Transmisin por cadenas

Elementos de maquinas

TRABAJO DE INVESTIGACION
TRANSMISION POR CADENAS
Cadena:
Constituye el elemento principal de la transmisin y define la seguridad y duracin del trabajo de la misma, se construyen de
eslabones unidos articuladamente. Las caractersticas geomtricas principales son el paso y el ancho, y por stas
magnitudes se realiza la seleccin de la cadena. Como caracterstica mecnica de la resistencia de la cadena se emplea la
carga lmite de rotura, la cual se determina prcticamente en la fbrica constructora de cadenas.

Impulsores de cadena:
Pertenecen a las transmisiones mecnicas de enlace flexible entre el elemento motriz y la maquina impulsada. Se utilizan
principalmente para transmitir potencia mecnica de forma eficiente, con sincrona entre los elementos rotativos y cuando se
demandan grandes cargas.
La transmisin por cadena est compuesta de una rueda dentada motriz, una o varias ruedas dentadas conducidas y un tramo de
cadena unido por ambos extremos que engrana sobre las ruedas dentadas. La flexibilidad de la transmisin es garantizada con la
cadena, la cual consta de eslabones unidos por pasadores, que permiten asegurar la necesaria flexibilidad de la cadena durante el
engrane con las ruedas dentadas.
Las transmisiones por cadena soportan relaciones de hasta 10:1, brindando un rendimiento de hasta el 98%. Se utilizan cuando la
distancia entre ejes es considerable, hasta 4 metros. Con estos sistemas se consiguen transmitir potencias relativamente altas sin que
exista resbalamiento entre los piones y la cadena.
Las transmisiones por cadenas tienen gran utilidad en las mquinas de transporte (bicicletas, motocicletas y automviles), en mquinas
agrcolas, transportadoras y equipos industriales en general.
Principio de funcionamiento:
El principio de funcionamiento se basa en que la transmisin de potencia entre la cadena y la rueda se efecta por un acoplamiento de
forma y de fuerza entre los dientes de las ruedas (sprockets) y los eslabones de la cadena. La cadena se adapta a la rueda en forma

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de polgono, esto produce pequeas fluctuaciones en el brazo de la fuerza perifrica y por consiguiente, tambin en la velocidad de la
cadena y en la fuerza de la misma (efecto de polgono).

Caractersticas principales de impulsores de cadena:

Poseen una larga duracin.
Pueden transmitir un amplio rango de potencias, desde muy pequeas hasta superiores a 200KW.
Pueden funcionar a velocidades de paso elevadas, de hasta 40 m/s.
Debido a su flexibilidad permiten absorber y aislar las cargas de choqueo impacto.
Permite transmitir potencia entre ejes a grandes distancias.
El ngulo abrazado en la rueda pequea no debe ser inferior a 120 grados

Ventajas:
No existe patinamiento o deslizamiento.
No necesitan pretensin sobre la cadena.
Las ruedas sobre las cadenas, no tienen que tener el dimetro tan grande
Como las poleas con bandas.

Las dimensiones exteriores son menores.

Alto rendimiento.
Posibilidad de cambiar con facilidad su elemento flexible (cadena).
Pequea magnitud de carga sobre los arboles.
Posibilidad de brindar movimiento a varias ruedas.

Desventajas:
Requieren de una lubricacin adecuada.
Solo aplicable cuando los ejes son paralelos, pueden ser varios, pero en todos los casos las ruedas dentadas deben estar en
el mismo plano.
Preferentemente los ejes deben ser horizontales, para evitar el uso de apoyos laterales para la cadena.
Son ms costosas que las transmisiones por correas.
Para absorber los alargamientos deben disponerse los ejes de modo que pueda tensarse la cadena o bien montar un pin
tensor en el ramal flojo.
Son muy ruidosas.
Requiere de una precisa alineacin durante el montaje y un mantenimiento minucioso.
Presenta cierta irregularidad del movimiento durante su funcionamiento.
Tienen una vida til menor que la de los engranajes debido al desgaste que se produce en la articulacin.

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Clasificacin:
Se basa en dos aspectos fundamentales:
Segn el tipo de cadena que se emplee:

De rodillos
De casquillos
Dentadas
Abiertas

Segn el trabajo que realizan:

Cadenas de traccin: para mover grandes cargas en las maquinas transportadoras.

Cadenas impulsoras: para transmitir la energa de un rbol a otro.

