embragues y acoplamientos rodriguez castillo

Rodriguez Castillo Carlos

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EMBRAGUES Y ACOPLAMIENTOS

El embrague tipo mandíbula-cuadrada mostrado en la figura 14-6a es un tipo de embrague de contacto positivo.

Éstos embragues tienen las siguientes características:

1.- no se resbalan.

2.- no se genera calor.

3.- no pueden comprometerse a altas velocidades.

4.- a veces no se puede activar cuando ambos ejes están en reposo.

5.- El compromiso a cualquier velocidad se acompaña por golpes o sacudidas.

Las mayores diferencias entre los distintos tipos de embragues positivos tienen que ver con el diseño de las mordazas. Para mantener un período más largo de tiempo la acción de cambo durante el compromiso, algunas mandíbulas pueden ser en forma de trinquete, espiral, o de engranajes con dientes. A veces se usan grandes dientes o mandíbulas, y ellos pueden cortarse circunferencialmente.

Aunque los embragues positivos no son usados para grandes magnitudes de contacto-fricción, tienen importantes aplicaciones en donde la sincronía es requerida. Como, por ejemplo, en las prensas de poder.

Los dispositivos como conductores lineales o los conductores de tornillo motor-operados deben correr a un límite definido y entonces deben venir a una


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parada. Un tipo del carga excesiva-descarga de embrague se requiere para estas aplicaciones. La Figura 14-16b es un dibujo esquemático que ilustra el principio de funcionamiento de tales embragues. Estos embragues están normalmente resorte-cargados para soltar a un torque predeterminado. El sonido haciendo clic que se oye cuando el punto de la carga excesiva se alcanza se considera que es un signo deseable.

La fatiga y cargas del golpe deben ser consideradas obteniendo los esfuerzos y deflexiones de varias porciones de los embragues positivos. Además el desgaste debe ser considerado.

EMBRAGUES DE RESORTE

Los embragues de resorte se dividen en dos grupos: el de tipo expandido o expansor en el que un resorte es usado como un conector entre dos superficies internas. En este tipo la acción es tal que el resorte tiende a desenvolverse en contra de estas dos superficies internas redondas; este ejerce una fuerza radial sobre los tambores.

Ahora, al observar la figura 10-4, vemos un embrague de resorte, que es considerado de tipo overrunning (invadiendo).En este el miembro conductor rota al miembro conducido en una sola dirección. Si la dirección del elemento conductor es invertida, el embrague se suelta.


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También, si la velocidad o rapidez rotacional del elemento conducido sobrepasa la del elemento conductor, entonces el resorte dejará de desenvolverse y así los dos árboles ya no se comprometerán.Si nosotros enrollamos un dibujo y lo insertamos en la parte interna de un tubo, este se adhiere inmediatamente a la superficie interna del tubo. Luego si tratamos de rotar el dibujo, este solo lo hará en un solo sentido. Ahora si lo hacemos rotar en la dirección opuesta, este simplemente se va a adherir mas a la superficie del tubo. Es así como funciona el embrague de resorte tipo expansor.

La figura 10-5 ilustra al embrague de resorte tipo contraído o contractor. Este, tiene al resorte por fuera de dos tambores del mismo tamaño. Un tambor es arreglado o asignado para cada uno de los ejes, y éstos tienen la misma línea de centros. En este tipo también una sola dirección conectará a los dos ejes, y la


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rotación en sentido contrario separará al embrague y a los ejes.

En el tipo que expande, el resorte se sujeta para esquilar o trasquilar principalmente; en el tipo que contrae, el resorte se sujeta principalmente a la tensión.

El capacidad de potencia de un embrague de resorte depende de la cantidad de fuerza que el resorte ejerce contra los tambores cilíndricos. Esto, a su vez, depende de (a) número de espirales o rollos que están apretando activamente contra las superficies del tambor y (b) el coeficiente de fricción entre el metal del resorte y las superficies del tambor.

La dirección de rotación de un embrague de resorte depende de la dirección en que los rollos se enrollan. Como la carga de resistencia del miembro conducido aumenta, la acción de embragamiento va en aumento, con tal de que la carga de resistencia no exceda la capacidad del resorte. Los aparatos como las lavadoras hacen uso bueno de este tipo.


