) Se ajusta a s mismo fcilmente para
aparearse al cubo, esto debido a su facilidad de giro libre dentro
del cuero(3) Su uso puede adaptarse para ajuste de flechas ahusadas
en cubos.Cuas para servicio pesado:Son cuas para servicio pesado la
cua Nordberg, la cua Kennedy, la cua Lewis y la cua BarthLa cua
Nordberg (Nordberg Manufacturing Company):Es una cua tipo perno o
pasador disponible en formas tanto recta como ahusada. Para
servicio pesado se usa la forma ahusada. La cua se introduce en un
agujero rimado colocado al final de la flecha. Al igual que col el
perno ahusado Morse, la mitad del dimetro del perno queda
localizado en la flecha, y la otra mitad en el cubo.
La cua lengeta:
Se usa cuando es necesario que el cubo tenga movimiento axial a
lo largo de la flecha y para prevenir cualquier rotacin entre la
flecha y el cubo. La cua podr estar atornillada a la flecha con
cierto ajuste de rotacin libre en el cubo o permanecer en el cubo
con cieno ajuste de rotacin libre en la flecha.