Acoplamientos Rigidos y Flexibles

7/24/2019 Acoplamientos Rigidos y Flexibles

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ACOPLAMIENTOS

En un proyecto mecnico muchas veces es necesario unir elementos rotacionalescomo ejes y rboles, pues su longitud sera demasiado grande para hacerlosenterizos. Otras veces, simplemente se necesita acoplar el rbol del motor con lamquina o con la transmisin intermedia. En muchos casos es preciso valerse de

elementos capaces de absorber desalineamientos entre dos partes de formaintencional o inevitable. En todos estos casos los elementos de empalme que seutilizan son los acoplamientos.

Acoplamiento de quijada insertos de quijada y elastmetro

ay una gran variedad de acoplamientos de ejes comerciales, desdeacoplamientos rgidos simplemente acu!ados hasta dise!os elaborados queutilizan engranes, elastmeros o "uidos para transmitir torque de uno a otro ejeso a otros dispositivos, en presencia de varios tipos de desalineaciones. #osacoplamientos se dividen grosso modo en dos categoras$ rgidos y "e%ibles.Elstico en este conte%to signi&ca que el acoplamiento puede absorber algo de ladesalineacin entre los dos ejes y rgido implica que no se permite desalineacinentre los ejes conectados.

#a asociacin internacional encargada de la regulacin, normalizacin y coleccinde informacin de acoplamientos es la 'Mechanical Power TransmissionAssociation' ()*+ +sociacin de *ransmisin de )otencia (ecnica-, cuyospropsitos son$

)romover la fabricacin y venta de equipos de transmisin de potencia

mecnica, al mismo tiempo que el aumento de la conciencia pblica y elconocimiento de dicho equipo.

/esarrollar estndares de la industria para asegurar una adecuadafabricacin, dise!o y apliacin de su equipo, de manera que no impida eldesarrollo de dicho equipo.

0oleccionar y proveer estadsticas de ventas mensuales para variossectores de negocios de la asociacin.


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1omentar la participacin de los miembros de las compa!as, a trav2s de la+sociacin, para lidiar con los cuerpos regulatorios de la industria y elgobierno acerca de temas de comn inter2s a los miembros de lascompa!as.

3ervir a las necesidades de los miembros en todas las bases que sean decomn inter2s.

1ig 45 6arios tipos y tama!os de acoplamientos rgidos para ejes. Cortesa de RulandManufacturing Inc! "atertown! Mass

FACTORES DE SERVICIO

#os factores de servicio son una gua, basada en la e%periencia, de la relacinentre acoplamientos catalogados y caractersticas del sistema. #as caractersticasdel sistema son mejor medidas con un torqumetro.


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#os factores de servicio enlistados a continuacin son valores tpicos basados enuna operacin normal de sistemas de accionamiento.


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ACOPLAMIENTOS RGIDOS

#os acoplamientos rgidos conectan los ejes sin permitir movimiento relativo entreellas7 sin embargo, es posible algn ajuste a%ial en el montaje. 3e utilizan cuandola precisin y la &delidad de la transmisin del torque son de primordialimportancia como, por ejemplo, cuando la relacin de fase entre el dispositivo

impulsor y el dispositivo impulsado se debe mantener con precisin. )orconsiguiente, la maquinaria de produccin impulsada por grandes ejes en lneausa con frecuencia acoplamientos rgidos entre las secciones del eje. #osservomecanismos necesitan tambi2n cone%iones sin juego en el tren impulsor. Encontraparte, la alineacin de los ejes de los ejes acoplados se ajusta con precisinpara eliminar la introduccin de grandes fuerzas y momentos laterales, cuando elacoplamiento se sujeta en su lugar.

#os materiales comnmente utilizados en los acoplamientos rgidos son$

+cero$ 4849 +luminio$ 8:8;5*


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#a &gura 8 muestra algunos ejemplos de acoplamientos rgidos comerciales. aytres tipos generales$ acoplamiento de tornillo prisionero, acoplamientos acu!adosy acoplamientos de sujecin.