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EMBRAGUE CENTRÍFUGO ( TIPO ZAPATA EXPANDIDA)

Hay varios tipos de embragues del margen con zapatas que expanden interiores. El tipo más simple consiste en un margen o tambor conectado al eje conducido, zapatas atadas al miembro conductor, y un sistema intrincado de eslabones para forzar las zapatas contra el interior del tambor. El embrague centrífugo se ilustra en Fig. 10-6.En este tipo, se atan las zapatas de fricción al miembro conductor, pero se mantienen libres del tambor por la acción del resorte. Como la velocidad del miembro conductor aumenta, las zapatas se fuerzan contra el tambor por la fuerza centrífuga. Como la velocidad del miembro conductor aumenta, la fuerza centrífuga de las zapatas contra los aumentos del margen se incrementa también. Por consiguiente, la capacidad del torque aumenta como la velocidad se aumenta. Por consiguiente, la capacidad de torque aumenta conforme se incrementa la velocidad. Y así como sucede en cualquier cálculo de fricción, el límite del torque es el producto de la fuerza normal, el coeficiente de fricción entre el tambor y la zapata, el radio del tambor, y el número de zapatas.

EMBRAGUE ELÉCTRICO

El llamado embrague eléctrico es un dispositivo electromagnético. En la construcción esta un poco similar a los discos de los embragues ranurados a los miembros conducidos. Como en el disco de embrague, cantidad deliberada de movimiento axial es el permitido. Otras laminaciones son alternadas y encajadas


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por encima del miembro conducido. Los miembros conducidos constan de una bobina a través de una energía o un electroimán se usa un anillo de deslizamiento y un cepillo.

El eje conducido consta de un armazón. Cuando el embrague es liberado, las laminaciones exteriores (y electromagnéticas) giran relativo al armazón. Cuando la bobina es energetizada, el armazón se sostenido herméticamente contra el imán, las laminaciones se unen, y el impulso y miembros conducidos volviéndose una unidad. El poder perteneciente del embrague depende de las laminaciones, el tamaño de las laminaciones depende del coeficiente de fricción y la fuerza que atrae al electroimán. Este tipo de unidad se encuentra comercialmente disponible con capacidades arriba de 2600 lb-pie de torque. En la figura 10-7 se muestra un embrague de este tipo.

EMBRAGUE A ALTAS VELOCIDADES

Un embrague a alta velocidad es uno que se desacoplará cuando, y si, el eje conducido alcanza o sobrepasa la velocidad del eje conductor. Este tipo de embrague está comercialmente disponible. La Figura 10-8 muestra la construcción de un tipo. En este caso el rotor se forma de tal manera que se acuñan pelotas cargadas con resorte o rodillos contra el margen exterior cuando el rotor se mueve a una dirección dada. Si el conductor gira en la dirección opuesta o si el miembro


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conducido logra una velocidad angular más rápida, los dos árboles se liberan.

Otro tipo de embrague a alta velocidad está ilustrado en Figura10-9. Las evaluaciones del torque se extienden de 4.5 a 150,000 pie-lb; El diámetro está disponible de 1.250 a 28.750 pulg. Los tamaños del taladro de 0.250 a 12.500 pulg. Las velocidades van de 100 a 3450 rpm.

EL EMBRAGUE DE CUADRO DE MORDAZA Y EL ESPIRAL DE MORDAZA

La figura 10-10 muestra una sección de dos mordazas, cuadrado de mordaza. Está montado en uno de los ejes y la unidad montada en el eje es


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similar al eje encajado.

Es posible solo encajar cuando los ejes aún son parados o están ejecutando a la misma velocidad.

En el embrague espiral mordaza, un lado de la mordaza es cuadrado y el otro es redondeado. Así encajara en una dirección; si la dirección de rotación se invierte, el desembrague conduce a un sitio inmediatamente. El arranque de salida en los artefactos de gasolina de luz deber usan este tipo de embrague. La tensión productiva en las superficies lisas y los esfuerzos cortantes de los dientes de las mordazas deben de ser chocados.

