Técnica de la cadena – Manutención

Selección de una cadena de manutención

Proceso de selección

Recopilar la mayor cantidad posible de datos y, más concretamente:

• El modo de trabajo de la cadena tiene que estar perfectamente definido, haciendo referencia a las posibilidades anteriormente expuestas.
Masas (incluida la de la cadena, que se estimará en primer lugar), rozamientos de la cadena y de la carga transportada, longitudes, ángulos, elementos de posibles curvaturas, etc.

Calcular las fuerzas que se ejercen sobre la cadena:

• Las fuerzas de tracción por la masa y por el rozamiento (y por una posible curvatura) restringen la tracción de las placas, producen un cizallamiento en los ejes y ejercen una presión de contacto entre los ejes y los casquillos.
• Las fuerzas normales (debidas a la masa y a una posible curvatura), que ejercen una presión de contacto entre los rodillos pequeños (o grandes) y los casquillos por un lado, y la superficie de apoyo por el otro.

Elegir la cadena en función de su modo de trabajo y del resultado de los cálculos según uno o varios de los siguientes criterios:

Resistencia a la tracción de la cadena
Resistencia al desgaste de sus articulaciones y sus rodillos grandes.

Repetir los cálculos poniendo la masa de la cadena seleccionada si es muy diferente de la estimada al comenzar los cálculos.
Definir los detalles técnicos de ejecución de la instalación consultando las recomendaciones y comprobando si las condiciones de trabajo previstas en un principio no han variado de manera que menoscaben la validez de los cálculos.

Cálculo de fuerzas

FÓRMULAS GENERALES
► Fuerza máxima de tracción en Newton (en la entrada de la rueda motriz):

Selección de una cadena de manutención 1

Fuerza normal máxima en Newton (apoyo sobre la superficie de guía):

Selección de una cadena de manutención 2

Donde:

•  Pt et Pm : son los pesos totales (en N) soportados respectivamente por el ramal cargado y el no cargado
•  f et f‘ : coeficientes de rozamiento en el ramal cargado y en el no cargado
•  α : ángulo de la dirección media de la cadena (en grados) con la horizontal (valor positivo para el ascenso)
Pg : peso máximo (en N) que se ejerce sobre la rueda grande
Fp : fuerza catenaria (en N) sobre el ramal no cargado si no está sostenido, dado por la relación de más abajo (para una distancia entre ejes E y una flecha h):

Selección de una cadena de manutención 3

Efecto de la curvatura

En una primera aproximación, que suele ser suficiente, cuando la dirección de la cadena se desvía en un ángulo β (en radianes) en una rampa con un coeficiente de rozamiento f, basta con hacer una corrección en las fuerzas calculadas mediante las fórmulas anteriores.

Correcciones:

– multiplicarFt por eβf

– multiplicarFn por : (1+e2βf-2eβf cosβ)0.5

Selección de una cadena de manutención 4

Selección para resistencia a la tracción

Se trata de una verificación porque en las instalaciones de manutención sólo se producirá una ruptura antes del desgaste en casos excepcionales de cadenas sometidas a importantes fuerzas continuas o discontinuas.

Se calcula la fuerza máxima Ft sobre la cadena con las relaciones especificadas en el capítulo anterior. Esta fuerza se tiene que corregir para tener en cuenta las condiciones de funcionamiento. Para el coeficiente k tenemos los siguientes valores:

golpes moderados ………………….. k = 1,2
golpes violentos ……………………. k = 1,4
dragado……………………………….. k = 1,4

A continuación se comprueba si la resistencia a la tracción Rr es superior a 5 veces la fuerza corregida Ftc. Llamamos Kg al coeficiente de seguridad(aquí es como mínimo igual a 5).

Cálculo de fuerzas

En la vida útil que se suele buscar para las aplicaciones industriales (50.000 horas) y cuando el entorno es agresivo (polvo abrasivo, por ejemplo), la cadena puede fallar debido al desgaste de las piezas por rozamiento, sobre todo de los ejes sobre los casquillos.

