¿Qué es la transmisión por correa?
Una transmisión por correa es un tipo de transmisión mecánica que transmite movimiento y potencia desde el eje impulsor al eje impulsado a través de un componente flexible intermedio: la correa de transmisión. Se usa comúnmente en escenarios donde los dos ejes están relativamente lejos uno del otro.
En comparación con otras transmisiones mecánicas, la transmisión por correa tiene una estructura más simple y un costo menor, lo que la convierte en una forma de transmisión mecánica ampliamente aplicada.
1. Principio de funcionamiento de la transmisión por correa.
La transmisión por correa normalmente consta de una polea motriz, una polea conducida, una correa de transmisión ajustada firmemente sobre las dos poleas y un bastidor de máquina, como se muestra en la Figura 8-1.
1- Polea motriz
2- Polea conducida
3- Correa de transmisión
2. Tipos de transmisiones por correa
Las transmisiones por correa se pueden clasificar en tipos de fricción y de malla según sus principios de transmisión. Este artículo analiza principalmente cuestiones relacionadas con las transmisiones por correa de fricción.
2.1. Las transmisiones por correa de fricción funcionan transmitiendo movimiento y potencia a través de la fuerza de fricción generada entre la correa de transmisión, que se ajusta firmemente a la polea, y la superficie de contacto de la polea. Según la forma de la sección transversal de la correa de transmisión, se pueden dividir en correas planas, correas trapezoidales, correas de múltiples cuñas y correas redondas.
2.1.1 La sección transversal de una correa plana es rectangular y su superficie interior que entra en contacto con la polea es la cara de trabajo. Se utiliza principalmente para transmisiones de larga distancia entre dos ejes paralelos que giran en la misma dirección.
2.1.2 La sección transversal de una correa trapezoidal es trapezoidal y los dos lados en contacto con la ranura de la polea sirven como superficies de trabajo. La ranura de la polea también es trapezoidal. El análisis de la fuerza en la superficie de la cuña revela que, en condiciones iguales de tensión y coeficiente de fricción, la fuerza de fricción generada por la correa trapezoidal es mayor que la de la correa plana.
Por lo tanto, la correa trapezoidal tiene mayor capacidad de transmisión y estructura más compacta, y se usa ampliamente en transmisiones mecánicas. Dependiendo de su anchura y altura relativas, las correas trapezoidales se pueden dividir en tipos como correas trapezoidales normales, correas trapezoidales estrechas, correas trapezoidales anchas, correas trapezoidales para automóviles, correas trapezoidales dentadas y correas trapezoidales de alta velocidad. ángulo. cinturones. Actualmente, las correas trapezoidales normales son las más utilizadas.
2.1.3 La correa de cuña múltiple, un híbrido de correa plana y correas trapezoidales múltiples, combina las ventajas de ambas y se utiliza a menudo en grandes sistemas de transmisión de potencia donde se requiere una estructura compacta.
2.1.4 La sección transversal de una correa redonda es circular y se utiliza únicamente en transmisiones de baja velocidad y baja potencia, como máquinas de coser e instrumentos.
2.2 La transmisión por correa dentada transmite movimiento y potencia engranando los dientes de la correa con los de la polea. La transmisión por correa síncrona, como se muestra en la Figura 8-3, es un ejemplo típico.
Además de mantener las ventajas de la transmisión por correa de fricción, las correas síncronas también ofrecen alta transmisión de potencia, relaciones de transmisión precisas y se utilizan a menudo en situaciones que requieren una transmisión suave y alta precisión, como en grabadores, mezcladores de alimentos, máquinas-herramientas CNC y máquinas textiles. La sección transversal de una correa síncrona es rectangular, siendo la superficie interior de la correa de distribución.
A diferencia de la estructura de una correa accionada por fricción, la capa de resistencia de una correa síncrona está compuesta principalmente por cables de acero, lo que resulta en una menor deformación bajo carga. El borde de la polea síncrona también se fabrica con una forma de diente de espiral correspondiente a la superficie interior de la correa, producida mediante un proceso de generación de herramientas de corte de engranajes de espiral. Por tanto, las dimensiones de los dientes de la polea dependen del tamaño de las herramientas de corte utilizadas.
