Las ruedas catarinas presentan distintos tipos de fallas en su geometría debido principalmente, al contacto que tienen con la cadena. Estas fallas pueden darse de las siguientes maneras:
a) Por condiciones normales de servicio
Al igual que los eslabones de la cadena, las ruedas también sufren un desgaste normal, el cual está caracterizado por la aparición de una acanaladura en el fondo del diente, de forma tal que éste adquiere la apariencia de un gancho.
La figura 1.14 muestra la zona en que se esta localizando el desgaste y el lado del diente en que se presente esta falla dependerá del sentido de giro que posea la rueda. Por último cabe mencionar que cuando la cadena está desgastada, ésta acanaladura en la rueda ocurre más cerca de la parte superior del diente.
Fig. 1.14 Rueda desgastada por condiciones normales de trabajo b) Errores en el montaje
Las fallas que se presentan por un mal montaje son las que se exponen a continuación:
ESTUDIO DE LAS TRANSMISIONES TIPO CADENA CATARINA
1. Cuando la cadena está demasiado tensa provoca sobrecargas que pueden llevar a rupturas por fatiga o desgastes excesivos. En el caso particular de los dientes, los desgastes que se presentan no ocurren en toda la superficie del diente sino que solo son en su extremo superior (ver figura 1.15) y de no corregirlos pueden ocasionar la ruptura del diente.
Fig. 1.15 Efectos de una cadena demasiado tensa sobre la rueda
2. Cuando la cadena está demasiado floja se presenta el fenómeno del salto de la cadena que conlleva a desgastes y a una posible ruptura (ver figura 1.16)
Fig. 1.16 Efectos de una cadena demasiado floja en la rueda
3. Desalineamientos de las ruedas y de la cadena (figura 1.17) producen defectos de paralelismo en la transmisión que provocan desgastes anormales tanto en las ruedas como en los eslabones de la cadena.
ESTUDIO DE LAS TRANSMISIONES TIPO CADENA CATARINA
Fig. 1.17 Efectos de los desalineamientos de rueda y cadena
4. La colocación incorrecta del ramal tensado es otra problemática que se presenta, ésta se ejemplifica de una mejor manera en la figura 1.18, donde en una transmisión horizontal, la rotación de los dientes debe ser tal que el lado flojo se localice en la parte inferior para prevenir que la cadena se pellizque con los dientes. En la figura 1.19 donde se tiene una transmisión con ejes distanciados, al igual que en la figura 1.18, debe preverse el giro de los dientes para que debido a la separación, no se presenten fallos prematuros.
Fig.1.18 Colocación correcta e incorrecta de una transmisión horizontal
Fig.1.19 Colocación correcta e incorrecta de una transmisión de ejes extremadamente distanciados
5. La sujeción incorrecta de las ruedas dentadas en el eje, pueden producir desgaste tanto en la rueda como en la cadena.
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c) Incorrectas condiciones de servicio y mantenimiento
Entre las principales condiciones de falla debidas a un mal servicio y mantenimiento tenemos las que se describen a continuación:
1: Sobrecargas de manera continúa o transitoria en el servicio ocasionan desgastes. 2. Velocidad de trabajo más alta de la prevista que también provocan desgastes. 3. Vibraciones exteriores elevadas que originan sobrecargas en la transmisión.
4. Sometimientos a temperaturas elevadas anormales que conducen a aumentos en el desgaste y disminuciones en la resistencia a la fatiga.
5. Fallos en los cojinetes de apoyo pueden traer un desalineamiento transitorio de la cadena y de las ruedas.
6. Defectos en el lubricante o en la mala lubricación propician desgastes.
7. Cuerpos extraños alojados entre las cadenas y en las ruedas pueden traer como consecuencia la ruptura de los mismos.
1.5 EXPOSICION DE LA PROBLEMÁTICA A RESOLVER
Presentadas las principales fallas en las ruedas para cadena, se prosigue a describir el objetivo del presente trabajo, el cual consiste en determinar el campo de esfuerzos que existe en los dientes de la rueda catarina.
Debido a que todos los dientes están sometidos a condiciones similares de carga y que su configuración física es simétrica, se pretende realizar un estudio de forma estática en uno de los dientes de la rueda; analizando así, la problemática que se presenta debido al impacto de la cadena, por condiciones normales de trabajo, en contra de estos. El procedimiento básicamente es mediante la aplicación de una carga puntual sobre el perfil del diente donde, cabe mencionar, pertenece a una rueda para cadena de rodillos.
ESTUDIO DE LAS TRANSMISIONES TIPO CADENA CATARINA
Este estudio se realizará mediante 2 métodos, uno experimental y otro numérico. El experimental es mediante el empleo de la técnica fotoélastica en la cual se diseñara un banco de pruebas que pueda ayudar a que el modelo sea sometido a las condiciones de carga explicadas en el párrafo anterior. Con respecto al modelo, éste se fabricará de forma semejante al que presenta un diente de catarina, con el fin de obtener resultados similares a los reales.
Con respecto al método numérico, se pretende realizar el estudio en el programa ANSYS, el cual es un paquete de propósito general para el análisis de elemento finito, donde se dibujará primeramente el diente para después obtener la distribución de esfuerzos que se genera debido a las cargas que se emplean sobre él.
Una vez terminados los dos análisis, se verificaran los resultados obtenidos y el posible porcentaje de error que estos presenten.
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