Acoplamientos Rigidos y Flexibles

ACOPLAMIENTOS En un proyecto mecánico muchas veces es necesario unir elementos rotacionales como ejes y árboles, pues su longitud sería demasiado grande para hacerlos enterizos. Otras veces, simplemente se necesita acoplar el árbol del motor con la máquina o con la transmisión intermedia. En muchos casos es preciso valerse de elementos capaces de absorber desalineamientos entre dos partes de forma intencional o inevitable. En todos estos casos los elementos de empalme que se utilizan son los acoplamientos.

 Acoplamiento  Acoplamiento de quijada quijada insertos insertos de quijada quijada y elastómetro elastómetro

ay una gran var varieda edad de acoplamientos de ejes comerc erciales ales,, desd esde acopla acoplamie miento ntoss rígido rígidoss simple simplement mente e acu!ad acu!ados os hasta hasta dise!o dise!oss elabor elaborado adoss que utilizan engranes, elastómeros o "uidos para transmitir torque de uno a otro ejes o a otro otross dispo disposi siti tivos vos,, en prese presenc ncia ia de vario varioss tipo tiposs de desal desalin inea eaci cion ones. es. #os #os acoplamientos se dividen grosso modo en dos categorías$ rígidos y "e%ibles. Elástico en este conte%to signi&ca que el acoplamiento puede absorber algo de la desalineació desalineación n entre los dos ejes y rígido rígido implica que no se permite permite desalineación desalineación entre los ejes conectados. #a asociación internacional encargada de la regulación, normalización y colección de infor nforma macción de acoplamie mientos es la 'Mechanic Mechanical al Power Power Transmissi ransmission on ()*+ +soci +sociaci ación ón de *ransmi ransmisió sión n de )oten )otencia cia (ecáni (ecánicaca-,, cuyos cuyos  Association' ()*+ propósitos son$ •

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)romover la fabricación y venta de equipos de transmisión de potencia mecánica, al mismo tiempo que el aumento de la conciencia pblica y el conocimiento de dicho equipo. /esa /e sarr rrol olla larr está estánd ndar ares es de la indu indust stri ria a para para aseg asegur urar ar una una adec adecua uada da fabricación, dise!o y apliación de su equipo, de manera que no impida el desarrollo de dicho equipo. 0ole 0olecc ccio iona narr y prov proveer eer esta estadí díst stic icas as de venta ventass mensu mensual ales es para para vario varioss sectores de negocios de la asociación.

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1omentar la participación de los miembros de las compa!ías, a trav2s de la +sociación, para lidiar con los cuerpos regulatorios de la industria y el gobi gobier erno no acer acerca ca de tema temass de com comn n inte interr2s a los los miem miembr bros os de las las compa!ías. 3ervir a las necesidades de los miembros en todas las bases que sean de comn inter2s.

1ig 45 6arios tipos y tama!os tama!os de acoplami acoplamientos entos rígidos rígidos para ejes. Cortesía de Ruland Manufacturing Inc! "atertown! Mass

FACTORES DE SERVICIO

#os factores de servicio son una guía, basada en la e%periencia, de la relación entre acoplamientos catalogados y características del sistema. #as características del sistema son mejor medidas me didas con un torquímetro.

#os factores de servicio enlistados a continuación son valores típicos basados en una operación normal de sistemas de accionamiento.

ACOPLAMIENTOS RÍGIDOS #os acoplamientos rígidos conectan los ejes sin permitir movimiento relativo entre ellas7 sin embargo, es posible algn ajuste a%ial en el montaje. 3e utilizan cuando la precisión y la &delidad de la transmisión del torque son de primordial importancia como, por ejemplo, cuando la relación de fase entre el dispositivo impulsor y el dispositivo impulsado se debe mantener con precisión. )or consiguiente, la maquinaria de producción impulsada por grandes ejes en línea usa con frecuencia acoplamientos rígidos entre las secciones del eje. #os servomecanismos necesitan tambi2n cone%iones sin juego en el tren impulsor. En contraparte, la alineación de los ejes de los ejes acoplados se ajusta con precisión para eliminar la introducción de grandes fuerzas y momentos laterales, cuando el acoplamiento se sujeta en su lugar. #os materiales comnmente utilizados en los acoplamientos rígidos son$ • • • • •