ACOPLAMIENTOS DE TORNILLO PRISIONERO

Bstos utilizan un tornillo prisionero duro que seincrusta en el eje para transmitir torque y cargasa%iales. Bstos no son recomendables salvo paraaplicaciones con cargas ligeras y se pueden a"ojar conla vibracin.

ACOPLAMIENTOS ACUADOS

@san cu!as estndar como las estudiadas en la seccin anterior y puedentransmitir un torque considerable. 0on frecuencia se emplean los tornillosprisioneros opresores- junto con una cu!a, ubicando el tornillo a C:D de la cu!a.)ara operar adecuadamente contra la vibracin, se utiliza un tornillo prisionerocon punta de copa que se incrusta en el eje. )ara mayor seguridad, se debe hacerun ori&cio poco profundo en el eje debajo del tornillo, con la &nalidad deproporcionar una interferencia mecnica contra deslizamiento a%ial en vez de

con&ar en la friccin.ACOPLAMIENTOS DE SUJECIN

3e fabrican con varios dise!os, de los cuales los ms comunes son losacoplamientos deslizantes de una o dos piezas, que se abrazan alrededor de losdos ejes y transmiten torque a trav2s de la friccin, como se muestra en la & gura4. @n acoplamiento de bloqueo cnico utiliza una hendidura en forma de cono,que est apretada entre el eje y el alojamiento del acoplamiento cnico parasujetar el eje, como se indica en la & gura 8.


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1ig 85@n acoplamiento trantorque de bloqueo cnico. Cortesade #enner Manheim! Manheim! Pa! $%&'&

#os componentes que conforman a un acoplamiento rgidoson$ ejes, tornillos, cu!as, tuercas y bridas. #os procesos

de manufactura comnes para cada uno de estos componentes son$

ridas$

4. 0ortado. 3e corta el material base segn sea el requerimiento, peso ydimensin. )ara esto se puede utilizas una mquina de corte o un cortadorde propulsor de agura.

8. 0alentado. #a parte es calentada a una alta temperatura, cuidando que nollegue al punto de cristalizacin.

ecubrimiento. 3e coloca un recubrimiento para evitar la o%idacin7 esto

mediante un spray.

Eje

4. E%trusin. 3e presiona el material a trav2s de un molde de seccintransversal deseada.

*ornillo y tuerca.

4. 0ortado.8. arrenado.


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0u!as.

4. erramienta de corte super&cial. Es una mquina utilizada para cortar elmaterial a las dimensiones deseadas.

8. (olienda.


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en el m%imo y el mnimo medidas no deben superar el desfase de loslmites de instalacin especi&cados. >eubicar el indicador lineal al cuboopuesto y repita el procedimiento. +priete todos los pernos de anclaje yrepetir el paso 9 y =. 6uelva a alinear el acoplamiento si es necesario.

=. (ueva juntos los cubos rgidos, instale los pernos y tuercas de seguridad,apretar alternadamente y uniformemente para el torque recomendado.

+dvertencia$ +ntes de instalar los acoplamientos, asegrese que las fundacionesde los equipos que se encuentran conectados cumplan con los requisitos delfabricante. 3e recomienda el uso de cu!as de acero ino%idable.


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1AH@>+


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conectados y que tiene movilidad relativa a ambos cubos. El miembro decompensacin puede ser slido o que comprende varios enlaces. ay dossubclases de dise!o bsicos$

I 3ubclase +5acoplamientos en el que losdesplazamientos entre los ejes y

miembros de la compensacin tienen uncarcter friccional los ejemplos incluyenacoplamientos convencionales Oldham,acoplamientos de engranajes yarticulaciones 0ardan-.

I 3ubclase e5acoplamientos en el quelos desplazamientos se deben adeformaciones elsticas en conectoreselsticos especiales.

