Los problemas de la cadena de transmisión

Hasta ahora, hemos estado explicando principalmente asuntos que se aplican específicamente a la cadena de transmisión. Sin embargo, hay algunos problemas diferentes que ocurren al usar la cadena transportadora.

Coeficiente de fricción en la cadena de transimisión

La tensión de la cadena de transmisión se calcula dividiendo la potencia transmitida (indicada como kW o caballos de fuerza) por la velocidad de la cadena y multiplicando por un coeficiente adecuado. Pero en un transportador horizontal de velocidad fija, la tensión se decide por los factores que se muestran a continuación:

• El coeficiente de fricción entre la cadena y el riel cuando los objetos transportados se colocan en la cadena.
• El coeficiente de fricción entre los objetos transportados y el riel cuando los objetos transportados se mantienen en el riel y son empujados por la cadena.

NOTA: Hay dos tipos de tensión: la primera ocurre cuando los objetos transportados se mueven a una velocidad fija, y la segunda son los efectos inerciales que ocurren al arrancar y parar la máquina.

La tensión (T) en un transportador horizontal, como la de la Figura 2.22, se calcula básicamente con esta fórmula:

T = M1 × g × f1 × 1.1 + M1 × g × f2 + M2 × g × f3

Dónde:

T = tensión total de la cadena

M1 = peso de la cadena, etc.

M2 = peso de los objetos transportados

f1 = coeficiente de fricción cuando la cadena, etc., está regresando

f2 = coeficiente de fricción cuando la cadena, etc., está transportando

f3 = coeficiente de fricción cuando los objetos transportados se mueven

g = constante gravitacional

1.1 = pérdidas de piñones debido a cambios direccionales de la cadena

NOTA: «cadena, etc.» en la fórmula anterior incluye la cadena y las partes que se mueven con la cadena, como los accesorios y las tablillas.

En esta fórmula, un coeficiente de fricción se multiplica por cada término en la ecuación. Por lo tanto, si el coeficiente de fricción es alto, la tensión aumenta y se requiere una cadena más grande. Además, la potencia del motor necesaria, que se calcula como tensión × velocidad × coeficiente, aumenta. Se necesita un motor más potente cuando el coeficiente de fricción es alto.

Reduzca el coeficiente de fricción y también puede reducir la tensión. Esto le permite elegir una cadena y un motor más económicos, y disminuir los costos iniciales y de funcionamiento para el equipo transportador.

El coeficiente de fricción de la cadena varía según el tipo de cadena, el material y el tipo de rodillo; se muestra en el catálogo del fabricante. Para ilustrar este concepto, se incluyen dos ejemplos. El coeficiente de fricción para diferentes tipos de cadenas superiores y rieles de guía se muestra en la Tabla 2.3. El coeficiente de fricción cuando la cadena de rodillos R grande gira sobre rieles (material de rieles: acero) se muestra en la Tabla 2.4.

		COEFICIOENTE DE FRICCION
MATERIAL PLACA SUPERIOR	MATERIAL DEL RIEL	SIN LUBRICAR	LUBRICADO
Acero inoxidable o acero	acero inox o acero	0,35	0,2
Acero inoxidable o acero	UHMW	0,25	0,15
Plásticos de ingenieria	acero inox o acero	0,25	0,15
Plásticos de ingenieria	UHMW	0,25	0,12
Plásticos de ingenieria (baja fricción)	acero inox o acero	0,17	0,12
Plásticos de ingenieria (baja fricción)	UHMW	0,18	0,12

 

Tabla 2.3 Coeficientes de fricción para la placa superior y los rieles de guía

		COEFICIOENTE DE FRICCION
TIPO DE CADENA	TIPO DE RODILLO	SIN LUBRICAR	LUBRICADO
Cadena de acero paso RF	acero	0,12	0,08
Cadena de acero paso RF	plástico	0,08
Cadena transportadora de paso largo	acero	0,13-0,15	0,08
Cadena transportadora de paso largo	plástico	0,08
Cadena transportadora de paso largo	rodamiento rodillo	0,03

 

Tabla 2.4 Coeficientes de fricción para diferentes tipos de rodillos

La tecnología puede ayudarlo a reducir el coeficiente de fricción. Algunas de las cadenas más nuevas (por ejemplo, cadena superior de baja fricción, cadena de rodillos de plástico modificada y cadena de rodillos de cojinetes) pueden lograr bajos coeficientes de fricción sin lubricación. Otras cadenas tendrían que ser lubricadas para lograr estos coeficientes. En algunos casos, estas nuevas cadenas logran coeficientes de fricción menores. Eso significa que puede ahorrar tiempo de mantenimiento, dinero y energía en su instalación.