+cero$ 4849 +luminio$ 8:8;5*ef, 1, K * L >ef, donde * es la transmisión de torque$

#a fuerza 1com no depende de la magnitud desalineación. Esta es una característica negativa, ya que una parte relativamente peque!a de desalineación de la vida real puede generar altas fuerzas que actan sobre los cojinetes de los ejes conectados. /esde los movimientos entre los ejes y el miembro compensador son de carácter MsticN5 slipM, con desplazamientos muy cortos alternando con paradas y retrocesos, J podría suponerse que es el coeficiente de

fricción estática. 0uando el par nominal *r es transmitido, a continuación, los criterios de selección son

@na menor fricción y L o mayor radio efectivo llevarían a las fuerzas inferiores de los cojinetes. )ara 3ubclase , suponiendo linealidad de los conectores elásticos,

/onde E K valor de la desalineación radial, y com K rigidez combinada de los conectores elástica en la dirección radial. En este caso,

+ diferencia de los acoplamientos de la subclase +, acoplamientos de la subclase  desarrollan la misma fuerza radial para un desalineamiento dado, independientemente del par transmitido7 por lo tanto son más e&caces para grandes *r, por supuesto, una rigidez inferior de los conectores elásticos conduciría a fuerzas radiales más bajos.

ACOPLAMIENTOS FLE"I#LES @n eje, como un cuerpo rígido, tiene seis grados potenciales de libertad H/#- con respecto a un segundo eje. 3in embargo, debido a la simetría sólo cuatro de estos H/# son de inter2s. 3e trata de las desalineaciones a%ial, angular, paralela y torsional, como se ilustra en la & gura + ; arriba-. 6ista esquemática de acoplamiento de quijada que muestra insertos de quijada y elastómero Cortesía de Magnaloy Coupling Company! Alpena! Mich '+%,%

1AH@>+ < izquierda-. *ipos de desalineación en ejes

#os materiales comnmente acoplamientos elásticos son$

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en

los

/elrin. Es la opción más comnmente utilizada para los acoplamientos "e%ibles. Ofrece bajo costo, buen desgaste, alto torque relativo y rigidez torsionante. ay una gran diferencia durante su apliación entre los acoplamientos maquinados y los de moldeado barato, estos son$ que los maquinados ofrecen un par de arranque estático y rigidez torsionante mucho mayores que los de moldeado barato. Fylon. 3e usa como un opción alternativa al /elrin, puesto que es de menor costo, a veces tambi2n se le atribuye mayor dampering torsional que al /elrin, aunque realmente son muy parecidos entre los dos.  *ermoplásticos de alta temperatura. Otra alternativa al /elrin, puesto que lo e%ceden en el límite de servicio de temperatura, además de la rigidez y en el torque transmitido. @retano. Es una opción comn puesto que tiene un gran desempe!o en la resistencia química, temperatura de servicio, relación de compresión y desgaste. +l recubrirse con materiales de baja fricción, provee al usuario un acoplamiento híbrido con el alto acomodo radial desalineado y bajas fuerzas de reacción, y e%celentes características de dampering torsional. 0aucho moldeado de alta temperatura. (uchas veces con alternativa al @retano. •