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Tipos de cadenas
Las cadenas se construyen en acero de cementacin o de bonificacin, salvo las que se construyen de fundicin maleable y en
diversas formas y dimensiones, adecuadas al trabajo que deben realizar. El desgaste de las articulaciones produce un alargamiento
permanente y sucesivo en la cadena, que puede ser hasta un 3% aproximadamente.
COMO PEDIR UNA CADENA
Se debe tener la siguiente informacin:

La longitud ( en metros, en pasos o cantidad de rodillos)

El paso
Luz interior
Dimetro de rodillo
Cantidad de hileras (simple, doble o triple) y de ser doble o triple indicar el paso transversal
Especificar si se necesitan uniones o medias mallas.

COMO PEDIR UN PION O RUEDA

Se debe tener los siguientes datos:

Cantidad de dientes ( ver la tabla de dimensiones de ruedas y piones)

Datos de la cadena correspondiente segn detallado en como lo vamos a pedir la cadena
Dimetro del eje en que ser montado.

NOTA.- segn los experimentados normalmente los piones y ruedas se entregan con agujero central chico, para luego ser
agrandado a la medida deseada por el usuario.
EN LA INSTALACION
La correcta instalacin de una transmisin por cadena de rodillos es factor preponderante en la duracin y eficacia del mando. Es
aconsejable prestar atencin a los siguientes puntos:

Montar slidamente los engranajes sobre los ejes, con chaveta y prisionero para sujetar la misma
Ubicar los engranajes lo ms cerca posible de los cojinetes de apoyo.
Alinear con sumo cuidado ambos engranajes entre si y controlar el perfecto paralelismo de os ejes de la cadena, que no debe
estar muy tensa ni muy floja
No colocar una cadena nueva sobre engranajes desgastados o viceversa, pues resulta perjudicial para el elemento nuevo.

EL MANTENIMIENTO
Para mantener adecuadamente una instalacin, es conveniente cuidar los siguientes detalles:

Tipo de lubricacin correcta de acuerdo a la velocidad de la cadena

Lo ms frecuentemente posible, quitar la cadena, lavarla a fondo con nafta y sumergirla en aceite pesado o grasa caliente,
para que penetre en todos los pernos, bujes y rodillos. Luego, dejar escurrir fuera del bao caliente y volver a colocar sobre
los engranajes.
Observar peridicamente el estado de los diversos elementos componentes.

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ACCESORIOS PARA CADENAS

UNION.- es la pieza necesaria para empalmar entre si los extremos de una cadena
MEDIA MALLA.- Es el elemento necesario para quitar o aadir un solo paso de cadena y poder ajustar as, la tensin de la misma,
especialmente cuando se trata de distancias fijas entre ejes.

SISTEMA DE LUBRICACION

POR GOTEO: desde las RPM ms bajas hasta la primer cifra destacada de las RPM en la tabla de potencias.
POR BAO: entre las dos cifras destacadas en la tabla de potencia.
POR BOMBA: desde la segunda cifra destacada hasta las RPM mximas. El lubricante adecuado para una temperatura
ambiente de 5 a 40 C, es el SAE 30.

OTROS TIPOS DE LUBRICACION DIRECTOS

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ACEITE DE LUBRICACION PARA CADENAS EN AEROSOL

La cadena de WEICON y el aerosol del lubricante de la cuerda es un lubricante adhesivo sinttico, transparente para las lubricaciones
interiores y exteriores de la permanente de todas las clases de cadenas y de cables de alambre altamente tensionados.
La cadena de WEICON y el aerosol del lubricante de la cuerda es temperatura resistente de -40C (- 40F) a +200C (+392F), al
absorbente fuertemente adherente y presin-resistente, del sonido, a hidrfugos y tiene caractersticas excelentes del arrastramiento.
Previene el alargamiento, la friccin, y el desgaste.

OTRO TIPO DE ACEITE DE LUBRICACION PARA CADENAS EN AEROSOL

Excelente para los usos que implican el contacto fortuito del alimento en el equipo de la transformacin de los alimentos
cumple los requisitos del NSF para H1 el registro #132899
La accin que hace espuma proporciona la penetracin y la lubricacin adicionales
La pelcula aceitosa, mojada ampla la vida de cadena
No contiene el silicn
Reduce el desgaste causado por la friccin
Aceptable para el uso en establecimientos canadienses de la transformacin de los alimentos

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ACEITE ALTA TEMPERATURA PARA CADENA

Una gama de producto altamente diversificada, nuevas tecnologas que integran y caractersticas en trminos de:

Resistencia de la temperatura.
Proteccin de corrosin
Proteccin a la adherencia

Deben ser seleccionados segn el uso:

Diapositivas
Cadenas
Pernos
Sistemas neumticos y el ambiente

APLICACIONES DE LAS TRANSMISIONES POR CADENA

En las TRANSPORTADORAS para mover rodillos y estos muevan
determinados productos

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He aqu un buen ejemplo de un transportador movido por sistema de transmisin por cadena

En la TRANSMISION
MAQUINARIA
Transmitiendo as la
varias ruedas

DE POTENCIA de
INDUSTRIAL y otros.
potencia a travs de
dentadas.