)ara la 3ubclase +, la fuerza radial 1com,o momento de "e%in, acta de unconcentrador a otro y es causada pordesalineacin7 3lo desalineamientosradiales se abordan a continuacin.1com es una fuerza de friccin igual alproducto del coeficiente de friccin J yfuerza tangencial 1t a un radio efectivo>ef, 1, K * L >ef, donde * es la

transmisin de torque$

#a fuerza 1com no depende de lamagnitud desalineacin. Esta es unacaracterstica negativa, ya que una parterelativamente peque!a de desalineacinde la vida real puede generar altasfuerzas que actan sobre los cojinetes delos ejes conectados. /esde losmovimientos entre los ejes y el miembrocompensador son de carcter MsticN5slipM, con desplazamientos muy cortosalternando con paradas y retrocesos, J podra suponerse que es el coeficiente de


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friccin esttica. 0uando el par nominal *r es transmitido, a continuacin, loscriterios de seleccin son

@na menor friccin y L o mayor radio efectivo llevaran a las fuerzas inferiores delos cojinetes. )ara 3ubclase , suponiendo linealidad de los conectores elsticos,

/onde E K valor de la desalineacin radial, y com K rigidez combinada de losconectores elstica en la direccin 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 ms e&caces paragrandes *r, por supuesto, una rigidez inferior de los conectores elsticosconducira a fuerzas radiales ms bajos.

ACOPLAMIENTOS FLE"I#LES

@n eje, como un cuerpo rgido, tiene seis grados potenciales de libertad H/#- conrespecto a un segundo eje. 3in embargo, debido a la simetra slo cuatro de estosH/# son de inter2s. 3e trata de las desalineaciones a%ial, angular, paralela ytorsional, como se ilustra en la & gura


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cambia de signo. Esto es indeseable si lo que se necesita es una fase precisa,como en los servomecanismos.

Acoplamiento (e)i*le de engrane

En un acoplamiento "e%ible sera deseable la tolerancia a la torsin, si el impulsorse debe aislar de cargas de choque o vibraciones de torsin grandes. 3e fabricannumerosos dise!os de acoplamientos con tolerancia y cada uno ofrece unacombinacin de caractersticas diferentes. El dise!ador generalmente encuentra

el acoplamiento comercial adecuado para cualquier aplicacin. #os acoplamientos"e%ibles se dividen en varias subcategoras, que se listan en la tabla =5?, juntocon algunas de sus caractersticas. #as razones de torque no se muestran porquevaran mucho con el tama!o y los materiales. 3e pueden manejar niveles depotencia de fracciones de caballo a miles de caballos con acoplamientos de variostama!os.

Acoplamiento helicoidal


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1AH@>+ ; arriba-. 6ista esquemtica de acoplamiento dequijada que muestra insertos de quijada y elastmeroCortesa de Magnaloy Coupling Company! Alpena! Mich

'+%,%

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

#os materiales comnmente utilizados en losacoplamientos elsticos son$

/elrin. Es la opcin ms comnmente utilizadapara los acoplamientos "e%ibles. Ofrece bajo

costo, buen desgaste, alto torque relativo yrigidez torsionante. ay una gran diferencia durante su apliacin entre losacoplamientos maquinados y los de moldeado barato, estos son$ que losmaquinados ofrecen un par de arranque esttico y rigidez torsionantemucho mayores que los de moldeado barato.

Fylon. 3e usa como un opcin alternativa al /elrin, puesto que es de menorcosto, a veces tambi2n se le atribuye mayor dampering torsional que al/elrin, aunque realmente son muy parecidos entre los dos.

*ermoplsticos de alta temperatura. Otra alternativa al /elrin, puesto que loe%ceden en el lmite de servicio de temperatura, adems de la rigidez y en

el torque transmitido. @retano. Es una opcin comn puesto que tiene un gran desempe!o en la

resistencia qumica, temperatura de servicio, relacin de compresin ydesgaste. +l recubrirse con materiales de baja friccin, provee al usuario unacoplamiento hbrido con el alto acomodo radial desalineado y bajas fuerzasde reaccin, y e%celentes caractersticas de dampering torsional.

0aucho moldeado de alta temperatura. (uchas veces con alternativa al@retano.