•

utilizados

El proceso comn de manufactura para acoplamientos elásticos es el siguiente$ 4. 0orte y maquiando de cojinetes. 8. )intado de cojinetes y discos. etire el revestimiento protector del agujero y fuera del cojinete, y el agujero de la maza. /espu2s de asegurar que las super&cies de acoplamiento cónico están completamente limpios y libres de aceite o suciedad, inserte el cojinete en el cubo de manera que los agujeros se alineen. 8. 0olocar aceite en el hilo y punto de tornillos prisioneros, o en el hilo y debajo de la cabeza de los tornillos de presión. 0oloque los tornillos sueltos en los ori&cios roscados en el cubo. >O>E3 /E +FH@#+>A/+/. #os errores de angularidad se pueden comprobar manteniendo ambos ejes estacionarios y tomar mediciones con una medidor de bloque y antenas en los cuatro puntos 4, 8, < y ;, como se muestra en la &gura < (2todo de la &gura E3 /E EP0EF*>A0A/+/. #as mediciones se toman en una dirección radial y los medios más convenientes y precisos de hacer esto es utilizar un indicador de cuadrante adecuadamente sujetado a la mitad de acoplamiento, y teniendo en el cubo o brida de la otra, como se muestra en la &gura ; 6er &gura ;a para acoplamiento estándar, y ;b para el acoplamiento del tambor de freno-. 3e debe tener cuidado para asegurar el apoyo para el indicador de línea, que sea lo su&cientemente rígido para evitar que el peso del indicador de causar desviación y, en consecuencia, lecturas ine%actas. @n cuidado especial debe ser tomado en donde los ejes se apoyan en rodamientos de rodillos cónicos para garantizar que se comprueba la alineación con los ejes en la posición de punto medio y un cheque &nal se realiza con la unidad en *emperatura de funcionamiento.

ACOPLAMIENTOS DE $UIJADA

 *ienen dos mazas frecuentemente id2nticas- con quijadas prominentes, como se ilustra en la & gura ;. #as quijadas se traslapan a%ialmente y se traban torsionalmente a trav2s de un inserto " e%ible de caucho o un metal blando. #as holguras permiten algo de desalineación a%ial, angular y paralela, aunque tambi2n pueden permitir un juego indeseable. ACOPLAMIENTOS DE DISCO FLE"I#LE

3on similares a los acoplamientos de quijada, donde sus dos mazas están conectadas por un elemento con tolerancia disco-, como un elastómero o un resorte metálico, como se muestra en la & gura 9. Esto permite desalineación a%ial, angular y paralela, además de alguna tolerancia a la torsión con un poco o nada de juego.

1ig 9. +coplamiento de disco "e%ible. Cortesía de -ero.Ma)! Minneapolis! Minn! &&''$

ACOPLAMIENTOS DE ENGRANE % RANURA

@tilizan engranes e%ternos con dientes rectos o curvos, como se indica en la &gura =, que permiten movimientos a%iales sustanciales entre los ejes y, segn la forma del diente y las holguras, tambi2n absorben peque!as desalineaciones angulares y paralelas. *ienen gran capacidad de torque por el nmero de dientes engranados.

1igura =.+coplamiento "e%ible de engrane. Cortesía de Amerigear/-um Industries! Inc! 0rie Pa! $1&$'

ACOPLAMIENTOS &ELICOIDALES % DE FUELLE

3on dise!os de una sola pieza que usan sus de"e%iones elásticas para permitir desalineaciones a%iales, angulares y paralelas, con un poco de juego o sin 2l. #os acoplamientos helicoidales &gura ? y la fotografía inicial del capítulo =- se fabrican con un cilindro sólido metálico cortado con una ranura helicoidal para incrementar su "e%ibilidad. #os acoplamientos de fuelle de metal & gura Q- se fabrican con una hoja de metal delgada soldando una serie de arandelas huecas  juntas, moldeando hidráulicamente un tubo dentro de la forma, o colocando un recubrimiento electrolítico grueso sobre un mandril. /ichos acoplamientos tienen una capacidad de torque limitada comparados con otros dise!os, pero ofrecen cero juego y alta rigidez a la torsión, en combinación con desalineación a%ial, angular y paralela.

1igura ?.+coplamiento helicoidal. fuelle metálico. 0ortesía de Cortesía de 2elical Products Co! 4ellows 5i6ision!

1igura Q. +coplamiento de 3enior #le)onics Inc! Metal

Inc! 3anta María! Calif! +7'&1

3haron! Mass! ,8,1%

 ACOPLAMIENTOS DE ESLA#ÓN

O acoplamientos de 3chmidt & gura C- conectan dos ejes a trav2s de una red de eslabones, que permiten una desalineación paralela signi&cativa sin cargas laterales, o p2rdidas de torque, y sin juego. +lgunos dise!os permiten peque!as cantidades de desalineación angular y a%ial. *ales acoplamientos se utilizan con frecuencia donde se necesitan grandes ajustes paralelos o movimientos dinámicos entre los ejes.