Como se puede
siempre se requiere de
lubricacin. Para tener
este.

observar en la figura
un sistema de
un mejor rendimiento de

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En la TRANSMISION DE POTENCIA DE UN MOTOR

Las marcas de sincronizacin para la cadena de distribucin inferior son visibles
como eslabones de acero ligeramente coloreadas en la cadena, a juego con las
marcas de distribucin en el engranaje del cigeal y el engranaje del eje ficticio.

TRANSMISION DE POTENCIA DE UNA BICICLETA como se puede ver en la figura las bicicletas vienen con distintas ruedas
dentadas para as tener mayor potencia, mayor velocidad y mayor confortabilidad para el usuario.
Tambin las cadenas de bicicletas requieren de una lubricacin para un ptimo funcionamiento y alargar su vida til de este.

Tambin las MOTOCICLETAS Y OTROS tienen una TRANSMISION POR CADENAS y requieren tambin una adecuada lubricacin.

OBJETIVOS:

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Es disear una transmisin por cadena para una moto:

Especificar los tipos y tamaos de cadena adecuados para un valor determinado de potencia a velocidades especficas
en el pin (entrada) y la Catarina (salida).
Describir las caractersticas bsicas del sistema de transmisin por cadenas.

PROBLEMA PLANTEADO:
Disee una transmisin por cadena para una motocicleta Kawasaki ninja 300 movido por un motor a gasolina y una transmisin
mecnica. La velocidad de entrada es de 1200 rpm y la velocidad de salida que se desea que este entre 300 a 320rpm.
El motor entrega una potencia de 10.183 hp
Motor
Tipo: 2 cilindros paralelos, 4 tiempos
Refrigeracin: lquida
Dimetro x Carrera mm: 62 x 49
Cilindrada cc: 296
Potencia CV: 19 a 1200 rpm.
Par motor Kgm: 2,8 a 1000 rpm.
Alimentacin: inyeccin de combustible Keihin con doble vlvula de mariposa. 32 mm. x 2
Encendido: digital
Arranque: elctrico

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SOLUCION

PASO 1: especificar el factor de servicio y clculo de la potencia de diseo. De la tabla 7.8 para choque uniforme y un impulsor de
motor a gasolina de una transmisin mecnica, el factor de diseo es:

Fs.=1.2

Potencia de diseo=1.2*(10.183)=12.2196hp

PASO 2: calcular la relacin de velocidad. Usando la parte media del intervalo de velocidades de salida deseado, se tiene

Relacin de velocidad = ne/ns = 1200rpm/310rpm = 3.87

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PASO 3: consultar tablas correspondientes a la capacidad de potencia (tabla 7.5) para seleccionar el paso de la cadena. Para una
hilera la cadena # 40 con paso 0.5 pulg es la ms adecuada. Con una Catarina de 24 dientes la capacidad es 12.22hp a 1200 rpm. A
esta velocidad se requiere lubricacin tipo B (lubricacin en bao o con disco)

PASO 4: calcular la cantidad necesaria de dientes de la rueda grande

N2 = N1 * relacin de velocidad = 24*(3.87) = 92.88

Utilizo 93 dientes
PASO 5: calculo de la velocidad de salida esperada

n2 = n1 (N1/N2) = 1200rpm * (24/93) = 309.6 rpm

(aceptable!!!)

PASO 6: calcular los dimetros de paso de las catarinas

D1=

p
0.5 pulg
=
=3.83 pulg
180
180
sen(
) sen (
)
N1
24
12

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D 2=

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p
0.5 pulg
=
=14.8 pulg
180
180
sen (
) sen (
)
N2
93

PASO 7: especificar la distancia entre centros nominal. Se usa la parte media del intervalo recomendado
(30<C<50) = 40 pasos
PASO 8: calcular la longitud necesaria en pasos

L=2 C+

N 2+ N 1 ( N 2N 1)
+
2
4 2C
2

L=240+

93+24 (9324 )
+
=141.5 pasos
2
4 2 40

PASO 9: calcular la distancia real entre centros. Se usara la longitud estndar de 142 pasos