3. Características de la transmisión por correa.
La correa tiene buena elasticidad, lo que le permite amortiguar y absorber las vibraciones, asegurando una transmisión suave con un ruido mínimo. Durante una sobrecarga, el deslizamiento entre la correa y la polea puede evitar daños a otras piezas, actuando como una forma de protección de seguridad. La estructura de la transmisión por correa es simple, fácil de fabricar, instalar y mantener, y de bajo costo.
Durante el funcionamiento, la correa de transmisión puede presentar un deslizamiento elástico, de modo que no se puede mantener estrictamente la relación de transmisión. El tamaño del contorno de la transmisión por correa es grande, lo que resulta en una menor eficiencia de transmisión. Por lo tanto, la transmisión por correa generalmente transmite potencia ≤ 50 kW, con velocidades de correa de 5 a 25 m/s y una relación de transmisión de no más de 5. La eficiencia es de aproximadamente 0,92 – 0,97.
4. Modos de falla y deslizamiento elástico en la transmisión por correa.
La correa de transmisión es un cuerpo elástico que se estira bajo tensión, y la cantidad de este estiramiento elástico varía según la magnitud de la tensión. Durante el funcionamiento, la tensión del lado apretado (F1) excede la tensión del lado suelto (F2), por lo que el estiramiento elástico en el lado apretado es mayor que el del lado suelto.
4.1 Deslizamiento elástico en transmisión por correa
El deslizamiento elástico es un fenómeno único inherente a las operaciones de transmisión por correa y es inevitable durante el proceso de trabajo de la correa de transmisión. Cuando el lado tensor de la correa de transmisión ingresa a la polea de transmisión en el punto A, la velocidad de la correa v es igual a la velocidad circunferencial v1 de la polea 1. Pero a medida que la polea 1 gira del punto A al punto B, la fuerza motriz de tracción experimentada por la La correa de transmisión disminuye gradualmente de F1 a F2 y su extensión elástica también disminuye. En otras palabras, la correa de transmisión se acorta gradualmente, provocando un pequeño deslizamiento relativo hacia atrás a lo largo de la cara de la polea 1, lo que da como resultado una velocidad de la correa v que es menor que la velocidad circunferencial v1 de la polea 1.
De manera similar, durante el proceso en el que la correa de transmisión impulsa la polea conducida 2 para que gire desde el punto de entrada C al punto de salida D debido a la fricción, la fuerza de tracción sobre la correa de transmisión aumenta gradualmente de F2 a F1, y la extensión elástica de la correa de transmisión también aumenta. Esto significa que la correa de transmisión se va alargando gradualmente. En este momento, se produce un pequeño deslizamiento relativo hacia adelante en la cara de la polea 2, lo que hace que la velocidad v de la correa sea mayor que la velocidad v2 de la polea 2. El fenómeno de deslizamiento de la correa en la superficie de la polea debido al elástico La deformación de la correa de transmisión se conoce como deslizamiento elástico.
El deslizamiento elástico puede provocar desgaste en la correa de transmisión, reduciendo en consecuencia su vida útil, y reduciendo la velocidad de la polea conducida, lo que afecta la relación de transmisión.
4.2 Modos de falla de la transmisión por correa
Los principales modos de falla durante el funcionamiento de una transmisión por correa son: deslizamiento de la correa en la polea, desgaste de la correa y falla por fatiga.
4.2.1 Deslizamiento
Las transmisiones por correa funcionan con fricción. Cuando la fuerza de tensión inicial F₀ es constante, si la fuerza circunferencial efectiva F excede la fuerza de fricción límite entre la correa y la superficie de la rueda, la correa experimentará un deslizamiento obvio y a gran escala en la superficie de la rueda, un fenómeno conocido como deslizamiento.
Cuando la correa patina, aunque la polea motriz continúa girando, tanto la polea conducida como la correa sufren una pérdida sustancial de velocidad o incluso se detienen por completo. El deslizamiento es un fenómeno nocivo, ya que provoca fallos en la transmisión y empeora el desgaste de las correas. Durante el funcionamiento normal, se debe evitar el deslizamiento.