Ninguno de estos tipos depende de la fricción. De esta manera no hay ningún problema de la generación de calor. Los embragues positivos no presentan ningún problema al resbalarse. El compromiso de gran velocidad no es posible; la forma de las mordazas a pueden ser modificadas para poder comprometerse a ciertas velocidades bajas o a estado estático.

EMBRAGUES DE DESCARGA POR EXCESO DE CARGA DE BOLA-RESORTE.

Este tipo de acoplamientos (Fig. 10-11) se desacoplan cuando alcanzan un valor determinado.

En estos embragues el miembro conductor y el miembro conducido se acoplan por medio de 2 bolas cargadas de una fuerza por medio de un resorte, en 2 agujeros que sirven de conexión y que están ubicados en

Cuando el torque se vuelve excesivo las bolas son forzadas fuera de los agujeros de contacto en contra de los resortes desacoplando ambos miembros. Cuando el miembro conducido alcanza el torque de atoramiento deja de girar, el aumensúbito de velocidad y el sonido de clic en las bolas informan al operador la mordaza ha sido apretada con el torque deseado. Varios torques pueden ser obtenidos reemplazando los resortes retenedores de bolas.

EMBRAGUES OPERADOS POR AIRE.

En las figuras 10-12 y 10embragues industriales (y frenos) de tipo Rin o tambor están disponibles para un amplio rango de capacidades.


En estos embragues el miembro conductor y el miembro conducido se acoplan por medio de 2 bolas cargadas de una fuerza por medio de un resorte, en 2 agujeros que sirven de conexión y que están ubicados en el miembro conductor.

Cuando el torque se vuelve excesivo las bolas son forzadas fuera de los agujeros de contacto en contra de los resortes desacoplando ambos miembros. Cuando el miembro conducido alcanza el torque de atoramiento deja de girar, el aumensúbito de velocidad y el sonido de clic en las bolas informan al operador la mordaza ha sido apretada con el torque deseado. Varios torques pueden ser obtenidos reemplazando los resortes retenedores de bolas.


12 y 10-13 se ilustran embragues operados por aire.Estos embragues industriales (y frenos) de tipo Rin o tambor están disponibles para un amplio rango de capacidades.


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En estos embragues el miembro conductor y el miembro conducido se acoplan por medio de 2 bolas cargadas de una fuerza por medio de un resorte, en

el miembro conductor.

Cuando el torque se vuelve excesivo las bolas son forzadas fuera de los agujeros de contacto en contra de los resortes desacoplando ambos miembros. Cuando el miembro conducido alcanza el torque de atoramiento deja de girar, el aumento súbito de velocidad y el sonido de clic en las bolas informan al operador la mordaza ha sido apretada con el torque deseado. Varios torques pueden ser


13 se ilustran embragues operados por aire.Estos embragues industriales (y frenos) de tipo Rin o tambor están disponibles para un


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Los rangos de torque de las unidades “CB” Airflex® están desde 1,000 hasta 260,000 lb-plg, el rango de torque de las unidades “VC” se extiende desde 27,000 hasta 1,215,000 lb-plg. En la figura 10-12, la presión de aire es aplicada en la parte superior. La introducción del aire causa fricción en las superficies al acoplar el tambor para una vuelta completa de 360°. Este tipo es ideal para operaciones de velocidades cíclicas altas como para servicios generales de transmisión de potencia. El tipo “VC” mostrado en la figura 10-13 es construido para trabajos pesados y cargas iniciales altas. Este tipo está totalmente ventilado.

Los costos de mantenimiento son bajos debido a que los tubos y el revestimiento de fricción son fácilmente reemplazados en el campo.

El principio Airflex® tiene ciertas características sobresalientes. El tubo de neopreno es construido de neopreno y cordel; desde que el tubo es flexible, una cierta cantidad de paralelismo y desalineamiento angular puede ser tolerada. Además debido a la elasticidad las cargas de impacto pueden ser absorbidas. El rápido y completo desacoplamiento que ocurre cuando el aire es liberado de los tubos actuantes previene el desgaste en las superficies de fricción.


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CONDUCTORES DE FLUIDO SECO.

