Diseño De Chavetas Y Chaveteros

Universidad Tecnológica de Panamá

Facultad de mecánica

Lic. en mecánica Industrial

II Semestre

Trabajo de Diseño de Maquinas

Análisis de diseño de cuña, chaveta y acoplamiento

Estudiante

Baudilio Quintero

Cedula

8-860-862

Grupo

1LP-121

3/12/2012

Introducción

Una cuña es un elemento de máquina que se coloca en la interface del eje y la masa de una pieza que transmite potencia con el fin de transmitir torque. La cuña es desmontable para facilitar el ensamble y desarmado del sistema de eje.

Las cuñas se usan en el ensamble de partes de maquinas para asegurarlas

Contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes. etc.…

Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda,

Una cuña de silleta o una cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares.

Materiales

Las cuñas se fabrican en su mayoría, de acero extruido en frío a bajo carbono. Si el acero a bajo carbón no es lo suficientemente resistente, puede emplearse acero con un contenido más alto de carbón, también del tipo extruido en frío. Los aceros a los que se les da tratamiento térmico pueden utilizarse para obtener una resistencia aun mayor. No obstante, el material debe conservar una buena ductilidad como lo indica un valor de elongación porcentual mayor del 10% aproximadamente, en particular cuando es probable que se presenten cargas de choque o de impacto.

Diseño de chavetas y cuñas

Factores que influyen en el diseño de chavetas

La distribución de los esfuerzos en la superficie de las chavetas es muy complicada. Depende del ajuste de la chaveta y de las ranuras del eje y el cubo en los cuales existen fuerzas distribuidas. Además las tensiones no son uniformes a lo largo de la chaveta en dirección axial, siendo máximas en los extremos. Como consecuencia de las muchas indeterminaciones, generalmente no puede hacerse un estudio exacto de las tensiones. Los ingenieros suponen usualmente que todo el par es absorbido por una fuerza tangencial F situada en la superficie del eje. Esto es, T = Fr Las tensiones de cortadura y de compresión en la chaveta se calculan a partir de la fuerza F y se emplea un coeficiente de seguridad suficientemente grande.

Aplicaciones

Las cuñas se usan en el ensamble de partes de máquinas para asegurarlas contra su movimiento relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes, etc. Aun cuando los engranajes, las poleas, etc., están montados con un ajuste de interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada para transmitir el momento torsionante total.

Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplean:

 Una cuña redonda.

 Una cuña de silleta.

 Una cuña plana.

Para trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares.

Diseño de cuñas cuadradas y planas

Puede basarse en los esfuerzos cortantes y de compresión producidos en la

cuña como resultado del momento de torsión transmitido. Las fuerzas que actúan

sobre la cuña se muestran en la figura. Las fuerzas F´ actúan como un par

resistente para prevenir la tendencia de la cuña a rotar en el cuñero. La localización

exacta de la fuerza F no es conocida y es conveniente suponer que actúa

tangencialmente a la superficie del eje. Esta fuerza produce esfuerzos cortantes y de

compresión en la cuña.

1) La resistencia al momento de torsión del eje T puede aproximarse por T=Fr, donde r es el radio del eje. El esfuerzo cortante Ss en la cuña es:

Ss= F/ bl = Fr/ bLr = T/ bLr

Donde L es la longitud de la cuña.

2) El momento de torsión del eje que puede soportar la cuña, desde el punto de

vista del corte es:

Ts= S s bLr

3) El esfuerzo de compresión Sc en la cuña es:

Sc= F/( t/2) L = Fr/( t/2) Lr = T/( t/2) L

4) El momento de torsión del eje que puede soportar la cuña, desde el punto de

vista de la compresión, es:Tc= Sc(t/2) Lr

Una cuña cuadrada puede soportar el mismo momento de torsión del eje tanto

desde el punto de vista del corte como el punto de vista de la compresión. Esto es

fácilmente comprobable si se igualan las dos ecuaciones del momento y usando la

relación aproximada Sc = 2Ss para aceros dúctiles. Sobre la misma base, las cuñas

planas mas anchas que profundas fallan en compresión, y las que son más profundas

que anchas fallan en corte.

Fallas en las chavetas

En los cuerpos sometidos a esfuerzos torsionales es típico que los materiales

dúctiles fallen por corte, en sus fibras internas, y en los materiales esforzados a

compresión, por lo regular fallan por aplastamiento de su estructura y se flambean

en debido a su relación ancho/altura.

En las chavetas claramente se inducen estos dos tipos de esfuerzo, por lo que

la altura o espesor dentro del eje y su ancho producen resultados distintos.

Entonces de una manera sencilla de decirlo, se puede asegurar que sobre la

misma base, las cuñas planas mas anchas

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