Una transmisión por correas sencilla consta de una polea conductora, una polea conducida y una correa, montada con tensión sobre las poleas, y que transmite la fuerza circunferencial circunferencial por rozamiento. En la disposición de la gura, el ramal menos tensado está en la parte inferior, conveniente en transmisiones por enlace exible que tienen grandes distancias entre centros. El propio peso del ramal provoca que la correa caiga sobre la polea, aumentando el ángulo de contacto en la polea menor que siempre será menor que el ángulo de contacto en la polea mayor.
$igura (.
!a transferencia de potencia entre engrana"es es posible gracias gra cias a la fuerza de acción#reacción en el contacto en el diente, particularmente por la componente tangencial de esta fuerza, $t, cuyo momento relativo al centro de cada cuerpo libre equilibra el torque del e"e, % &asumiendo la velocidad constante'. !a fricción sólo "uega un papel secundario.
$igura $igura *. +omparación comportamiento engrana"es,
!a transferencia de potencia en una transmisión por correa requiere de la fricción. !as transmisiones por correas son transmisiones por fricción y exibles, lo que le permite transmitir el movimiento de la polea conductora a la conducida, con la potencia deseada, gracias a la fuerza de rozamiento que surge en el contacto entre la polea y correa. dealmente, para engrana"es y correas, la relación de velocidades y la relación de torques son cada una igual a la relación entre radios, de forma que la potencia de salida ser-a igual a la de entrada &y la eciencia del (/'. !a relación de velocidades, en un par de engrana"es reales, es igual a la relación de transmisión ideal, pero la fricción provoca que la relación entre torques sea menor de la ideal. En la transmisión por correas real, sucede al contrario, la relación de torques es igual a la ideal pero la relación de velocidades no lo es. !a potencia es igual al producto del torque por la velocidad angular, luego la eciencia de los engrana"es y correas reales es inferior al (/.
$igura 6.
)onde0 d10 )iámetro de la polea menor &mm'. d20 )iámetro de la polea mayor &mm'. a 0 )istancia entre centros. 1mm2
10 3ngulo de contacto en la polea menor. 20 4ngulo de contacto en la polea mayor. 152
ω1 0 8elocidad angular de la polea menor. 1rad#s2
$igura 9.
α +α =* π 1 2 α 1
=
π-*β
α 2
=
π+* β
d = a · cosβ
El principio de traba"o de la transmisión por correas se basa en la dependencia anal-tica que existe entre las tensiones de un :ilo exible que envuelve un cilindro. Esta relación se conoce como la Ecuación de Euler 0
)onde0 T 1 ,T2 f
$uerzas aplicadas en los extremos del :ilo.
+oeciente de rozamiento entre el :ilo y cilindro. 4ngulo abrazado por el :ilo en el cilindro &en radianes'.
Ecuación de 7oncelet0 En una transmisión por correas, la correa sufre tensiones y distensiones, de forma que aumenta la tensión en una rama de la correa &%(' y esto :ace que disminuya la tensión en el otro &%*', mientras que la suma de las tensiones se mantiene constante. T0 es la %ensión inicial y es igual en ambas ramas, antes de iniciar la
transmisión de carga. % + % ( *
=
* %
.
7
= %
(
− %
*
En el proceso real, la suma de las tensiones de traba"o en la correa es algo mayor que *%. 3demás, no es siempre constante porque con el aumento de la velocidad crece la fuerza centr-fuga y la tensión en los dos ramales, pero es una solución aceptable. !a suma de tensiones de traba"o0 • •
+rece con la velocidad. Es función del esfuerzo a transmitir &7'.
!a transmisión de potencia por correas se caracteriza por su comprensibilidad elástica. • •
7resenta un ramal fuerte, donde la correa se estira. ; un ramal o"o, donde la correa se enco"e.
!a diferencia de longitudes existente entre los dos ramales de la correa &por estar a diferente tensión' se compensa en el deslizamiento elástico entre la correa y la llanta de la polea. Este deslizamiento no se produce en la totalidad del arco abarcado por la correa, sino sólo en una fracción o zona del arco de contacto. En este deslizamiento se moviliza el coeciente de rozamiento que :ace que se transmita esfuerzo entre la llanta y la correa. 7ara una correa descargada0 el área, la carga y la densidad se pueden expresar como0
7ara esta transformación0
Esto, provoca deslizamiento de la correa a su paso por la llanta de la polea, ya que pasa de la tensión del ramal fuerte a la del o"o.
)e las expresiones recuadradas anteriores se obtiene0
; se deduce que las tensiones de la correa producen alargamientos y por tanto velocidades diferentes. Estas variaciones de velocidad, a su vez, producen deslizamientos sobre las poleas. 8ariables de la correa utilizadas0 i = )ensidad. Vi = 8elocidad instantánea lineal. Ai = 4rea real de la sección transversal. i = +oeciente de 7oisson del material. i = )eformación en el punto considerado. vi = 8olumen del tramo. Li = !ongitud del tramo.