La figura 10-14 muestra un conductor de fluido seco Flexidyne®. Este dispositivo patentado puede ser clasificado tanto en la familia de embragues como en la de coples. El alojamiento contiene el fluido de carga, el cual no es un fluido si no un balín térmicamente tratado. Cuando la conexión al motor inicia, la carga es movida por una fuerza centrífuga a la extremidad exterior del alojamiento, donde acuña entre el rotor y el alojamiento; así, el deslizamiento es permitido entre el rotor y el alojamiento durante la operación de arranque. Aun mas, no hay deslizamiento; tal arreglo no permite un arranque sin carga del motor, así se evita el uso de motores sobredimensionados.

La cantidad de carga puede ser seleccionada para encajar en el torque inicial y requerimientos totales de carga. La figura 10-14 no muestra la carga; la conexión de llenado para introducir la carga es mostrado en la parte superior del alojamiento.


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LIMITADOR DE TORQUE

La figura 10-15 muestra un dispositivo comercial de sobrecarga algo similar al embrague mostrado en la figura 10-3. Varios modelos de este limitador de torque son obtenidos en capacidades que cubren un amplio rango. El mas pequeño tiene un límite mínimo y máximo de torque de 5 y 20 lb-pie, el más grande tiene un límite de torque máximo y mínimo de 3150 a 6300 lb-pie.

El limitador mostrado en la figura 10-15 tiene un cepillo de grafito y bronce sinterizado sobre cual el miembro central corre. El lado izquierdo del ensamble es un acelerador integral y plato de presión. Las zonas obscurecidas son caras de fricción, este plato tiene planos para acoplar superficies planas del acelerador. La fuerza axial es aplicada a través de un resorte de disco. La cantidad de carga aplicada sobre la superficie del resorte es ajustada por medio de 3 tornillos en el lado derecho del ensamble. Las ruedas dentadas pueden suplirse; estas son insertadas entre las superficies friccionantes. Así, la rueda dentada puede ser parte del ensamble en cadena.

El valor de sobrecarga puede ser establecido gracias a unos tronillos de ajuste.

El limitador de torque encuentra un uso extenso en los campos de transporte materiales. Como una medida de protección, el deslizamiento ocurre


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cuando el sistema es sobrecargado; el reacoplamiento ocurre cuando el torque regresa al valor entre los límites establecidos.

LOS FRENOS ELÉCTRICOS

Los frenos eléctricos (y embragues) son ensambles versátiles que tienen excelentes avances encima de algunas partes mecánicas. Ciertos tipos son adquiridos en la diferente forma de adaptar prontamente a los marcos del motor normales. Así, un diseñador puede usarlos como blockes.

En general, los frenos eléctricos pueden ser divididos en dos tipos principales: el antifricción y fricción. Los tipos de frenos de antifricción son:

- La histéresis

-La partícula magnética

-Corriente Eddy

El tipo de la histéresis encuentra la aplicación extensa en el dinamómetro eléctrico. Las unidades de partícula magnética son a menudo empleados en los servomecanismos de precisión, el tipo corriente Eddy encuentra mucho uso en la gama de control de velocidad de servomecanismos.

Los tipos de fricción pueden ser divididos en dos categorías principales: el freno del disco y freno de zapata. El freno del disco puede ser de un solo disco o de disco múltiple. En un juego de resortes, solenoide-suelto, el freno del zapato se usa con frecuencia en los ascensores, en enarbolamientos, y las grúas para asegurar que cerrando hacen trampas en caso del fallo en la alimentación de la corriente. El freno normalmente se sostiene contra su tambor por la acción del resorte. Cuando el motor está operando, parte de la corriente se desvía a un rollo electromagnético que suelta el freno. Así, cuando el motor no está operando por cualquier razón, el freno se asegura contra el tambor.

El tipo freno de disco eléctrico opera controlando el forceo magnético y un electromagnético que se enfrenta con un material de fricción conveniente. Hay varias maneras en que un freno eléctrico puede montarse. En las unidades modular, el imán está montado en el marco de motor y la armadura se arregla al árbol girando. El imán puede montarse en un pie bracket o un árbol el albergue productivo.

Un rasgo raro de frenos eléctricos es que esa corriente puede ajustarse para proporcionar momento que detiene la carga, desaceleración gradual, o un


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resbalón constante. Pueden ocuparse de los ajustes de corriente a través del uso de un reóstato.