8(N 2N 1)
N 2+ N 1

2
2
4

C=

1
N 2+ N 1
L
+
4
2

C=

8 ( 9324 )
1
93+24
93+ 24
142
+ 142

= 40.25 pasos
2
4
2
2
4

C=40.25 pasos=40.25 ( 0.5 pulg ) =20.125 pulg

PASO 10: calcular el ngulo de contacto de la cadena en cada catarina. El ngulo de contacto mnimo debe ser 120 grados para la
Catarina pequea

1=180 2 sin1

( D 2D 1 )
2C

]
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( 14.83.83 )
=148.37 (aceptable !)
220.125

2=180 + 2sin1

( D2D1 )
2C

2=180 + 2sin1

( 14.83.83 )
= 211.63
220.125

1=180 2 sin1

Para la Catarina grande

]
]

RESUMEN DEL DISEO

Paso: cadena numero 40, 0.5 pulgadas de paso
Longitud: 142 pasos = 142(0.5) = 71 pulgadas
Distancia entre centros: C = 20.125 pulgadas
Catarinas: hilera simple, numero 40, 0.5 pulgadas de paso
Pequea: 24 dientes, D = 3.83 pulgadas
Grande: 93 dientes, D = 14.8 pulgadas
Esquema del problema:

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REQUERIMIENTO
Se requiere elaborar una motocicleta Kawasaki con mayor potencia(12.266 hp). Pero con la caracterstica que sea ms compacto.

Solucin
Para llevar a cabo este procedimiento lo que se debe hacer es usar una cadena mltiple (doble hilera) para que pueda ser de un paso
menor o tener una distancia entre centros menor.
Potencia transmitida = 12.266 * 1.2 = 14.719 hp
Velocidad de motor = 1200 rpm; intervalo de velocidades de salida; 300 a 320 rpm.
Se probara con una cadena de dos hileras para la cual el factor de potencia es 1.7
Entonces la potencia requerida por la hilera es:
P = 14.719 / 1.7 = 8.658 hp
Se observa en la tabla que una cadena numero 40 (paso 0.5 pulg) con una Catarina de 17 dientes seria satisfactoria. Se puede usar
lubricacin tipo B, con bao de aceite

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Numero de dientes para la Catarina grande requerida

N2 = N1 * relacin = 17(3.87) = 65.79
Se empleara N2 = 66 dientes
Los dimetros de las catarinas son:

D1=

D 2=

p
0.5 pulg
=
=2.72 pulg
180
180
sen(
) sen (
)
N1
17
p
0.5 pulg
=
=10.51 pulg
180
180
sen (
) sen (
)
N2
66

Para la distancia entre centros se realizara los clculos con la mnima recomendada,
C = 30 pasos
La longitud de la cadena ser:

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2

L=230+

66 +17 (6617)
+
=103.53 pasos
2
4 2 30

Se usara una longitud estndar de 104 pasos

Por lo tanto la distancia entre centros real mxima ser:

C=

1
66 +17
104
+
4
2

104

8 ( 6617 )
66+ 17

=30.24 pasos
2
4 2

C=30.24 pasos=30.24 ( 0.5 pulg )=15.12 pulg

El ngulo de contacto de la Catarina pequea debe ser mnimo 120 grados

( 10.512.72 )
=150.14 ( aceptable !)
215.12

( 10.512.72 )
=209.86
215.12

1=180 2 sin1

Para la Catarina grande

2=180 + 2sin1

RESUMEN DEL DISEO

Paso: cadena numero 40, 0.5 pulgadas de paso
Longitud: 104 pasos = 104(0.5) = 52 pulgadas
Distancia entre centros: C = 15.12 pulgadas
Catarinas: doble hilera, numero 40, 0.5 pulgadas de paso
Pequea: 17 dientes, D = 2.72 pulgadas
Grande: 66 dientes, D = 10.51 pulgadas
Esquema del problema:

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En la figura se muestra el nuevo diseo, se puede notar que existe una reduccin del espacio

CONCLUSION

En la actualidad tiene un gran uso en equipos industriales, caseros y de transporte.

En forma general podramos decir que las transmisiones por cadenas son un mtodo muy eficaz para transmitir potencia y
velocidad. Son de fcil reparacin de uniones de los eslabones en caso de rupturas o deterioros.
Todas las cadenas requieren en si de una lubricacin para su buen funcionamiento y prolongar su vida til. El tipo de
lubricacin est en funcin a la potencia y la velocidad de transmisin.

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