Tensión dinámica de arranque y parada en cadenas de transmisión

La cadena del transportador se acelera cuando cambia del modo de parada a las velocidades operacionales, y desacelera cuando cambia de las velocidades operacionales a los modos de parada. Por lo tanto, una tensión dinámica resultante de la inercia afecta la cadena del transportador, y se agrega a «la tensión producida cuando los objetos transportados se mueven a una velocidad fija. Se debe considerar la tensión dinámica causada por la inercia, especialmente en los siguientes casos:

• Arrancar y detener cadenas con frecuencia, uso intermitente.
• Comenzar y detenerse en periodos de tiempo muy cortos.
• Cuando las cadenas en movimiento repentinamente reciben objetos estacionarios para transmitir.

La tensión dinámica por inercia se calcula con esta fórmula:

T1 = M × α = M × (dv / dt)

Dónde:

M = peso total del aparato de transporte, incluida la cadena, accesorios, producto, etc., (kg)

α = aceleración máxima (m / s2)

dv = cambio en la velocidad (m / s)

dt = tiempo en que ocurre el cambio de velocidad

Por ejemplo:

M = 5,000 kg, el peso total de la cadena, accesorio, producto, etc.

f = 0,12, el coeficiente de fricción dinámico

T = 5,000 × 9,8 × 0,12 = 5,880 N

Esto supone que el transportador está funcionando a velocidad constante. Pero cuando la cadena comienza, si la velocidad aumenta a 20 m / min. en 0.2 segundos, entonces:

dv = 20/60 = 0.33 m / s

dt = 0.2 s

T1 = 5,000 × (0,33 / 0,2) = 8,250 N

Tensión máxima = T + T1 = 14,130 N

Si la cadena se acelera con frecuencia de esta manera, seleccione cadenas usando T + T1.

Desgaste entre rodillos y casquillo

Durante el funcionamiento de las cadenas de transporte, los rodillos reciben algunas fuerzas adicionales, que se muestran en la Figura 2.23 y se enumeran a continuación:

• El peso de los objetos transportados cuando se colocan directamente en la cadena.
• La reacción obliga al empujar objetos transportados.
• La tensión de variación direccional cuando el riel se establece en una trayectoria curva.

Estas fuerzas causan desgaste entre rodillos y casquillos.

Algunos fabricantes publican una «carga permisible de rodillos», un valor en el que la velocidad de desgaste del rodillo es comparativamente lenta. Para los rodillos de acero, es el valor con lubricación. Para los rodillos de plástico diseñados y los rodillos de soporte, los valores mostrados son sin lubricación. En ocasiones, los rodillos de plástico de ingeniería pueden verse afectados por la velocidad.

Si los objetos extraños, incluidos los objetos transportados, entran en las partes operativas de la cadena, los valores del catálogo ya no son aplicables, incluso si está utilizando lubricación.

Hay muchos objetos transportados que funcionan como lubricantes; por lo tanto, es difícil generalizar sobre las cargas permitidas de los rodillos cuando hay objetos extraños que pueden entrar en las partes que trabajan. Además, las cargas en los rodillos también son aplicables a los rodillos laterales y al desgaste resultante de los pasadores y los rodillos laterales.

Fuerza de flexión

Las fuerzas de flexión y torsión pueden afectar los accesorios. Para el accesorio A, que es un tipo común, el cálculo de carga permisible indicado en los catálogos se basa en la resistencia a la flexión.

Al calcular la resistencia de los accesorios como tipo A, tipo K, tipo SA y tipo SK, que son extensiones de la placa de una cadena de acero estándar, utilice los valores que se muestran a continuación como su resistencia a la tracción final y elija un adecuado factor de seguridad.

Placa sin tratamiento térmico: 490 MPa (50 kgf / mm2)

Placa tratada térmicamente: 1,078 MPa (110 kgf / mm2)

Oscilaciones de relajación

Cuando se usa un sistema de transporte extralargo (más de 15 m) y una velocidad de cadena lenta (menos de 10 m / min), es posible que notes una vibración longitudinal en la línea, también conocida como oscilaciones de relajación, que se denomina deslizamiento de la palanca o sacudidas.

