Transmisiones por cadenas de rodillos.PPT

Geometria y calculo de transmisiones por cadenas

1. Transmisiones por cadenas.
Clasificación.
Componentesdelacadena.
Aplicaciones.
Tiposdelubricación.
Irregularidaddelmovimiento.
Cálculoyselección.
Contenidos del tema:

2. Objetivos del Tema.
Conocer las características
principales de las transmisiones
por cadenas.
Seleccionar y calcular los
componentes básicos de las
transmisiones por cadenas de
rodillos.

3. Dobrovolski, Elementos de
Máquinas. Capitulo de:
Transmisiones por cadenas.
FTP de EM en Mecaweb,
Material Complementario de
Transmisiones por Cadenas.
Bibliografía Básica.

4. ISO 606:2004. Short-pitch
transmission precision roller
chains and chain wheels.
ISO 10823:2004. Guidance on
the selection of roller chain
drives.
Normas ISO.

5. Catálogos técnicos comerciales
de transmisiones por cadenas.
Bibliografía Complementaria.

6. Generalidades de
las Transmisiones
por Cadenas.

7. Esquema básico de transmisión por cadenas
Las transmisiones por cadenas son transmisiones por
engrane y flexibles.La flexibilidad de la cadena se
logra con eslabones unidos por pasadores que permiten
asegurar el engrane de la cadena con las ruedas
dentadas para transmitir el movimiento.

8. Transmisión por cadena.
La transmisión por cadenas de rodillos tiene
una bien ganada posición en el campos de
transmisiones de potencias medias.
Se emplea con éxito en máquinas impresoras,
maquinaria textil, máquinas agrícolas, industria
de la construcción, industria minera y vehículos
automotores.

9. Ventajas
Dimensiones exteriores pequeñas.
Ausencia de deslizamiento.
Alto rendimiento(96-99%).
Pequeña carga sobre los árboles y
rodamientos(no requiere tensado adicional).
Gran capacidad de carga en
diámetros de ruedas pequeños.

10. Ventajas
Fácil desmontaje de la cadena y
ajuste de las ruedas a distancias
fijas pues la longitud de la cadena
es ajustada según cantidad de
eslabones.

11. Pueden ser ruidosas (proporcional a la
velocidad debido al contacto metal-metal).
Exigen lubricación adecuada (cadenas
sin lubricación puede desgastarse 300 veces más rápido que
cadenas lubricadas y pueden reducir su vida útil )
Irregularidad del movimiento
durante el funcionamiento.
Requieren precisa alineación de las
ruedas (las cadenas son rígidas en el plano de los
pasadores)
Desventajas

12. Tipos de transmisión
por cadenas.

13. Tipos de transmisión según la
función de la cadena:
Cadena de carga.
Cadena de tracción
Cadena de transmisión
de potencia.

14. Cadenas diseñadas para
transmitir potencia.
Son cadenas de eslabones
pequeños de precisión (para
reducir cargas dinámicas), con
pasos entre 4 y 63.5 mm.
Los pasadores son resistentes
al desgaste para asegurar una
buena duración.

15. Tipos de cadenas de transmisión.
1) Con eslabones desmontables.
2) Cadenas dentadas o silenciosa
[inverted tooth (silent) chain]
3) Cadenas de rodillo.
4) Cadenas de casquillo.

16. Tipos de cadenas de transmisión.
1) Con eslabones desmontables.

17. •Se recomiendan en velocidades a
1m/s, debido al incremento de las
cargas de impacto por la poca
precisión del paso de los eslabones.
•Habitualmente, son usadas en
condiciones de lubricación y
protección imperfectas.
•Tienen difusión en la construcción
de maquinaria agrícola.
Cadenas de eslabones desmontables.

18. Cadenas dentadas.
•Son muy buenas para
velocidades de
cadenas de 15-25m/s
y grandes cargas.
•Guías centrales en la
cadena se emplean
para asentar
correctamente la
cadena en las ruedas.

19. Cadenas de rodillos y de casquillos

20. Características
de la cadena de
rodillos.

21. Cadena de rodillos (3 hileras)
Rueda (Sprocket) mayor, Catalina
Rueda (Sprocket) menor, Piñón
Transmisión por cadenas de rodillos.