1igura C. +coplamiento desplazado de 3chmidt. Cortesía de -ero.Ma)/2elland Co! Minneapolis! Minn! &&''$

 JUNTAS UNIVERSALES

 3on de dos tipos comunes, el acoplamiento de ooNe & gura 4:-, el cual no tiene velocidad constante 06-, y el acoplamiento de >zeppa, que sí la tiene. #os acoplamientos de ooNe se usan generalmente en pareja para eliminar su error en la velocidad. +mbos tipos pueden manejar desalineaciones angulares muy grandes y, en pareja, tambi2n proporcionan grandes desplazamientos paralelos. Bstos se emplean en ejes de transmisión en automóviles, los acoplamientos ooNe por pares en el eje de transmisión trasero y los >zeppas llamados juntas de 06- en el impulsor delantero del automóvil. #a variedad de acoplamientos disponibles e%ige que el dise!ador busque información más detallada sobre sus capacidades con los fabricantes, quienes siempre están dispuestos a ayudar en la selección del tipo de acoplamiento adecuado para una aplicación. #os fabricantes a menudo ofrecen datos de prueba sobre las capacidades de carga y alineación de sus acoplamientos especí&cos.

1igura 4:. +coplamiento de ooNe. Cortesía de 9o6ejoy! Inc! 5owners :ro6e! III 1,&$&

#as pruebas de inspección utilizadas comnmente en la fabricación de los componentes de acoplamientos son$ • •

/ureza super&cial. )rueba de alineación dentro de las tolerancias especi&cadas.

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)rueba para determinación de p2rdida de potencia permisible. )ruebas de cargas cuasiestáticas. )ruebas de "e%ión. /e balanceo. /e vibración lateral y tornsional.

RELACIÓN DE VARIA#LES % DE FÓRMULAS

)rocedimiento$ 4. 3eleccionar tipo de acoplamiento. 8. /eterminar factor de servicio. )( K ) transmitido % 4:: % 31- L >)(. b. +plicaciones de freno. @sar los ) al freno en la fórmula de arriba si la cali&cación de motor primario es e%cedida. c. +plicaciones repetitivas de carga de pico alto$ @tilice una de las siguientes fórmulas aplicables para aplicaciones que utilizan motores con características de par que son más altos de lo normal, aplicaciones con funcionamiento intermitente, cargas de impacto, efectos de inercia debido al encendido o apagado y L o torques repetitivos inducidos del sistema de altos pares de pico . El Mpico del sistema de parM es el má%imo que puede e%istir en el sistema. d. )ara R3ervicio Fo >eversible'. >elación de torque del acoplamiento requerido K )ico del sistema de par. e. )ara R3ervicio >eversible'. >elación de torque del acoplamiento requerido K 8.: S )ico del sistema de par ;. /eterminar el tama!o del acoplamiento. a. >eferirse a la tabla. uscar en la columna los ) por 4::rpm, o la columna de relación de torquepara una &gura igual a, o en e%ceso del valor mayor calculado en el paso elaciones de acoplamientos y 6elocidades permitidas

DI#UJO FINAL

A#AOH>+1T+ http$LLUUU.ruland.comLtiVmaterials.asp /ise!o de Elementos de (áquinas, ;ta Edición G >obert #. (ott. /ise!o de (áquinas 5 >obert #. Forton http$LLUUU.cNit.co.zaLsecureLconveyorLtroughedLrigidVcouplingsLrigidVformula.html http$LLUUU.ruland.comLpsVcouplingsVrigid.aspWabout http$LLUUU.re%nord.comL0ontentAtemsL*ech#ibraryL/ocumentsL;94544:(V1alN5 #ifelign5Hear50ouplingsV0atalog5pdf  Hlobal )roduction$ + andbooN for 3trategy and Amplementation UUU.lovejoy5inc.com http$LLUUU.benzlers.comLXradiconLVdocsL>53eries5P5AY(.pdf