La tapa de los frenos eléctrica tiene una gama amplia de valuaciones. Los de no fricción tienen rango de 1/50 a 800 hp. Los de fricción llegan a valores de hasta 2500 hp.

Con frecuencia los Manuales dan la carga de inercia (WR2) en las unidades de lb-pie2. En el caso de frenos eléctricos, el WR2 valorado para la armadura debe ser incluido. La siguiente fórmula da el medio requerido de torsión de freno para detener una carga dada en un cierto intervalo de tiempo:

�� ∗ ��

308�

Dónde:

�� = �� − ��

� = �� − ��

� = �� seg�

� = �� !"#�

� = ��$%� ��

� = ��

La Figura 9-11 ilustra una variedad de frenos de este tipo. Éstos automáticamente son comprometidos cuando el poder eléctrico se les interrumpe por cualquier razón. Estos frenos tienen un rango particular en torsión estática que va desde una capacidad de 10.5 lb-pies a 400 lb-pies. Los frenos de este tipo son útiles en las plataformas de poder, cortadores del papel, manlifts, grúas, prensas de poder, y la maquinaria similar. Ellos se proporcionan para eliminar los riesgos a


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operadores y equipo.

Estos frenos son fijos por el flujo magnético permanente que fuerza atrayendo y sosteniendo una armadura férrica contra el imán polo a enfrentar. Para soltar el freno, una esfera magnética opuesta es creada por la corriente a través del electroimán. Este campo del electroimán anula el campo permanente y suelta la armadura del freno. Si el flujo actual debe ser interrumpido (por un interruptor de seguridad se abre o una falla de poder) se colapsa el campo electromagnéticos y la armadura se atrae inmediatamente hacia el imán enfrentando permanente, poniendo así el freno.

CALENTAMIENTO EN LOS FRENOS

La capacidad de un freno o un embrague para absorber la potencia es determinada principalmente por su habilidad de disponer del calor de fricción. La calidad de calor disipado es determinada por los factores como el tamaño, forma, y condición de la superficie de diversas partes. Si el embrague o el freno no es adjuntada a una unidad cercana, o si el aire alrededor está en movimiento, el freno puede enfriarse más prontamente. Para la maquinaria de servicio de excavación, se han encontrado los valores siguientes para la absorción de potencia satisfactoria:

Para la banda abierta y expuesta, y embragues cónicos:

Potencia absorbida= 0.25-0.40hp/in2 de contacto superficial.

Para la banda abierta, expuesta y de freno:


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Potencia absorbida=0.20-0.30hp/in2 de contacto superficial.

Aunque los embragues y frenos en este tipo de servicio operan intermitentemente, ellos generalmente no tienen el tiempo suficiente por enfriarse entre las aplicaciones, y la temperatura a la que operan puede ser por consiguiente bastante alta. Las excesivas temperaturas pueden dañar al revestimiento. El coeficiente de fricción normalmente disminuirá con el aumento en la temperatura.

Sin embargo, ciertas composiciones del revestimiento muestran un aumento en el coeficiente para elevaciones de temperatura moderadas. El desgaste del recubrimiento es un factor importante del costo de mantenimiento de un freno. Si el tambor se muele a un grado de suavidad alto, el desgaste será menor que si se voltea simplemente.

La experiencia ha mostrado que el producto de la presión p (lb/plg2) y la velocidad V (ft/min) debe guardarse dentro de ciertos límites. En base a esto, los valores siguientes pueden ser considerados como un criterio adicional para el diseño de frenos.

pV≤ 55,000 para aplicaciones intermitentes de carga, períodos comparativamente largos de descanso, y dispersión pobre de calor

pV ≤ 28,000 para aplicaciones continuas de carga, como en funcionamiento bajo de operación, y dispersión pobre de calor

pV ≤ 83,000 para aplicación continua de carga, y dispersión buena de calor, en un baño de aceite, por ejemplo.

La fuerza tangencial F en un área A y una presión del revestimiento de p es:

F=µAp

Sustituyendo la ecuación de la potencia obtenemos:

hp= FV/33,000 = µApV/33,000

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