22. Componentes de cadena de rodillos.
Dibujo de eslabones ensamblados
Eslabón sin ensamblar
casquillo
rodillo
pasador
placa exterior
placa interior

23. Componentes de cadena de rodillos.
Pasador
Rodillo (en corte)
Casquillo
Placa
exterior
Placa
interior

24. Cadenas de 2 hileras de rodillos.
Un
Pasador
Rodillo
Placa
exterior
Placa
interior
Dos Placas
exteriores

25. Cadenas de varias hileras de
rodillos.
paso

26. Transmisión por cadenas de rodillos.
10 Hileras de rodillos

27. Extremos de la cadena
Cierre de la cadena

28. Eslabones de cierre de cadenas de rodillos.
Cierres para cantidad par de eslabones

29. Eslabón de cierre de cadenas de rodillos.
Cierre para cantidad impar de eslabones
Son eslabones
débiles, por eso se
recomiendamontar
las cadenas con
una CANTIDAD PAR
DE ESLABONES.

30. Normas de dimensiones de las
cadenas de rodillos.
•Serie Americana: comprende normas
DIN 8188 y ANSI B:29, agrupadas
en la Norma ISO 606 tipo A.
•Serie Europea: comprende normas
DIN 8187 y BS 228, agrupadas en la
Norma ISO 606 tipo B.

31. Lubricación de las
cadenas de
rodillos.

32. Lubricación0,1
1
10
100
4568101216202428324048
Denominación ISO de la cadena
Velocidad de la cadena m/s
Intermitente o Manual
Por Goteo
Inmersión en Aceite
Aceite a Presión
Norma ISO 10823:1996
Tipo de lubricación se orienta
según velocidad de cadena.

33. Lubricación Periódica (intermitente)
Realizada con un cepillo o aceitera, la
lubricación debe ser suficiente para
mantener la cadena húmeda de aceite y
permitir la penetración de lubricante limpio
entre las piezas de la cadena.
Recomendable
para:
V ≤ 1m/s60000
dn
V




34. Lubricación por Goteo
Las gotas se dirigen al espacio entre
placas exterior e interior de los
eslabones con un lubricador de goteo.
Recomendable
para:
V= 1 … 4m/s

35. Lubricación por Inmersión
El ramal inferior de la cadena se mueve
por un depósito de aceite. El nivel de
aceite debe cubrir la cadena en su punto
más bajo estando en funcionamiento
Recomendable
para:
V= 4 … 8m/s

36. Lubricación por chorro de aceite
Se dirige hacia la cadena un suministro
continuo de aceite desde una bomba o
un sistema de lubricación central.
Los chorros de aceite deben estar
alineados con los extremos de las placas
de la cadena y antes de que engrane con
el piñón motriz.
Recomendable para: V 8 … 10m/s

37. Fundamentos del
funcionamiento y
explotación de la
transmisión por
cadenas de rodillos.

38. rue
nd
V
60000
 
   cad min rue r rue
180
V V cos V cos
z

     cad max rue
VV

 Irregularidad del movimiento.
¡ Depende
del número
de dientes
en la rueda
menor !

39. Irregularidad del movimiento0
2
4
6
8
10
12
14
16
610141822263034
Número de dientes en el piñón
(Vmax - Vmin) / Vmed %
19 25

40. Geometría básica de
las transmisiones por
cadenas de rodillos.

41. Geometría básica
z1: Número de dientes del piñón
z2: Número de dientes de la rueda
t : Paso [mm]
d1: Diámetro primitivo de piñón [mm]
d2: Diámetro primitivo de rueda [mm]
da1: Diámetro de cabeza de piñón [mm]
da2: Diámetro de cabeza de rueda [mm]
a: Distancia entre centros [mm]
y: Número de eslabones de la cadena

42. Diámetros primitivos








2,1
2,1
z
180
sen
t
d


43. Diámetros de cabeza






















2,1
2,1
z
180
tan
1
5,0·tda


44. Distancia mínima entre
centros de ruedas mm50..30
2
dd
·2,1a
2a1a
min







a

45. Tensado de cadena con montaje horizontal:
Con cargas de impacto una deflexión de cadena
de 1 –2% del largo del ramal [yc = (0,02…0,01).a]
Con carga suave hasta un 4% [yc = 0,04.a].
yc
Rueda motriz
Ramal de carga (tensado)
Ramal sin carga
(destensado)

46. Tensado de cadena con
montaje vertical.
Recomendable deflexión
de cadena no mayor de
1% del largo del ramal
yc ≤ 0,01.a
yc

47. Cantidad de eslabonesa
tzz
t
azz
y
2
1221
2
2
2












y: tiene que ser número entero y par
Longitud de cadenatyL

48. Fundamentos del cálculo
de transmisiones por
cadenas de rodillos.

49. Deterioros en transmisiones
por cadenas.
•Rotura por fatiga en agujeros de las
placas y en casquillos.
•Resbalamiento entre casquillo y placa en
los sitios de interferencia o rotura de los
remaches.
•Deformación plástica o rotura por
sobrecarga.
•Desgaste de los dientes de las ruedas.
•Desgaste en la articulación.

