transmisiones flexibles Correas

Apuntes mecanismos: transmisiones flexibles (correas)

1. INTRODUCCIÓN

Las correas son elementos flexibles que se pueden utilizar para transmitir potencia entre dos ejes paralelos o cruzados a cierta distancia, cuando no se necesita mantener una relación de velocidades exacta entre los dos ejes. En la mayor parte de las transmisiones por correas la pérdida de potencia debida a deslizamiento y arrastre son de un 3 a un 5 por ciento. El diseño de una correa implica la selección de la correa adecuada – sección, longitud, material, etc.. - para transmitir una determinada potencia en ciertas condiciones de espacio y funcionamiento. La carga de una correa es dinámica con las siguientes características:

Esta continuamente siendo tensada y flectada cuando pasa por las poleas. A consecuencia de esto, la porción no tensada vibra continuamente sometiendo cada sección a fatiga. El resbalamiento produce fuerzas de cizalladura produciendo desgaste Absorbe las vibraciones de torsión de los ejes.

Las correas se seleccionan con base en información suministrada por los fabricantes en forma de ábacos y tablas

1. TIPOS DE CORREAS

a) Correas redondas: Las correas redondas o de sección circular, son usualmente fabricadas de caucho sólido o caucho con cuerdas. Estas correas son normalmente hechas para cargas relativamente livianas, tales como, maquinas de coser y proyectores de cine. Sin embargo, también hay correas redondas más grandes usadas en diversos equipos agrícolas.

b) Correas planas: Las correas planas son fabricadas comúnmente de cuero, caucho con tela o caucho con cuerdas. Requieren poleas con un abultamiento central para ayudar a que la correa se tense en la polea. Sus aplicaciones más comunes son en transmisiones donde se requiere transmitir potencia a cierta distancia, y la posición relativa entre los ejes puede sufrir pequeñas variaciones. Son usadas en cintas transportadoras, accionamiento de bombas, molinos, ventiladores, aventadoras, trilladoras, cortadores de forrajes, etc...

Catálogo John Deere

c) Correas en V o de sección trapezoidal: Son actualmente las más utilizadas. Su empleo requiere poleas provistas de ranura o garganta. La acción de cuña de la correa contra los lados de la ranura de la polea provoca un amarre más eficaz de la misma. Existe una normalización de secciones, que la norma UNE concreta en los siguientes tipos Z, A, B, C, D, E, F cuyas medidas son las siguientes:

1

1


Seccióna

mmh

mmap

mmZ 10 (3/8’) 6 (7/32’) 8,5A 13 (1/2’) 8 (5/16’) 11B 17 (21/32’) 11 (13/32’) 14C 22 (7/8’) 14 (17/32’) 19D 32 (1 ¼’) 19 (3/4’) 27E 38 (1 ½’) 23 (29/32’) 32F 51 (2’) 30 (1’) 43

ap : es la anchura primitiva de la correa, al nivel del a cual se considera medido el desarrollo primitivo nominal.d) Correas en V en banda: Las correas en banda son correas en V que han sido vulcanizadas permanentemente a

una banda de amarre. Funciona como un conjunto de correas múltiple. Esto reduce los problemas que pueden presentarse para elevadas potencias como salirse de su lugar, golpearse una contra otra etc. La tensión que se aplica a este tipo de correas es igual a las de correa en V múltiples.

e) Correas de sincronización o dentadas: Son correas planas con dientes, igualmente espaciados en la superficie, y en contacto con la correa dentada. En el interior de la correa se colocan cables de acero entrelazados en forma de espiral que mejoran su resistencia. El dentado de la polea debe estar alineado con el de la correa. Este montaje evita el deslizamiento y la velocidad entre ejes se mantiene constante.

Catálogo John Deere

f) Correas en V acostilladas: Son correas con una banda con ranuras en dientes de sierra. Al contrario de las correas en V no dependen de la acción de cuña para transmitir la potencia, las correas acostilladas dependen de la fricción al igual que las planas o redondas, La ventaja de estas correas a las anteriores en que se aumenta la superficie de contacto.

g) Correas eslabonadas: Este tipo de correas están formadas por eslabones que facilitan en ensamble y permiten tener longitudes variables, pero no son recomendables para grandes velocidades.

Según sea el tipo de correa utilizada se deberá utilizar un tipo concreto de polea:- Para correas planas, se utilizan poleas de llanta lisa con abultamiento central.- Para correas de sección circular o trapezoidales se utilizan poleas de garganta.- Para correas de sincronización se emplean poleas con llanta estriada.

El material del que normalmente se fabrican las poleas es acero.

2

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El uso de transmisión por correas tiene algunas particularidades:

- La colocación de las correas sobre las poleas debe ser tal que el ángulo abarcado sea el mayor posible para mejorar la distribución de carga y el agarre.

- Siempre que la distancia entre centros sea suficiente, tanto las correas planas como las trapezoidales pueden cruzarse.