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El proceso comn de manufactura para acoplamientos elsticos 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 deacoplamiento cnico estn completamente limpios y libres de aceite osuciedad, inserte el cojinete en el cubo de manera que los agujeros sealineen.

8. 0olocar aceite en el hilo y punto de tornillos prisioneros, o en el hilo ydebajo de la cabeza de los tornillos de presin. 0oloque los tornillos sueltosen los ori&cios roscados en el cubo.

>O>E3 /E +FH@#+>A/+/. #os errores de angularidad se pueden comprobarmanteniendo ambos ejes estacionarios y tomar mediciones con una medidor debloque y antenas en los cuatro puntos 4, 8, < y ;, como se muestra en la &gura >O>E3 /E EP0EF*>A0A/+/. #as mediciones se toman en una direccin radial ylos medios ms convenientes y precisos de hacer esto es utilizar un indicador de

cuadrante adecuadamente sujetado a la mitad de acoplamiento, y teniendo en elcubo o brida de la otra, como se muestra en la &gura ; 6er &gura ;a paraacoplamiento estndar, y ;b para el acoplamiento del tambor de freno-. 3e debetener cuidado para asegurar el apoyo para el indicador de lnea, que sea losu&cientemente rgido para evitar que el peso del indicador de causar desviaciny, en consecuencia, lecturas ine%actas. @n cuidado especial debe ser tomado endonde los ejes se apoyan en rodamientos de rodillos cnicos para garantizar quese comprueba la alineacin con los ejes en la posicin de punto medio y uncheque &nal se realiza con la unidad en *emperatura de funcionamiento.


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ACOPLAMIENTOS DE $UIJADA

*ienen dos mazas frecuentemente id2nticas- con quijadas prominentes, como seilustra en la & gura ;. #as quijadas se traslapan a%ialmente y se trabantorsionalmente a trav2s de un inserto " e%ible de caucho o un metal blando. #asholguras permiten algo de desalineacin 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 estnconectadas por un elemento con tolerancia disco-, como un elastmero o unresorte metlico, como se muestra en la & gura 9. Esto permite desalineacina%ial, angular y paralela, adems de alguna tolerancia a la torsin con un poco onada de juego.

1ig 9. +coplamiento de disco "e%ible. Cortesa 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, segn laforma del diente y las holguras, tambi2n absorben peque!as desalineacionesangulares y paralelas. *ienen gran capacidad de torque por el nmero de dientesengranados.


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1igura =.+coplamiento "e%ible de engrane. Cortesa 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 elsticas para permitirdesalineaciones a%iales, angulares y paralelas, con un poco de juego o sin 2l. #osacoplamientos helicoidales &gura ? y la fotografa inicial del captulo =- sefabrican con un cilindro slido metlico cortado con una ranura helicoidal paraincrementar su "e%ibilidad. #os acoplamientos de fuelle de metal & gura Q- sefabrican con una hoja de metal delgada soldando una serie de arandelas huecasjuntas, moldeando hidrulicamente un tubo dentro de la forma, o colocando unrecubrimiento electroltico grueso sobre un mandril. /ichos acoplamientos tienenuna capacidad de torque limitada comparados con otros dise!os, pero ofrecencero juego y alta rigidez a la torsin, en combinacin con desalineacin a%ial,

angular y paralela.

1igura ?.+coplamiento helicoidal. 1igura Q. +coplamiento defuelle metlico. 0ortesa de

Cortesa de 2elical Products Co! 3enior #le)onics Inc! Metal

4ellows 5i6ision!


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Inc! 3anta Mara! Calif! +7'&1 3haron! Mass! ,8,1%

ACOPLAMIENTOS DE ESLA#N

O acoplamientos de 3chmidt & gura C- conectan dos ejes a trav2s de una red deeslabones, que permiten una desalineacin paralela signi&cativa sin cargas

laterales, o p2rdidas de torque, y sin juego. +lgunos dise!os permiten peque!ascantidades de desalineacin angular y a%ial. *ales acoplamientos se utilizan confrecuencia donde se necesitan grandes ajustes paralelos o movimientosdinmicos entre los ejes.