El deslizamiento elástico y el deslizamiento son dos conceptos distintos. Sus diferencias se describen en la Tabla 8-1.
Tabla 8-1 Diferencias entre deslizamiento elástico y deslizamiento
| Artículo | deslizamiento elástico | Corrimiento |
| Fenómeno | Deslizamiento local de la correa en la superficie local de la rueda | Se produce un deslizamiento relativo entre la correa y la superficie de la rueda a lo largo del arco de contacto. |
| Causas de ocurrencia | Diferencia de tensión en ambos lados de la correa. | La fuerza de tracción efectiva alcanza o excede la fuerza de fricción máxima entre la correa y la superficie de la rueda. |
| Conclusión | Inevitable | puedes evitar |
4.2.2 Falla de la correa debido a fatiga
La tensión de la correa de transmisión varía a medida que funciona, formando una tensión alterna. Cuanto mayor es la velocidad de rotación y más corta es la correa, más a menudo se enrolla alrededor de la polea por unidad de tiempo, lo que provoca cambios de tensión más frecuentes. Con el tiempo, el efecto repetido de la tensión alterna puede hacer que la correa se delamine y se rompa, lo que provoca fallas por fatiga, lo que resulta en fallas en la transmisión.
5. Dispositivos tensores para transmisiones por correa.
La correa de transmisión, cuando se instala en la polea, debe tener una cierta tensión para garantizar el funcionamiento normal de la transmisión por correa. Sin embargo, después de un período de funcionamiento, la deformación plástica de la correa puede provocar holgura, reduciendo gradualmente la tensión inicial y reduciendo la capacidad de carga de la correa.
Para controlar la tensión inicial de la correa de transmisión y asegurar la capacidad operativa de la transmisión por correa, se debe utilizar un dispositivo tensor adecuado. En la Figura 8-11 se muestran varios dispositivos tensores de uso común.
5.1 Dispositivo tensor periódico
En transmisiones por correa dispuestas horizontalmente o moderadamente inclinadas, se puede utilizar un dispositivo tensor como el que se muestra en la Figura 8-11(a). La posición del motor, equipado con una polea, se regula mediante un tornillo para aumentar la distancia central, consiguiendo así tensión. El método de ajuste consiste en montar el motor sobre un riel deslizante y durante el tensado inicial de la correa, el motor se empuja a la posición deseada mediante el tornillo de ajuste.
En transmisiones por correa verticales o casi verticales, se puede usar un dispositivo tensor como se muestra en la Figura 8-11(b). Al ajustar la posición del marco oscilante (centro del eje del motor), se aumenta la distancia entre centros para lograr la tensión. El método de ajuste implica ajustar la tuerca del tornillo, lo que hace que la base de la máquina gire alrededor del eje de soporte fijo para ajustar la tensión inicial. Una vez ajustada la posición, es necesario bloquear la tuerca.
5.2 Dispositivo tensor automático
La Figura 8-11(c) muestra un dispositivo tensor automático, donde el motor, equipado con una polea, está montado sobre un marco oscilante flotante. Usando el peso del motor y el marco giratorio, la polea y el motor giran alrededor del eje de soporte fijo, ajustando automáticamente la distancia entre centros para lograr la tensión. Este método se utiliza habitualmente para transmisiones por correa con baja transmisión de potencia y disposición casi vertical.
La Figura 8-11(e) muestra una rueda tensora que presiona automáticamente la correa debido a un peso, logrando así tensión. Este método se utiliza a menudo en transmisiones por correa plana con una relación de transmisión grande y una distancia entre centros pequeña, y tiene un impacto significativo en la vida útil de la correa.
5.3. Uso del dispositivo tensor de polea tensora
Cuando no se puede ajustar la distancia entre centros de la correa, se puede usar una polea tensora para tensar la correa, como se muestra en la Figura 8-11(d). La polea tensora generalmente se instala en el interior del lado flojo para permitir que la correa se doble unidireccionalmente. Para evitar que el ángulo de enrollado de la polea pequeña disminuya excesivamente, la polea tensora debe instalarse lo más cerca posible de la polea grande.