Para evitar el desgaste de las articulaciones (con elongación anormal de la cadena que altera su funcionamiento) y que se agarroten, con el consiguiente aumento de la potencia necesaria, hay que limitar la presión de contacto en las articulaciones.

 

► Presión en las articulaciones:Calculs des efforts, pression dans les articulations

► Superficie de articulación (con un eje de diámetro da y un casquillo de longitud Id):     Sa = da.Id    mm2

► Presión admisible en condiciones normales de vida útil (longitud de la cadena y su velocidad) y de mantenimiento (lubricación):

Pa   <   35 MPa

 

Se elige una cadena con una superficie de articulación como mínimo igual al valor dado por la relación:Formule calculs d'efforts

Consúltenos en caso de condiciones de funcionamiento más severas.

Selección para resistencia al desgaste de los rodillos grandes

Cuando las cargas soportadas por los rodillos grandes de la cadena (directamente o no) son importantes, su desgaste es el que puede llegar a limitar la vida útil de la cadena.

Los rodillos grandes soportan la componente normal Fn (ver fórmula de cálculo de más arriba) corregida eventualmente por los efectos de una curvatura.

Para determinar el valor medio de Pg se utiliza el cálculo del peso indicado más abajo, en la sección «Pesos que aparecen en las fórmulas», relacionando ese peso con el paso p de la cadena.

 

Déterminer Pg

nc = número de cadenas en paralelo del transportador. Sin embargo, Pg puede ser puntualmente bastante superior al valor medio.

Al peso de la cadena y de los accesorios hay que añadir el eso de la carga útil P.

► Carga útil aplicada directamente en la articulación (eje hueco o saliente como la figura de debajo) o en las placas (con orificios o aletas):

• Con eslabones consecutivos:

Selección de una cadena de manutención 5

Con eslabones aislados:

Selección de una cadena de manutención 6

► Carga útil P de longitud L en cadena de paso p:

Selección de una cadena de manutención 7

► Presión de contacto entre casquillos y rodillos grandes:

Pression de contact douilles/galets

► Superficie de contacto en mm2 de un casquillo de diámetro exterior dd y de un rodillo grande de longitud Ig:   Sg  = dd . Ig  mm²

Presión admisible para las condiciones normales de funcionamiento (longitud de la cinta y su velocidad) y de mantenimiento (lubricación):

– Para un rodillo grande de acero no tratado:      Pg < 2 MPa
– Para rodillo de plástico (POM):        Pg < 2,2 MPa
– Para un rodillo grande de acero tratado:    Pg < 2,5 MPa
– Para un rodillo grande de acero cementado:     Pg < 3 MPa

Pesos que aparecen en las fórmulas

Peso Pc de la cadena (en N), que se deduce de su masa lineal Mc (en kg/m), especificada en el catálogo, de la aceleración de la gravedad (9,81m/s)y de la longitud del ramal que podemos considerar igual a la distancia entre ejes E (en mm) de las ruedas.

Pc = Mc . g . E

► Peso Pac de los accesorios (en N) no incluidos en el de la cadena, que se deduce de su peso unitario Pac (en N), de su distancia Iac (en m) y de la longitud E del ramal.

Le poids Pac des accessoires (en N)

► Peso Pu de la carga transportada. Se pueden dar varias posibilidades:

• Cargas distintas de peso unitario Pu (en N), distancias de lu (en m).

Selección de una cadena de manutención 8

Cargas continuas (granel u objetos) de masa lineal Mu (en kg/m).

Selección de una cadena de manutención 9

• Cargas distintas o continuas, en las que se conoce el caudal ponderado Q (en N/min) o el número No de objetos de peso Pu que se transportan por minuto a la velocidad v (en m/mn).

Selección de una cadena de manutención 10

Si hay nc cadenas trabajando en paralelo.