- Es necesario generalmente un ajuste entre los centros de las poleas.- Con correas planas puede obtenerse un efecto de embrague mediante el uso de tensores o trasladando

la correa de una polea suelta a otra conectada.- También se puede variar la relación de velocidades empleando ejes con poleas escalonadas (diferentes

diámetros).

2. TENSIONES EN LAS CORREAS

Considerando un elemento diferencial de correa plana en contacto con la polea, las fuerzas que actúan son:

T y T+dT en los extremos del arco; dN es la fuerza normal que ejerce la polea sobre el elemento diferencial de la correa, siendo fdN la fuerza de rozamiento responsable de la transmisión de potencia.

Por otro lado existe una fuerza centrífuga elemental debida a la velocidad v de la propia correa al radio r de curvatura y a la masa dm:

Al iniciarse el movimiento el equilibrio de fuerzas será:

haciendo y resultara:

y de donde

3

3


La potencia transmitida por la correa bajo condiciones de deslizamiento será la diferencia de tensión entre los ramales, por la velocidad de avance:

En el caso de correas trapezoidales dado que el contacto con la polea se realiza por ambas caras laterales, el cálculo se modifica ligeramente:

Llamando N/2 a la fuerza normal sobre cada lateral

A causa de la forma de cuña, las correas trapezoidales funcionan bien en cortas distancias de centros sin necesitar el ajuste frecuente de la tracción inicial. El coeficiente de rozamiento alto es fundamental para el buen funcionamiento de la correa. Este coeficiente varia con el deslizamiento, a mayor deslizamiento mayor coeficiente de rozamiento.

3. DIMENSIONADO DE LAS CORREAS

Según las condiciones de trabajo y naturaleza de la carga se aplican distintitos coeficientes de corrección al valor de la potencia que se desea transmitir, con lo que se determina la potencia nominal necesaria en la correa. A partir de ahí y conocidos y v, se determinan los esfuerzos T1 y T2 en los ramales de acuerdo con las formulas ya vistas.

La sección de la correa a utilizar será: , donde es la tensión de trabajo admisible por el material.

Por otra parte el espesor de la correa no debe ser elevado con respecto al radio de la polea menor, a fin de disminuir en lo posible los efectos de fatiga por flexión. A título de orientativo:

Espesor de la correa < 0,1 x radio de la polea menor

Los diámetros de las poleas están limitados por el espacio disponible en la máquina, la relación de desmultiplicación requerida, y valores mínimos impuestos por el ángulo de las gargantas en el caso de las trapezoidales.

Diámetros primitivos mínimos (mm) en función del ángulo de las gargantas

Z A B C D E FÁngulo de

las gargantas

>90 >125 >200 >300 >500 >630 >750 38º

- - -De 200 a

280de 355 a

475de 500 a

600de 670 a

71036º

de 50 a 80de 75 a

118De 125 a

190- - - - 34º

4

4


Sin embargo, en la práctica el cálculo de la sección se resuelve a partir de tablas y gráficas proporcionadas por los fabricantes y distribuidores, siguiendo los siguientes pasos:

a) Determinación de la potencia nominal o corregida: que es la potencia requerida mayor según las condiciones de servicio.

Factor C según las condiciones de servicio

Condiciones de servicioMotor

eléctrico

Motor Combustión Internº cil > 4 nº cil. < 4

LigeroServicio intermitente – funcionamiento < 6 horas diarias ninguna punta de carga

1 1,1 1,2

NormalFuncionamiento de 6 a 16 horas al día – puestas de carga o puesta en marcha < 150 % del trabajo a plena carga

1,2 1,3 1,4

PesadoPuntas de carga o puesta en marcha < 250 % del trabajo en plena carga – servicio continuo de 16 a 24 horas día.

1,4 1,5 1,6

Muy Pesado

Puntas de carga > 250 % del trabajo a plena carga – funcionamiento continuo

1,6 1,8 2

b) En caso de poleas trapezoidales a partir de la potencia corregida y el régimen de giro establecido se obtiene el tipo de sección más adecuado para esas condiciones.

Pudiendo utilizar la gráfica:

c) Determinación de la longitud de la correa y el ángulo de contacto:

La longitud de las correas a partir de la distancia entre los centros de las poleas “ C ” y radios de estas R y r viene dada por la ecuación:

-Correas no cruzadas

5

5


siendo

La longitud de la correa será de forma aproximada:

Fijadas las dimensiones de las poleas y la distancia entre los centros se pueden determinar los ángulos de contacto:

,

,

- Correas cruzadas

siendo

La longitud de la correa será de forma aproximada:

,

d) Determinación de las prestaciones base y adicional de la correa:

6

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Por las tablas de prestaciones, a partir del régimen de giro y del diámetro primitivo de la polea menor se obtiene la potencia de diseño para la que está indicada ese tipo de correa y condiciones de trabajo.

Esta potencia de diseño es disminuida en función del ángulo de contacto y la longitud de la correa por dos coeficientes y :

e) Determinación del número de correas a colocar:

Es la relación entre la potencia corregida y las prestaciones de la correa afectadas por los coeficientes de disminución

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