6 . Requisitos específicos para transmisión por correa.
1. La velocidad lineal de la correa trapezoidal no debe exceder los 25 metros por segundo y la velocidad lineal de la correa plana es generalmente de 10 a 20 metros por segundo. En casos especiales se puede reducir. La velocidad lineal de la correa se puede calcular con la siguiente fórmula:
V = πDn / 60 x 1000 (metros/segundo)
Dónde
- V—Velocidad lineal de la correa, (metros/segundo)
- D—Diámetro de la polea de la correa, (mm)
- n—Velocidad de rotación de la polea de la correa, (r/min)
2. El número de veces que la polea de la correa pequeña pasa por la correa plana por segundo, C, no debe exceder de 3 a 5 veces, y para la correa en V, no debe exceder de 20 veces.
C = V/L (veces/segundo)
Donde L—Longitud de la correa (m)
3. El ángulo de enrollado de la polea pequeña de la correa trapezoidal no debe ser inferior a 120° (150° para la correa plana); de lo contrario, se debe reducir la diferencia de diámetro entre las dos poleas de la correa, se debe aumentar la distancia entre centros o se debe utilizar una polea de presión. debe ser instalado.
4. El diámetro de la polea pequeña no debe ser demasiado pequeño para evitar que la correa se doble excesivamente, lo que acorta su vida útil.
Para transmisiones por correa plana, el diámetro de la polea pequeña generalmente debe ser más de 25 a 30 veces el grosor de la cinta de tela.
El diámetro mínimo de la polea plana pequeña, D_min, se puede calcular mediante la fórmula:
D mín =C³√N/n1 (mm)
Dónde
- C— Coeficiente de cálculo, C = 1150-1400
- N—Potencia de transmisión (kw)
- n1—Velocidad de rotación de la polea de la correa (r/min)
En transmisiones por correas trapezoidales, el diámetro de la polea pequeña de la correa trapezoidal no debe ser inferior a los siguientes valores. De lo contrario, el ángulo de enrollado no será suficiente y la correa podría resbalar y dañarse.
| modelo con correa trapezoidal | oh | A | B | W. | D | Y | F |
| Diámetro mínimo de polea pequeña (mm) | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
5. La distancia central de las poleas planas debe ser mayor que el doble de la suma de los dos diámetros de las ruedas; La distancia entre centros de las poleas de las correas trapezoidales debe ser mayor que la mitad de la suma de los diámetros de las dos ruedas, pero no debe exceder el doble de la suma.
6. La longitud de la correa L se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
L=2A + π/2(D1+D2) + (D2-D1)²/4A (mm (transmisión abierta))
En la fórmula, A representa la distancia central entre las dos poleas (mm) y D2 y D1 indican los diámetros de las poleas grande y pequeña (mm), respectivamente.
7. La tensión inicial de la correa debe apretarse con una fuerza de aproximadamente 16-18 kg por centímetro cuadrado de área de sección transversal de la correa.
7. Selección del tipo de cinturón y número de raíces.
1. Para la transmisión por correa plana, el área de la sección transversal de la correa se puede calcular en función de la potencia utilizada para la transmisión y la velocidad lineal de la correa.
F=P/K (cm²)
En esta fórmula,
- F – el área de la sección transversal del cinturón (cm²)
- P – la tensión de trabajo de la correa (kg)
- P=102×N/V.
- Aquí, N denota la potencia del motor (kw) y V es la velocidad lineal de la correa (m/s).
K representa la tensión efectiva real, kg/cm². Para correas de caucho, K se puede elegir en el rango de 10-25 kg/cm². Cuando la velocidad lineal es alta, el impacto de la carga es grande, la carga inicial es grande, el tiempo de trabajo continuo es largo y el ángulo de bobinado es pequeño, se puede elegir un valor menor; de lo contrario, se podrá elegir un valor más alto.
Según el área de la sección transversal calculada, se puede determinar el ancho y el grosor de la correa. Con cada capa de la correa de aproximadamente 1,2 mm de espesor, se puede aproximar el número de capas en una correa plana.
2. Para la transmisión por correa trapezoidal, consulte la siguiente tabla para determinar el tipo de correa trapezoidal según la potencia transmitida.