50. Deterioros en transmisiones
por cadenas.
•Desgaste en la articulación.
Cadena con desgaste apreciable entre pasador y casquillo que
produce un incremento del paso y alargamiento de la cadena.
12,7513,25

51. Deterioros en transmisiones por
cadenas.
¡ El desgaste en la articulación siempre
está presente !.
Provoca el alargamiento de la cadena y
el engrane incorrecto con las ruedas.
Es la base de los criterios
de cálculo y selección.

52. Criterios de cálculo.
Loscálculosdecapacidaddecarga
másusadosson:
1.según la fuerza útilque puede
transmitirse.
2.según la potencia útilque puede
transmitir.
3.según la presión específicaque
puede soportar la articulación.

53. Cálculo de transmisiones por
cadenas.pp
p: Presión en la articulación.
[p]:Presión admisible en la
articulación.

54. MPa
mr·
ek
A
F
p F : Fuerza útil de la cadena (N)
A: Área resistiva de articulación (mm
2
).
K
e: Coeficiente de explotación.
mr: Factor de distribución de carga
entre las hileras de rodillo.

55. re
F
mk
A·[p]
 Para m
r1, cadena de 1 hilerade rodillos.
Para 1 < m
r1,7, cadena de 2 hilerasde rodillos.
Para 1,7 < m
r2,5, cadena de 3 hilerasde rodillos.
Para 2,5 < m
r3, cadena de 4 hilerasde rodillos
¿ Que cantidad de hileras de
rodillos en la cadena?

56. Área resistiva de 1 hilera.
Denominación
ISO
paso Área resistiva
mm
2
mm pulgada
08A 12,7 1/2 44
08B 12,7 1/2 50
10A 15,8755/8 70
10B 15,8755/8 67
12A 19,053/4 105
12B 19,053/4 89
16A 25,4 1 178
16B 25,4 1 210

57. Presión admisible en la articulación.
Rango de
pasos (mm)
[p]enMPasegúnvelocidaddelaruedamenoren
(min
-1
)
<502004006008001000120016002000
12.7 -15.87535.031.528.526.024.022.521.018.516.5
19.05 -25.435.030.026.023.521.019.017.515.0-
31.75 -38.135.029.024.021.018.516.515.0--
44.45 -50.835.026.021.017.515.0----
Presión admisible en las articulaciones de deslizamiento de las cadenas de
rodillos según Norma GOST, en condiciones de Z1=19, u = 3y a / p = 40

58. Presión admisible en la articulación.
1
n5,05,38p 
p 15.875 mm (ISO 10)
35,0
1n16,25,43p 
15.875 mm (ISO 12) p 25.4 mm (ISO 16)
347,0
1n6,22,45p 
25.5mm (ISO 16) p 38.1 mm (ISO 24)
326,0
1
1
28
n
102,44p 






38.1mm (ISO 24) p 50.8 mm (ISO 32)

59. Coeficiente de explotación.reglrhade
KKKKKKK
•Coef. de carga dinámica: kd
•Coef. de longitud de la cadena: ka.
•Coef. de posición de la cadena: kh.
•Coef. por el régimen de trabajo: kr
•Coef. del carácter de la lubricación: kl.
•Coef. por regulación de cadena: kreg.

60. ¿Qué paso de cadena emplear?
3,75mm
4,76mm
6,00mm
12,70mm
25,40mm
31,75mm

61. Recomendación del paso de la
cadena.
n
max
[rpm]
n
lim
[rpm]
Paso de la cadena
[mm]
2500 5000 9.52
1250 3100 12.7
1000 2300 15.875
900 1800 19.05
800 1200 25.4

62. Cálculos para
estimar la duración
esperada con un
desgaste admisible.

63. Evaluación de duración esperada

64. Evaluación de duración esperada
Acherkana
V = velocidad de la cadena (m/s)
p = paso de la cadena [mm]
a = distancia entre centros de ruedas (mm)
F = fuerza útil (N)
Ke = factor de explotación.
Ares = área resistiva de trabajo para una hilera (mm
2
).
lx% = Desgaste de un x % .(aceptable lx% = 3%)
Kc = Factor por tipo de cadenas. Para cadenas de rodillos Kc = 1,2.
KI = Factor por intensidad de desgaste. Para condiciones normales de
lubricación KI = 1, para condiciones anormales de lubricación KI = 0.5 –0.2 3
1
2
rres
e
1Ic
Vpz
az
mA
KF
zKK%lx
4350H