!a velocidad de la correa no es constante en toda su longitud, depende de la deformación de la misma0 en aquellos puntos donde la correa está más tensada &más deformada', la velocidad será mayor, produciendo deslizamiento de la correa a su paso por la llanta de la polea, ya que transmite la tensión del ramal fuerte a la del o"o. !a correa pasa por la polea conductora a una velocidad 8( y sale de ella con una velocidad 8*, mientras que la polea conducida pasa de la velocidad 8* a 8(. En los puntos de contacto, donde las velocidades son diferentes, debido a la elasticidad de la correa & <' se produce el deslizamiento elástico. El deslizamiento elástico sólo se produce en una parte del arco de contacto que pertenece al ramal conductor de la polea. 3l aumentar la carga, se eleva el ángulo de deslizamiento, disminuyendo el ángulo de reposo. En caso de sobrecarga, el deslizamiento se extiende a todo el arco de contacto y se convierte en resbalamiento &la correa pierde capacidad de transmisión de esfuerzo' y
ello provoca el rápido deterioro de la correa. !as velocidades perif=ricas de la polea conductora y la conducida, se relacionan mediante0 8* = 8( − s 8( = 8( &(− s' )onde0
s
> +oeciente de deslizamiento
El coeciente de deslizamiento depende de las caracter-sticas geom=tricas y de traba"o de la transmisión0 •
7otencia. %ensado inicial.
•
?ateriales de la correa y poleas. 8elocidad de traba"o.
•
)iámetros de las poleas. %abla(.8alores minimos de s para correas planas y
Valores mínimos de s Correas Planas Correas Trapezoidales
s
Caucho, textiles, sintéticos
0,01
Cuero
0,01
Tejido cord
0,01
Cordón cord
0,01
@elación entre el esfuerzo perif=rico que transmite la correa 7 y la suma de las tensiones de sus dos ramales *%0
En función de las condiciones de traba"o se dene un valor concreto del coeciente de tracción que dene el valor máximo de la carga, en condiciones de buen funcionamiento de la transmisión. A +oeciente de %racción %eórico
•
A B A Cobrecarga. !a capacidad de tracción se supera. !a correa traba"a de forma inestable y se desgasta con rapidez
•
A > A Dptima.
•
A A nfrautilizada. !a capacidad de tracción de la correa no se aprovec:a totalmente.
El punto cr-tico de la caracter-stica de tracción es donde termina la zona de traba"o y comienza el resbalamiento parcial. φ0 es el máximo valor admisible de la carga en condiciones de
aprovec:amiento racional de la correa. %abla*.8alores máximos de φ0para correas planas y
Tipo de correa
Plana
Material
φ0
Cuero
0,6
Caucho
0,6
Algodón
0,4
Lino
0,4
Lana
0,4
Poliamida Trapezoidal Cauchutada
0,45-0,5 0,7-0,9
• %oda correa tiene cierta masa que al someterse a movimiento
curvil-neo, sufre el efecto de la fuerza centr-fuga. •
Esta fuerza actFa sobre todos y cada uno de los elementos diferenciales en movimiento, provocando tensiones complementarias en ambas ramas de la correa.
•
!a tensión 8+ surge por acción de las fuerzas centr-fugas y no depende del radio de curvatura del elemento, por lo que es igual para todos los elementos de la correa.
•
El factor “ρG8 ” tiene en cuenta la tendencia de la correa a separarse de la polea debido a la fuerza centr-fuga.
*
!as condiciones de equilibrio vienen dadas por0
)onde0 8+ > %ensión debida a la $uerza +entr-fuga. 8 > 8elocidad del elemento de la correa &m#s'. H > ?asa de la correa por metro &Ig#m'. U > $uerza centr-fuga. ! > !ongitud de la correa.
7ara una correa de sección A = b · h &anc:o x espesor' los esfuerzos que actFan sobre ella son0 •
7or tensado inicial0
•
7or fuerzas perif=ricas transmitidas0
•
7or fuerzas centr-fugas0
•
)ebido a la exión0
E exión > ?ódulo reducido de elasticidad longitudinal a exión de la correa. E$!EJDK> L M( ?7a d > )iámetro de la polea. : > 3ltura de la sección transversal de la correa. Esfuerzo por tensado inicial > σ • Esfuerzo por las fuerzas perif=ricas transmitidas > σ$ > σN • Esfuerzo por fuerzas centr-fugas > σ8 • Esfuerzo debido a la exión > σ$lexión •
El ciclo de tensiones observado en la gura se repite con una frecuencia que depende de la velocidad de la transmisión. !a vida de la correa depende de la tensión de pico y puede estimarse en función de los ciclos
y la velocidad de la correa. !as poleas pequeOas incrementan el T &diferencial de tensiones' aumentando la fatiga, por eso, cuanto mayor sea el tamaOo de la polea se incrementa la vida Ftil de la correa.
$igura P.
!a selección de una correa consiste en comprobar que la tensión de tracción sobre ella en el ramal de más cargado no supere la tensión máxima admisible. Ci las correas son dentadas, se debe considerar la resistencia al salto del diente y la cizalladura del diente. 7asos del proceso de diseOo0
(. )ecidir la 7otencia a transmitir, 8elocidades de giro de las poleas, Qoras diarias de funcionamiento previstas, )istancia aproximada entre los e"es, %ipo de máquina, +ondiciones de funcionamiento,R *. +orregir la potencia a transmitir para las condiciones operativas. 6. Celección de la sección de la correa en función de la potencia a transmitir y de la velocidad de giro de la polea pequeOa. 9. Elección de los diámetros primitivos de las poleas para que cumplan la relación de transmisión y acuerde a los diámetros recomendados. P. +álculo de la longitud primitiva de la correa de acuerdo con la conguración geom=trica. S. )eterminación del arco de contacto. T. +álculo de la potencia que puede transmitir una correa. L. )eterminación del nFmero de correas necesario. . +álculo del anc:o de las poleas. El desalineamiento entre los e"es primario y secundario y#o las poleas reduce considerablemente la vida Ftil de la correa.
3lineamiento +orrecto
3lineamiento ncorrecto
3lineamiento ncorrecto
3lineamiento ncorrecto
$igura S. )iferenciacion entre alineamiento correcto e incorrecto de un
$igura T. %ipos de alineamiento de poleas en un
