ELEMENTOS DE UNIN

Unidad I

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CHAVETAS Y LENGETAS

QUE SON? Y PARA QUE SIRVEN?

Son componentes mecnicos fabricados para unir piezas que deben girar solidarias con un rbol, para transmitir un par motriz (torque T = r x F).

Ej.: poleas, engranajes, ruedas dentadas, volantes, etc.

Deben permitir un fcil montaje y desmontaje de las piezas unidas.

La chaveta acta en forma de cua

Logra una fuerte unin entre las piezas, tanto respecto a la rotacin como a la traslacin, por la presin que ejercen las caras superior e inferior de la chaveta

Pueden presentar el problema de originar una ligera excentricidad entre las piezas

No se pueden utilizar en caso de rboles cnicos.

CHAVETAS LONGITUDINALES

CHAVETAS LONGITUDINALES

En el rbol motriz, dependiendo del tipo de chaveta a utilizar, se puede practicar:

Un chavetero para alojar la chaveta,

Mecanizar un asiento plano para que sirva de apoyo a la misma

O apoyar la chaveta directamente sobre la superficie cilndrica del rbol sin mecanizar.

FIJACION DE LA CHAVETA

Las ranuras practicadas en las piezas a ensamblar para servir de alojamiento a las chavetas y lengetas se denominan chaveteros.

CHAVETEROS

DESIGNACIN Las chavetas y lengetas estn normalizadas y sus

dimensiones dependen del dimetro del rbol correspondiente.

En general, la designacin de una chaveta o lengeta incluye los siguientes datos, indicados por este orden:

Tipo de chaveta o lengeta,

Anchura (b),

Altura (h),

Longitud (L) y

Norma que la define.

DESIGNACIN

Por ejemplo: designacin de una chaveta plana de anchura b=12 mm., altura h=8 mm. y longitud L=40 mm.

Chaveta plana 12 x 8 x 40 DIN6885.

CHAVETA LONGITUDINAL

CARACTERSTICAS

Es un prisma de acero en forma de cua de seccin rectangular con una inclinacin de 1:100 en su cara superior.

Puede tener los extremos redondeados (forma A) o rectos (forma B).

APLICACIN

Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un rbol motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par motriz.

DESIGNACIN

Chaveta forma A 35 x 20 x 160 DIN 6886

CHAVETA LONGITUDINAL CON CABEZA (O TALON)

CARACTERSTICAS

Es un prisma de acero en forma de cua de seccin rectangular, con una inclinacin de 1:100 en su cara superior.

Esta dotada de cabeza en uno de sus extremos para facilitar su montaje y extraccin.

Impide el movimiento axial relativo; su cabeza o taln sobresale, resultando peligroso por tratarse de piezas rotatorias.

La chaveta de cabeza (o taln) es ahusada, es decir inclinada, y una vez colocada queda firmemente fijada.

En la figura siguiente se muestra una chaveta segn el sistema ingles.

CARACTERSTICAS

DESIGNACIN

Chaveta con cabeza 16 x 10 x 160 DIN 6887

DESIGNACIN

CHAVETA LONGITUDINAL PLANA

CARACTERISTCAS

Es un prisma de acero en forma de cua con una inclinacin de 1:100.

A diferencia de las anteriores, para el montaje de esta chaveta no se practica un chavetero en el rbol, mecanizando en su lugar un rebaje para conseguir un asiento plano sobre el que se apoya la chaveta.

APLICACIN

Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un rbol motriz de pequeo dimetro, permitiendo transmitir un par mecnico no muy elevado.

DESIGNACIN

Chaveta plana 16 x 10 x 160 DIN 6883

CHAVETA PARALELA O LENGETA

Es un prisma de acero de seccin cuadrada o rectangular y caras paralelas.

Idem que la chaveta, se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un rbol motriz

LENGETAS

LENGETAS

La diferencia entre chaveta y lengeta radica en su forma de ajustar.