La base de este fenómeno se puede ver en la Figura 2.24. Aquí el coeficiente de fricción se representa frente a la velocidad de la cadena. Al operar un transportador largo a baja velocidad, el coeficiente de fricción para superficies deslizantes (en cadenas superiores, entre placas superiores y rieles, en R-rodillos, entre la superficie exterior del casquillo y la superficie interna del rodillo) disminuye a medida que aumenta la velocidad. Esto hace que la cadena se sacuda o se resbale.

Por lo general, no puede resolver este problema agregando lubricación o aumentando el número de dientes del piñón. Sin embargo, hay cosas que puede hacer para prevenir o reducir el deslizamiento:

• Aumenta la velocidad de la cadena.

 

• Elimine o disminuya la disminución del coeficiente de fricción utilizando un rodillo de cojinete (consulte con el fabricante si la velocidad es inferior a 2 m / min) o utilice un tipo especial de aceite de lubricación (aceite especial Tsubaki u otros).
• Aumentar la rigidez de la cadena (AE). A es el área de sección de la cadena, y E es el módulo de Young. Para aumentar el AE, use una b. Si hay varias cadenas con la misma tensión permitida, elija la que tenga la placa más gruesa.
• Separe el transportador en secciones y reduzca la longitud de cada máquina.

Diferencias relativas en la longitud total de la cadena

Si desea lograr un posicionamiento preciso de más de dos líneas de cadena para usar en paralelo, puede solicitar una cadena «combinada y etiquetada». En general, si las cadenas de transporte se fabrican en los mismos lotes, las diferencias relativas en la longitud variarán solo ligeramente.

Las cadenas transportadoras necesitan una tensión adecuada, por lo que la incorporación se agrega a un sistema. Tienes que posicionar la toma donde la tensión de la cadena será mínima. Si puede eliminar dos enlaces de la cadena, la longitud de ajuste de la captura es:

L = paso de cadena + longitud de repuesto

Si no puede eliminar enlaces de la cadena, use esta fórmula:

L = longitud de la máquina × 0.02 + longitud de repuesto

En esta fórmula, 0.02 representa el valor de desgaste permitido (2 por ciento). Hay dos porciones de la longitud de repuesto: una es el rango máximo y mínimo de variación en la longitud de las nuevas cadenas; la otra parte es la longitud para aflojar el eslabón de conexión de la cadena cuando la longitud total de la cadena se ha ajustado lo más ajustada posible. Por ejemplo: la longitud de la máquina es de 10 m, la longitud para el rango máximo y mínimo de variación es del 0,25 por ciento, suponiendo que la longitud necesaria para conectar la cadena es de 25 mm, luego:

L = 10,000 × (0.02 + 0.0025) + 25 = 225 + 25 = 250 (mm)

Si la cadena se expande y contrae con la temperatura, el sistema necesita algunos medios para absorberla. Cuando utiliza una cadena en un entorno de alta temperatura o para transportar objetos a alta temperatura, la cadena se calienta más y la longitud aumenta en aproximadamente la misma proporción que su coeficiente de expansión lineal. Cuando la temperatura está entre 0 ° y 300 ° C, y 1 m de cadena se calienta en un valor de 100 ° C, la cadena se alarga en aproximadamente 1 mm. Si desea permitir este alargamiento con absorción, debe tener cuidado con los siguientes puntos o la cadena puede fallar:

• En el caso de aumento de la temperatura de la cadena, ajuste la absorción después del aumento de la temperatura.
• En el caso de disminución de la temperatura de la cadena, ajuste la absorción antes de la disminución.

En el caso de un cambio en la temperatura de la cadena, la absorción debe diseñarse para absorber el alargamiento o la contracción de la cadena.

Si no conduce la cadena en reversa, es más conveniente diseñar una sección de catenaria y recoger la elongación en esa parte. En ese caso, también es beneficioso diseñar una aplicación. La Figura 2.25 muestra un ejemplo de un diseño con catenaria.

Es muy molesto ajustar continuamente la absorción. A veces es posible utilizar cargas autoajustables colgando un peso o utilizando un cilindro de potencia hidráulica en lugar de ajustar la toma. Sin embargo, la cadena recibe tensión adicional al hacer esto (a veces también influye en la capacidad del motor), así que no olvide verificar la resistencia de la cadena y la capacidad del motor.