El rango de potencia aplicable a varios tipos de correas trapezoidales.
| Transmisión de potencia (kW) | 0,4-0,75 | 0,75-2,2 | 2.2-3.7 | 3.7-7.5 | 7.5-20 | 20-40 | 40-75 | 75-150 | por encima de 150 |
| Modelo recomendado | oh | Oh, un | Oh, A, B | A,B | ANTES DE CRISTO | CD | EN | mi,f | F |
El número de correas V, Z se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
Z=N/(Z0*C1*C2)^0,5
Dónde:
- N es la potencia transmitida (kW);
- Z0 es la potencia transmitida por una sola correa trapezoidal, que se puede determinar en la siguiente tabla;
- C1 es el coeficiente del ángulo de enrollamiento, determinado por el ángulo de enrollamiento de la correa.
| Ángulo de enrollado de la correa a° | 180 | 170 | 160 | 150 | 140 | 130 | 120 | 110 | 100 |
| C1 | 1.0 | 0,97 | 0,94 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,82 | 0,79 | 0,76 |
C2 – Coeficiente de Condiciones de Trabajo; 0,6-0,7.
8. Dimensiones de la ranura de la polea de la correa trapezoidal.
Las dimensiones de la ranura de la polea de la correa trapezoidal (ver figura) se pueden encontrar en la siguiente tabla.
Potencia (en kW) transmitida por una sola correa trapezoidal.
| Modelo | Polea De Correa D1 Diámetro Pequeño (mm) | Velocidad de la correa (m/s) | |||
| 5 | 10 | 15 | 20 | ||
| oh | 50~63 | 0,31 | 0,59 | 0,88 | 1.07 |
| 80 | 0,38 | 0,74 | 1.04 | 1.29 | |
| >90 | 0,42 | 0,82 | 1.14 | 1,40 | |
| A | 80~90 | 0,59 | 1.04 | 1.32 | 1.33 |
| 100 | 0,66 | 1.18 | 1.51 | 1,64 | |
| >125 | 0,81 | 1.47 | 1,87 | 2.21 | |
| B | 125 | 1.02 | 1,84 | 2.43 | 2.58 |
| 140 | 1.12 | 2.06 | 2,80 | 3.10 | |
| >180 | 1.32 | 2.41 | 3.28 | 3.94 | |
| W. | 2OO | 1,98 | 3.60 | 4.80 | 5.52 |
| 250 | 2.41 | 4.45 | 6.14 | 7:00 | |
| >280 | 2.67 | 4.95 | 6.77 | 7,72 | |
| D | 315 | 3,98 | 7:00 | 9:20 am | 9,95 |
| 400 | 5.07 | 9:10 am | 12:30 pm. | 14:40 | |
| >450 | 5.45 | 9,95 | 1:30 de la tarde. | 15:40 | |
Diagrama dimensional de las ranuras de las poleas de correas trapezoidales
Al calcular la relación de transmisión, el diámetro de la polea se refiere a la posición D en el diagrama y no al borde exterior de la rueda. Además, considere que la correa tiene un deslizamiento del 1%.
Dimensiones de la ranura de la polea de correa trapezoidal:
| Dimensiones de ranura (mm) | Modelo | ||||||
| oh | A | B | W. | D | Y | F | |
| El | 10 | 13 | 17 | 22 | 32 | 38 | 50 |
| I | 10 | 13 | 17 | 22 | 30 | 36 | 48 |
| w | 3 | 4 | 5 | 7 | 9 | 12 | dieciséis |
| t | 12 | dieciséis | 21 | 27 | 38 | 44 | 58 |
| Es | 9 | 12 | 15 | 18 | 23 | 26 | 32 |
| Ángulo de ranura correspondiente φ | Diámetro mínimo de la polea de la correa trapezoidal (en milímetros) | ||||||
| 34° | 70 | 100 | 148 | 200 | 315 | 500 | 800 |
| 36° | 90 | 125 | 180 | 250 | 400 | 710 | 1000 |
| 38° | ≥112 | ≥160 | ≥225 | ≥315 | ≥500 | ≥800 | ≥1250 |