Ramal con carga, Ramal sin carga

• En caso de deslizamiento de la cadena sobre sus placas, seleccionar directamente en la tabla 1.

f  ou  f’  =   f1

• En caso de que la cadena ruede sobre sus rodillos grandes, de diámetro exterior Dext y de taladro Dint, establecer en función de los coeficientes especificados en la tabla 2 y de los diámetros de las piezas en contacto.

Frottement avec tableau 2

En caso de transporte a granel hay que poner el rozamiento del producto transportado en el cangilón, el de la cadena suele ser irrelevante. La tabla 2 ofrece la densidad y el coeficiente de rozamiento de algunos materiales que se transportan a granel.

Tabla 1

Parámetros de rozamiento Mínimo:
superficies lisas y lubricadas
Máximo:
superficies rugosas y secas
Deslizamiento de las placas sobre una guía de acero f1 = 0,08 f1 = 0,40
sobre una guía de plástico f1 = 0,10 f1 = 040
Deslizamiento entre casquillo y rodillo pequeño o grande f2 = 0,10 f2 = 0,20
Rodamiento de un rodillo pequeño o grande sobre una guía de acero f3 = 0,05 f3 = 0,10
sobre una guía de plástico f3 = 0,07 f3 = 0,15

Tabla 2

Materiales deslizándose en un cangilón de acero Densidad aparente f
Arcilla 0.77 0.63
Amianto 0.19 0.58
Caliza 1.00 0.47
Cemento 0.94 0.54
Cal 1.53 0.46
Minerales de aluminio 0.83 0.55
Minerales de hierro 2.99 0.47
Minerales de níquel 0.92 0.45
Minerales de plomo 3.26 0.77
Minerales de cinc 1.93 0.79
Chatarra 0.54 0.73
Escoria 0.90 0.48
Carbonato de calcio 0.88 0.49
Cloruro de amonio 0.67 0.79
Carbón de leña 0.44 0.41
Carbón 0.30 0.53
Madera de pino 0.70 0.41
Virutas de madera 0.36 0.74
Cebada 0.39 0.71
Arroz y trigo 0.77 0.40
Azúcar 0.68 0.47
Polietileno 0.34 0.52
Polvo de caucho 0.39 0.53
Polvo de cromo 1.14 0.51

Recomendaciones para el diseño de la instalación

 Número de dientes de las ruedas:
Como las cadenas de manutención suelen tener un paso lo suficientemente grande como para que las placas lleven accesorios, al diseñador le interesa reducir el número de dientes de las ruedas para limitar su tamaño. Sin embargo, el efecto poligonal ya es importante por debajo de 12 dientes, e incluso por encima cuando la velocidad de rotación es alta.
Por otra parte, cuando la rueda no tiene muchos dientes y un paso elevado, recomendamos ceñirse a las indicaciones del catálogo para el diámetro máximo del casquillo con objeto de evitar que interfiera con las placas.

Ajuste de la distancia entre ejes:

La distancia entre los ejes se tiene que poder regular por diferentes motivos:

•  para facilitar el montaje de la cadena
•  para poderla mantener y compensar su elongación con el tiempo.

Hay que tener un sistema de recuperación del juego mediante:

• tornillos (figura de al lado)
• muelles
• contrapesos
• elevadores

Selección de una cadena de manutención 11

Atención: en principio, la cadena funciona sin tensión en el ramal sin carga porque la tracción de las ruedas es positiva. Sin embargo, en ciertos casos concretos se necesita una tensión. El valor de la fuerza de tensión no puede superar el 10% de la fuerza útil en la cadena o el 1% de la resistencia a la tracción.

Apoyo y guía de los ramales

• El ramal con carga se apoya deslizándose o rodando sobre una superficie de guía.
No olvide utilizar rodillos grandes con pestaña cuando la distancia entre ejes sea grande y en caso de fuerza transversal.