65. Evaluación de duración esperada
La anterior fórmula de duración debe ser
empleada como referencia para valorar las
condiciones de carga, lubricación, velocidad y
parámetros de diseño y su influencia en la vida útil
de las cadenas de transmisión de potencia.
Según el anterior cálculo puede ser afirmado que
una duración mayor de 5000 horases típica de
transmisiones por cadenas con una duración
aceptable y condiciones de explotación ventajosas

66. Metodología para el
cálculo de
transmisiones por
cadenas de rodillos.

67. 1) Selección del número de
dientes en las ruedas
•Prácticamente se ha comprobado que
piñones con número de dientes iguales o
superiores a 19 no producen una
irregularidad del movimiento sustancial.
•Debe evitarse ruedas con número de
dientes pequeños pues aumenta la
intensidad del desgaste en las
articulaciones por ser mayor el ángulo de
fricción y las cargas de impacto.

68. 1) Selección del número de
dientes en las ruedas (cont…)
Número de
dientes en la
rueda z
2
Número de dientes en el piñón z
1
151719212325
25 - - - --1.00
38 2.532.232.001.801.651.52
57 3.803.353.002.712.482.28
76 5.074.474.003.623.303.04
95 6.335.595.004.524.133.80
114 7.606.706.005.434.964.56
Según Renold Chain.

69. 2) Selección del paso
La experiencia demuestra que con menor
paso de cadena más favorables son las
condiciones de funcionamiento, pues
disminuyen las cargas de impacto y las
perdidas por rozamiento.
Son recomendable los pasos de cadenas
pequeños, mucho más cuando existen
exigencias de compacidad, alta velocidad
y suavidad de marcha.

70. ISO 10823-2004
Recomendación del paso de las cadenas serie A en función de la potencia
de diseño y la frecuencia de rotación de un piñón con 19 dientes.

71. Recomendación del paso de la
cadena.
n
max
[rpm]
n
lim
[rpm]
Paso de la cadena
[mm]
2500 5000 9.52
1250 3100 12.7
1000 2300 15.875
900 1800 19.05
800 1200 25.4

72. 3) Verificar velocidad de la cadena
max
11
V
s
m
60000
zpn
V 


Vmax = 12 m/s Dobrovolski
Vmax = 15 -30 m/sReshetov
Vmax = 20 -30 m/sIwis
Vmax = 12 -25 m/sRenold

73. 0,1
1
10
100
4568101216202428324048
Denominación ISO de la cadena
Velocidad de la cadena m/s Intermitente o Manual
Por Goteo
Inmersión en Aceite
Aceite a Presión
Norma ISO 10823:1996
4) Recomendar tipo de lubricación

74. 5)Determinar [p]presión
admisible en la articulación de la
cadena.
6)Completar geometría de la
transmisión (distancias entre
centros, largo de cadena, etc)
7)Evaluar coeficiente de
explotación [Ke], emplear Texto.

75. 8)Determinar la fuerza útil Fen la
cadena.
9)Calcular la cantidad de hileras de
rodillos evaluando el factor de
distribución de carga entre las hileras
de rodillo [m
r].
10)Calcular y valorar la duración
esperada H por desgaste de la cadena.

76. Conclusiones.
•Las cadenas de rodillos
trasmiten altas cargas en
velocidades medias.
•En las ruedas es aconsejable
emplear números de dientes lo
mayor posible y pasos
pequeños.

77. Conclusiones.
•La capacidad de trabajo de las
cadenas de rodillos se
determina a partir del criterio
de presiones admisibles (p<[p] ),
para evitar un desgaste
prematuro en las articulaciones.

78. Conclusiones.
Para aumentar la capacidad de
trabajo de una transmisión se
puede aumentar el número de
hileras de la cadena, aumentar
el paso o mejorar las
condiciones de explotación de la
transmisión.

79. Prob. 1: Calcular una transmisión por
cadena de rodillos con los datos:
•Potencia a trasmitir N = 29,5 Kw
•Velocidad en piñón n1 = 1000 rpm
•Razón de transmisión u = 3
•Posibilidad de regular distancia
entre centros de ruedas.
•Carga suave y moderada
•Montaje horizontal
•1 turno de trabajo al día.