Diseño de elementos de máquinas: cuñas, acoplamientos, transmisiones y lubricación
1. Cuñas ahusadas
Las cuñas inclinadas se diseñan para insertarse desde el extremo del eje, cuando el cubo ya está en su posición; no para que se instale primero la cuña, y después se deslice el cubo a su posición, sobre la cuña, como en el paso de las cuñas paralelas. La inclinación se da, cuando menos, en la longitud del cubo, y la altura H, medida en el extremo del cubo, es la misma que para la cuña paralela.
2. Estrías o ranuras
Se puede decir que las estrías son una serie de cuñas axiales, maquinadas en un eje, con sus correspondientes ranuras maquinadas en el barreno de la parte acoplada (engranaje, polea y catalina, entre otros). Las estrías ejercen la misma función que una cuña, transmitiendo par torsional del eje al momento acoplado. Son muchas las ventajas de las estrías sobre las cuñas. Debido a que suelen usarse cuatro estrías o más, en comparación con una o dos de las cuñas, el resultado es una transferencia más uniforme del par torsional, con menor carga sobre determinada parte de la interfaz eje/cubo. Las estrías están integradas al eje, por lo que no puede haber movimiento relativo, como sí lo hay entre una cuña y el eje.
3. Prisioneros
Es un tornillo que se introduce radialmente en un cubo, para descansar en la superficie exterior de un eje. La punta del prisionero es plana, ovalada, cónica, ahuecada o con alguna forma patentada. Oprime al eje o penetra un poco en su superficie. Así, el prisionero transmite el par torsional por fricción entre su punta y el eje, o por la resistencia de su material al corte. La capacidad de transmisión de par torsional es algo variable y depende de la dureza del material del eje y la fuerza de sujeción que se produce al instalar el tornillo. Además, el tornillo se puede aflojar durante el funcionamiento a causa de la vibración.
4. Coples rígidos y flexibles
Los acoplamientos rígidos se diseñan para unir firmemente dos ejes entre sí. Solo se deben usar cuando el alineamiento de los dos ejes se pueda mantener con mucha exactitud, no solo en el momento de instalación, sino también durante el funcionamiento de las máquinas.
Los acoplamientos flexibles se diseñan para transmitir par torsional uniformemente, y al mismo tiempo permitir cierto deslizamiento axial, radial y angular. En consecuencia, no se desarrollan esfuerzos axiales o flexionantes apreciables en el eje.
5. Juntas universales
Cuando una aplicación necesita adaptarse a deslizamientos entre ejes acoplados, y el deslizamiento es mayor que los tres grados que suelen permitir los acoplamientos flexibles, se usa con frecuencia una junta universal. Las juntas universales sencillas tienen la desventaja de que la velocidad de giro del eje de salida no es uniforme en relación con la del eje de entrada.
6. Sellos o empaques. Parámetros de elección
- La naturaleza de los fluidos que serán contenidos o excluidos.
- Las presiones de ambos lados del sello.
- La naturaleza de todo movimiento relativo entre el sello y los componentes acoplados.
- Las temperaturas en todas las partes del sistema de sello.
7. Impulsor de banda en V. Factores de generación de tensión
A) La fuerza de tensión en la banda, máxima en su lado tenso.
B) La flexión de la banda en torno a las poleas, máxima en el lado tenso de banda, en torno a la polea menor.
C) Las fuerzas centrífugas producidas cuando la banda se mueve alrededor de las poleas.
El esfuerzo total máximo se presenta donde la banda entra a la polea menor, y donde el esfuerzo de flexión es mayor. Por lo anterior, existen diámetros de polea mínimos recomendados para las bandas normales. El uso de poleas menores reduce de forma drástica la duración de las bandas.
8. Impulsores de cadena de rodillos. Parámetros de diseño
- La cantidad mínima de dientes en una catalina debe ser 17, a menos que el impulsor funcione a una velocidad menor que 100 r.p.m.
- La relación de velocidades máxima debe ser 7.0, aunque son posibles relaciones mayores. Se pueden emplear dos o más etapas para obtener relaciones mayores.
- La distancia entre centros entre los ejes de catalina debe ser de 30 a 50 pasos de cadena.
- En el caso normal, la catalina mayor no debe tener más de 120 dientes.
- El arreglo preferido en una transmisión por cadena es con la línea central de los ejes horizontal, y con el lado tenso en la parte superior.
- La longitud de la cadena debe ser un múltiplo entero del paso, y se recomienda tener un número par de pasos. La distancia entre centros debe ser ajustable para adaptarse a la longitud de la cadena, a las tolerancias y al desgaste. Debe evitarse un colgamiento excesivo del lado flojo, en especial en transmisiones que no sean horizontales.
9. Lubricación de impulsores de cadena
Tipo A. Lubricación manual o por goteo
Para lubricación manual, el aceite se aplica en forma copiosa con una brocha o un canalón con vertedor, al menos una vez cada 8 h de funcionamiento. Para lubricación por goteo, el aceite alimenta directamente a las placas de eslabón de cada hilera de la cadena.
Tipo B. Lubricación de baño o con disco
La cubierta de la cadena contiene aceite en el que se sumerge la cadena de forma continua. También se puede fijar un disco lanzador a uno de los ejes, para que levante el aceite hasta un canal, arriba de la cadena inferior. Entonces, el canal entrega una corriente de aceite a la cadena, así, la cadena misma no necesita sumergirse en el aceite.
Tipo C. Lubricación con ahorro de aceite
Una bomba de aceite envía un flujo continuo en la parte inferior de la cadena.