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

JUNTAS UNIVERSALES

3on de dos tipos comunes, el acoplamiento de ooNe & gura 4:-, el cual no tienevelocidad constante 06-, y el acoplamiento de >zeppa, que s la tiene. #os

acoplamientos de ooNe se usan generalmente en pareja para eliminar su erroren la velocidad. +mbos tipos pueden manejar desalineaciones angulares muygrandes y, en pareja, tambi2n proporcionan grandes desplazamientos paralelos.Bstos se emplean en ejes de transmisin en automviles, los acoplamientosooNe por pares en el eje de transmisin trasero y los >zeppas llamados juntasde 06- en el impulsor delantero del automvil. #a variedad de acoplamientosdisponibles e%ige que el dise!ador busque informacin ms detallada sobre suscapacidades con los fabricantes, quienes siempre estn dispuestos a ayudar en laseleccin del tipo de acoplamiento adecuado para una aplicacin. #os fabricantesa menudo ofrecen datos de prueba sobre las capacidades de carga y alineacinde sus acoplamientos espec&cos.


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

#as pruebas de inspeccin utilizadas comnmente en la fabricacin de loscomponentes de acoplamientos son$

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


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)rueba para determinacin de p2rdida de potencia permisible. )ruebas de cargas cuasiestticas. )ruebas de "e%in. /e balanceo. /e vibracin lateral y tornsional.

RELACIN DE VARIA#LES % DE FRMULAS

)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 frmula de arriba si la

cali&cacin de motor primario es e%cedida.c. +plicaciones repetitivas de carga de pico alto$ @tilice una de lassiguientes frmulas aplicables para aplicaciones que utilizan motorescon caractersticas de par que son ms altos de lo normal,aplicaciones con funcionamiento intermitente, cargas de impacto,efectos de inercia debido al encendido o apagado y L o torquesrepetitivos inducidos del sistema de altos pares de pico . El Mpico delsistema de parM es el m%imo que puede e%istir en el sistema.

d. )ara R3ervicio Fo >eversible'. >elacin de torque del acoplamientorequerido K )ico del sistema de par.

e. )ara R3ervicio >eversible'. >elacin de torque del acoplamientorequerido 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 relacin de torquepara una &gura igual a, o en e%ceso delvalor mayor calculado en el paso


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>elaciones de acoplamientos y 6elocidades permitidas


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DI#UJO FINAL


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A#AOH>+1T+

http$LLUUU.ruland.comLtiVmaterials.asp

/ise!o de Elementos de (quinas, ;ta Edicin G >obert #. (ott.

/ise!o de (quinas 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
http://www.ruland.com/ti_materials.asphttp://www.ckit.co.za/secure/conveyor/troughed/rigid_couplings/rigid_formula.htmlhttp://www.ruland.com/ps_couplings_rigid.asp#abouthttp://www.rexnord.com/ContentItems/TechLibrary/Documents/451-110M_Falk-Lifelign-Gear-Couplings_Catalog-pdfhttp://www.rexnord.com/ContentItems/TechLibrary/Documents/451-110M_Falk-Lifelign-Gear-Couplings_Catalog-pdfhttp://www.lovejoy-inc.com/http://www.benzlers.com/~radicon/_docs/BR-Series-X-I&M.pdfhttp://www.ckit.co.za/secure/conveyor/troughed/rigid_couplings/rigid_formula.htmlhttp://www.ruland.com/ps_couplings_rigid.asp#abouthttp://www.rexnord.com/ContentItems/TechLibrary/Documents/451-110M_Falk-Lifelign-Gear-Couplings_Catalog-pdfhttp://www.rexnord.com/ContentItems/TechLibrary/Documents/451-110M_Falk-Lifelign-Gear-Couplings_Catalog-pdfhttp://www.lovejoy-inc.com/http://www.benzlers.com/~radicon/_docs/BR-Series-X-I&M.pdfhttp://www.ruland.com/ti_materials.asp