• El ramal sin carga puede estar apoyado mediante deslizamiento porque soporta menos carga, pero también se puede usar el rodamiento sobre rodillos grandes (si existen) o un apoyo mediante una serie de ruedas locas. La ausencia de apoyo sólo se usa cuando la distancia entre ejes es pequeña porque la fuerza catenaria se vuelve excesiva cuando la distancia es grande. Sea como fuere, la flecha no debe superar el 0,4 % de la distancia entre ejes. Esta condición puede requerir una fuerza de tensión demasiado elevada si el ramal no tienen apoyo.

Soutien et guidage des brins
En ambos ramales hay que colocar la cadena con cuidado sobre las ruedas: la guía tiene que estar perfectamente alineada con el dentado. Redondee el extremo de la guía para facilitar la entrada de la cadena.

Defecto de alineación de las ruedas:

b1/2 : Para longitudes inferiores a 10m

b1 : Ancho interior del eslabón interior

b1 : Para longitudes superiores a 10m

Defecto de paralelismo de los planos del dentado: las ruedas tienen que ser paralelas (< 40′)

Tolerancia en la longitud de las cadenas de manutenciónEntre 0 y + 0,25 %
Esta tolerancia se tiene que reducir si hay dos cadenas trabajando en paralelo que se unen mediante traviesas u otros accesorios (precisarlo en el pedido)

símbolos, unidades y fórmulas principales

símbolos y unidades

 Descripción Símbolos unidad
aceleración de la gravedad (≅9,81) g m/s
 Ángulo con la horizontal  α radián
 Ángulo de inflexión de la cadena  β radián
 Coeficiente de rozamiento global: ramal con carga  f
 Coeficiente de rozamiento global: ramal sin carga  f’
 Diámetro del eje  da  mm
 Diámetro exterior del casquillo  dd  mm
 Diámetro original de la rueda dentada  Dp  mm
 Distancia entre accesorios lac  m
 Fuerza de tracción  Ft  N
 Fuerza normal  Fn  N
 Fuerza centrífuga  Fp  N
 Distancia entre ejes  E  m
 Flecha del ramal sin carga  h  mm
 Longitud del casquillo  ld  mm
 Longitud del rodillo grande  lg  mm
 Masa lineal de la cadena  Mc  kg/m
 Masa lineal de la carga continua  Mu  kg/m
 Número de cadenas en paralelo sobre el transportador  nc
 Paso de la cadena  p  mm
 Peso de la cadena  Pc  N
 Peso de los accesorios  Pac  N
 Peso unitario de los accesorios  pac  N
 Peso soportado por un rodillo grande  Pg  N
 Peso de la carga transportada  Pu  N
Peso total soportado por el ramal con carga Pt N
Peso total soportado por el ramal sin carga Pm N
Presión en las articulaciones pa MPa
Superficie de articulación Sa mm²
Superficie entre casquillo y rodillo grande Sg mm²

fórmulas principales

Fuerza máxima de tracción:

Peso de un ramal de cadena (con o sin carga):

Peso de los accesorios:

Peso del ramal con carga:

Peso del ramal sin carga:

Presión en las articulaciones:

Selección de una cadena de manutención 12

ejemplos de aplicaciones

LA CADENA Y EL MATERIAL SE DESLIZAN EN EL CANGILÓN:
► Fuerza máxima de tracción:               Ft = Pt . f + Pm . f1     o     Ft = (Pc . Pu) . f + Pc . f1

Donde: f es el coeficiente del material transportado en el cangilón y f1 es el coeficiente de deslizamiento de las placas de la cadena en el cangilón.
LAS CADENAS RUEDAN, LA CARGA VA APOYADA:

Fuerza máxima de tracción:Formule effort de traction maximale

Donde: f y f’ son los coeficientes de rodamiento, que a su vez dependen del orificio y del diámetro exterior del rodillo grande.

La fuerza normal del rodillo grande es: Formule effort normal du galet

sem, libero velit, Aenean leo porta. pulvinar Donec fringilla consectetur non