La lengeta ajusta lateralmente, pero sin ejercer presin radial.

Dependiendo del tipo de ajuste adoptado entre la lengeta y el chavetero, puede existir la posibilidad de desplazamiento axial de la pieza sobre el rbol.

Puede presentar diferentes variantes, atendiendo a su forma y al modo de sujecin al chavetero del rbol: con extremos redondos, con extremos rectos, con uno o varios agujeros para alojar tornillos de

retencin, con chafln para facilitar su extraccin, etc.

LENGETAS

FORMAS DE LENGETAS

DESIGNACIN

Lengeta forma A 14 x 9 x 50 DIN 6885

DESIGNACIN

DESIGNACIN

LENGETA REDONDA CHAVETA WOODRUFF

CARACTERISTICAS Es un segmento circular de acero con un espesor

determinado.

Lengeta redonda anchura b x altura h norma; por ejemplo:

Lengeta redonda 6 x 9 DIN 6888.

DESIGNACIN

CHAVETAS, LENGETAS

Cuando un elemento transmisor de potencia, tal como un engrane, una rueda dentada para cadena o polea de banda transportadora se montan en un eje, con frecuencia se utiliza un elemento tipo cua para conectarlos y transmitir el par de torsin de uno al otro.

Las figuras siguientes muestran la aplicacin del esfuerzo cortante en las transmisiones mecnicas.

CHAVETAS, LENGETAS Y PASADORES

En la figura (de la diapositiva siguiente) se muestra: En el lado izquierdo de la cua , la fuerza F1

acta, accionado por el eje.

En el lado derecho, una fuerza igual F2 es la reaccin ejercida por el cubo sobre la cua.

Este par de fuerzas tienden a cortar la cua, produciendo un esfuerzo cortante.

Ntese que el rea de corte, As es un rectngulo de b x L.

CHAVETAS, LENGETAS

CHAVETAS, LENGETAS

El par de torsin produce una fuerza tangencial en la superficie de contacto entre la flecha (eje) y el interior del cubo.

Al par de torsin se le opone el momento de la fuerza en la cua por el radio de la flecha. Es decir:

T = F .(D/2).

Por consiguiente, la fuerza es: F = 2T/ D.

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS

Para determinar la resistencia de una chaveta o una lengeta se considera que las fuerzas se distribuyen de manera uniforme a todo lo largo de la pieza.

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS Y PASADORES

Considerar lo siguiente:

M : Torque o momento, en Kg-f x m

n : R.P.M. revoluciones por minuto.

P : Potencia en HP (Horas Power).

F : Fuerza tangente al eje.

r : Radio del eje.

S : Esfuerzo de fluencia a la traccin o compresin.

Ss : Esfuerzo de fluencia al corte.

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS Y PASADORES

Donde:

P : Potencia en HP (Horse Power = caballo de fuerza).

M : Torque o momento, en Kg-f x m

n : R.P.M. revoluciones por minuto.

F : Fuerza tangente al eje.

r : Radio del eje.

CLCULO DE CHAVETAS Y LENGETAS

La falla de estos elementos (lengetas, pasadores, etc.) se analizan por

falla por compresin o aplastamiento

y falla por corte o cizallamiento.

En el caso de lengetas y chavetas el rea en compresin es el rea lateral, para ello se debe definir una tensin o esfuerzo de diseo para compresin d :

Donde N: Factor de seguridad; en aplicaciones industriales

tpicas flucta entre 2 y 3 y resulta adecuado.

ESFUERZO DE DISEO PARA COMPRESIN

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS

Luego, la tensin por compresin es:

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS

En la falla por corte, el rea sometida a cortante es la seccin abcd como se ve en la figura.

Por la teora de la energa de distorsin, la resistencia al corte es:

CLCULO DE CHAVETAS LENGETAS Y PASADORES

La tensin o esfuerzo de diseo para corte d es:

Al analizar por la falla por corte, la longitud de la lengeta ser: