ejes y chavetas
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Ejes y ChavetasTRANSCRIPT
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAUNIVERSIDAD DEL ZULIANUCLEO LUZ-COLPROGRAMA DE INGENIERIA MECANICAELEMENTOS DE MAQUINAS II
EJES Y CHAVETAS
INTEGRANTES:
Aboufaker, Hisam. C.I: 22.240.102Ezzedine Wissam. C.I: 24.910.709
Pérez, Wilfredo. C.I: 23.467.056Reyes, Daniel. C.I: 20.744.686
Cabimas, Abril 2015
ESQUEMA
1) Ejes de transmisión.1.1) Generalidades del diseño.1.2) Métodos de diseño.1.3) Calculo de ejes de transmisión.
2) Chavetas2.1) Calculo de chavetas cuadradas.2.2) Factores de seguridad para chavetas.
EJES DE TRANSMISION
En ingeniería mecánica se conoce como eje de transmisión a todo objeto
axisimétrico especialmente diseñado para transmitir potencia. Estos elementos de
máquinas constituyen una parte fundamental de las transmisiones mecánicas y
son ampliamente utilizados en una gran diversidad de máquinas debido a su
relativa simplicidad.
Un árbol de transmisión es un eje que transmite un esfuerzo motor y está
sometido a solicitaciones de torsión debido a la transmisión de un par de fuerzas y
puede estar sometido a otros tipos de solicitaciones mecánicas al mismo tiempo.
GENERALIDADES DEL DISEÑO
En general, existen tres parámetros fundamentales para el diseño de los
árboles de transmisión: su resistencia, su rigidez y su inercia de rotación.
Resistencia
Esfuerzos y resistencia: Son funciones de la geometría loca, como los
concentradores de esfuerzos y de la distribución de las fuerzas, además de
las fallas por fatiga. Debe ser suficientemente resistente como para soportar
las tensiones mecánicas.
Rigidez
Deflexiones y rigidez: Son funciones de la geometría del árbol y de las
deformaciones sufridas debido al estado de esfuerzos.
Inercia
En el diseño de un árbol de transmisión se ha de tener en cuenta que este
no tenga demasiada inercia, pues, de manera similar a la masa en un movimiento
rectilíneo, la inercia supone una oposición a las variaciones de su velocidad
angular, acumulando energía cinética y variando su momento angular.
Te – Ts = I * α
Donde Te es el par de entrada que se comunica al árbol, Ts es el par de
salida que el árbol comunica al mecanismo conducido por el, I es la inercia y α es
la aceleración angular.
METODOS DE DISEÑO
Así el diseñador puede seguir dos rutas fundamentales para la proyectación de un
árbol:
Diseñar para la resistencia y luego verificar las deformaciones.
Diseñar para las deformaciones y luego verificar las resistencias.
CALCULOS DE EJES DE TRANSMISION
Los ejes de transmisión de sección circular maciza sometidos a flexion y
torsión fluctuantes a la misma frecuencia, se calculan usando el Criterio de
Soderberg combinando con la Teoria del esfuerzo Cortante Maximo. Esto se
traduce en la siguiente ecuación, denominada Formula de Codigo Westinghouse:
Donde:
d: Diámetro del eje.
FS: Factor de seguridad.
Mm: Momento medio de flexión.
Ma: Momento alternante de flexión.
Tm: Momento medio de torsión.
Ta: Momento alternante de torsión.
Kf: Factor de corrección por concentración de esfuerzos (para flexión).
Kfs: Factor de corrección por concentración de esfuerzos (para torsión).
Sy: Resistencia a la fluencia del material del eje.
Se: Resistencia a la fatiga del eje, corregida por todos los factores menos por el de
concentración de esfuerzos.
CHAVETAS
Se denomina chaveta a una pieza de sección rectangular o cuadrada que
se inserta entre dos elementos que deben ser solidarios entre sí para evitar que se
produzcan deslizamientos de una pieza sobre la otra. El hueco que se mecaniza
en las piezas acopladas para insertar las chavetas se llama chavetero. La chaveta
tiene que estar muy bien ajustada y carecer de juego que pudiese desgastarla o
romperla por cizallamiento.
Se usan en el ensamble de piezas para evitar el movimiento relativo entre
un eje y elementos de maquina tales como engranes, poleas, ruedas dentadas,
levas, palancas, volantes, impulsores, entre otros.
Algunos ejemplos de mecanismos que tienen insertada una chaveta, son
los ejes de motores eléctricos y la polea que llevan acoplada; los engranajes que
no son excéntricos también llevan insertada una chaveta que los fija al eje donde
se acoplan.
El volante de dirección de los vehículos también lleva insertada una chaveta
que lo une al árbol de dirección.
Cuando se trata de transmitir esfuerzos muy grandes se utiliza un sistema
que puede considerarse de chavetas múltiples y es en el que se mecaniza un
estriado en los ejes que se acoplan al estriado que se mecaniza en los agujeros.
El chavetero en los agujeros se realiza con máquinas mortajadoras
o brochadoras si se trata de fabricación de grandes series, y los chaveteros en los
ejes se mecanizan en fresadoras universales con fresas circulares.
El uso de un tipo particular de cuña dependerá de la magnitud del torque
transmitido, del tipo de carga, del ajuste requerido, de la resistencia del eje y del
costo.
Las cuñas que más se emplean son la cuadrada, la cónica y la Woodruff,
las cuales se aplican cuando las fuerzas relativas no son grandes. Para servicio
pesado son más adecuadas las coñas Nordberg y las cuñas de lengüeta.
CUÑA CUADRADA ESTANDAR
CUÑA WOODRUFF
CALCULO DE CHAVETAS CUADRADAS
El momento de torsión aplicado al elemento al cual pertenece la chaveta no
debe exceder los valores dados por las siguientes ecuaciones:
La cuña cuadrada estándar debe tener un ancho W aproximadamente a la
cuarta parte del diámetro del eje. Esto es:
W = d/4
Se instala de modo que la mitad de su alto se apoye en el eje y la otra mitad
sobre el cubo.
Donde:
Ts: Torque de diseño basado en la resistencia al corte.
Tc: Torque de diseño basado en la resistencia a la compresión.
Ssy: Resistencia de fluencia al corte del material de la chaveta.
Syc: Resistencia de fluencia a la compresión del material del más débil de los tres
elementos involucrados.
W: Ancho de la chaveta.
L: Longitud de la chaveta.
d: Diámetro del eje.
FS: Factor de seguridad al corte o al aplastamiento, según corresponda.
FACTORES DE SEGURIDAD PARA CHAVETAS