Como disenar un sistema de transmision por cadena y catarina desde cero
Disenar un sistema de transmision por cadena y catarina desde cero requiere seguir un proceso tecnico ordenado. Los errores mas costosos en estos sistemas no ocurren en la operacion: ocurren en el diseno, cuando se subestima la carga, se elige un paso incorrecto o se ignoran las condiciones del entorno. Este articulo presenta el proceso completo en ocho pasos.
Paso 1: definir los parametros de la aplicacion
Antes de seleccionar cualquier componente, hay que tener claros cuatro datos basicos: • Potencia a transmitir en HP o kW • Velocidad del eje conductor en RPM • Velocidad requerida en el eje conducido en RPM (o la relacion de transmision requerida) • Condiciones del entorno: temperatura, humedad, presencia de contaminantes, requisitos de higiene Estos datos determinan todo lo demas. Si alguno de ellos no esta disponible, el diseno resultante sera una estimacion que puede quedar sobre o sub-dimensionada.
Paso 2: calcular la relacion de transmision
La relacion de transmision es RPM conductora / RPM conducida. Si la velocidad del motor es 1,450 RPM y la velocidad requerida en la carga es 290 RPM, la relacion de transmision es 5:1. Si la relacion supera 7:1, se debe disenar una transmision de dos etapas.
Paso 3: calcular la potencia de diseño
La potencia de diseno multiplica la potencia real por el factor de servicio de la aplicacion. El factor de servicio considera el tipo de carga (uniforme, con impactos moderados, con impactos severos), el tipo de motor y las horas de operacion diaria. Para transmisiones industriales tipicas con motor electrico y carga uniforme, el factor de servicio es 1.0 a 1.3.
Paso 4: seleccionar el paso de la cadena
Con la potencia de diseno y la velocidad del sprocket conductor, se entra a las tablas de capacidad del fabricante de cadena para seleccionar el paso. La regla es elegir el menor paso posible que cubra la potencia de diseno a la velocidad calculada. El menor paso implica menor masa de cadena, mayor velocidad maxima y menor costo de reemplazo.
Paso 5: seleccionar los sprockets
El sprocket conductor debe tener un minimo de 17 dientes, con el rango optimo entre 19 y 25. El sprocket conducido se calcula multiplicando los dientes del conductor por la relacion de transmision. Si el resultado no coincide exactamente con un numero de dientes disponible en catalogo, se elige el mas cercano y se recalcula la velocidad de salida real. Verificar que la velocidad real resultante este dentro de la tolerancia de la aplicacion. Si no lo esta, ajustar el numero de dientes del conductor y recalcular.
Paso 6: definir la distancia entre centros
La distancia entre centros de los sprockets afecta la longitud de la cadena y el angulo de contacto de la cadena con el sprocket menor. La distancia optima esta entre 30 y 50 veces el paso de la cadena. Distancias menores generan un angulo de contacto pequeno que reduce la vida util de la cadena; distancias mayores aumentan la masa de cadena en voladizo y pueden generar vibracion.
Paso 7: calcular la longitud de la cadena
La longitud de la cadena se expresa en numero de eslabones. La formula aproximada es: L = (2C/p) + (N+n)/2 + ((N-n)^2)/(4 x pi^2 x C/p) Donde C es la distancia entre centros, p es el paso, N son los dientes del sprocket mayor y n son los dientes del sprocket menor. El resultado se redondea al numero par de eslabones mas cercano para facilitar el cierre con eslabon de union.
Paso 8: definir el sistema de lubricacion
El ultimo paso del diseno es definir como se va a lubricar el sistema. La velocidad lineal de la cadena determina el tipo de lubricacion minima recomendada: • Hasta 4 m/s: lubricacion manual periodica con aceitera o brocha • 4 a 7 m/s: lubricacion por goteo con dispensador • 7 a 12 m/s: lubricacion por bano de aceite en carcasa cerrada • Mas de 12 m/s: lubricacion por bomba o bano con disco de salpicadura Un diseno que no contempla el sistema de lubricacion desde el inicio es un diseno incompleto. La lubricacion insuficiente es la causa mas frecuente de vida util corta en transmisiones por cadena.