CADENASUna cadena es un componente confiable de una mquina, que transmite energa por medio de fuerzas extensibles, y se utiliza sobre todo para la transmisin y transporte de energa en los sistemas mecnicos. La funcin y las aplicaciones de la cadena son similares a la de una correa.Las cadenas de transmisin son la mejor opcin para aplicaciones donde se quiera transmitir grandes pares de fuerza y donde los ejes de transmisin se muevan en un rango de velocidades de giro entre medias y bajas.Son transmisiones robustas, que permiten trabajar en condiciones ambientales adversas y con temperaturas elevadas, aunque requieren de lubricacin. Adems proporcionan una relacin de transmisin fija entre las velocidades y ngulo de giro de los ejes de entrada y salida, lo que permite su aplicacin en automocin y maquinaria en general que lo requiera.Segn su funcin a desarrollar, las cadenas se dividen en los siguientes tipos: Cadenas de transmisin de potencia:cuya aplicacin es transmitir la potencia entre ejes que giran a unas determinadas velocidades.

Cadenas de manutencin:o tambin llamadas cadenas transportadoras. Son un tipo de cadenas que gracias a una geometra especfica de sus eslabones o enlaces le permiten desempear una funcin de transporte o arrastre de material.

Cadenas de carga:o tambin llamadas de bancos de fuerzas. Son cadenas que permiten transmitir grandes cargas, y son usadas, por ejemplo, para elevar grandes pesos, o accionar bancos de fuerza, entre otros usos.

1. Geometra de las cadenas

Cadenas de Casquilloslas cadenas de casquillos estructuralmente coinciden con las cadenas de rodillos, pero ellas se distingue porque no tienen rodillos, por eso son generalmente ms ligeras y baratas. Actualmente son empleadas algunas soluciones de cadenas extra ligeras de casquillos con pasadores huecos para disminuir el peso de las cadenas.

Cadenas de Eslabones Perfilados este tipo de cadena tiene la ventaja de un fcil arme y desarme de sus eslabones, pues ellos no necesitan ningn otro elemento complementario. El enlace de estos eslabones se hace al desplazar lateralmente el uno con respecto a otro. El diseo de estos eslabones permite su intercambio fcilmente, al poder ser sustituido un elemento de la cadena sin necesidad de desencaje de las articulaciones con empleo de golpes o fuerzas excesivas.

Cadenas Dentadas las cadenas dentadas, conocidas tambin como cadenas silenciosas, constan de un juego de chapas con formas de dientes. Estas chapas estn enlazadas en determinado orden y articulan con deslizamiento o rodamiento, segn sea el tipo constructivo de la cadena. Las articulaciones en las cadenas dentadas determinan en grado considerable su capacidad de trabajo, siendo superiores las cadenas con articulaciones de rodadura con empleo de prismas con superficies cilndricas de trabajo apoyados en rebajos planos realizados en los agujeros de los eslabones.

Cadenas de Rodillo Este tipo de cadena, en su construccin ms generalizada, esta compuesta por placas interiores y exteriores que se alternan sucesivamente y unidas entre si de forma articulada. Cada articulacin de la cadena consta de un pasador en unin con la placa exterior, un casquillo que se encuentra unido a los agujeros de las placas interiores y por ltimo el rodillo, que se encuentra montado con holgura en el casquillo, para disminuir el desgaste de los dientes de las ruedas y el propio casquillo.

2. Geometra Ruedas para cadena

Geometra ruedas para cadena de rodillosEstas ruedas tienen la corona dentada con perfil adecuado a la cadena con la que tienen que engranar, para lo cual es preciso que los dientes tengan un paso igual a la cadena. l nmero de dientes de la rueda ms pequea acostumbra a no ser inferior a 15 dientes para las cadenas de rodillos, ni de 17 para la cadena silenciosa, con el fin de evitar que las mallas tengan que girar excesivamente sobre sus pernos al entrar y salir de la rueda, con lo que se producira demasiado desgaste; en el caso de una marcha con sacudidas, l nmero mnimo de dientes debe aumentarse hasta 23 en las cadenas silenciosas. Para l calculo de velocidades tangenciales y para dimensionar las ruedas deben emplearse el dimetro primitivo que es el correspondiente a la circunferencia que describen los centros de los pernos de la cadena, teniendo en cuenta que en estas ruedas el paso de los dientes no es el arco (como en los engranajes), sino la cuerda de circunferencia primitiva entre los centros de dos dientes consecutivos, se tiene que el dimetro primitivo es:

Siendo el dimetro del rodillo de la cadena, el dimetro exterior de la rueda dentada para las cadenas de rodillos vale: De = D + , a veces para favorecer la salida del eslabn se toma De = D + 0,8 . Mientras que en la cadena del tipo silenciosa, el dimetro exterior coincide con el primitivo De = D

En las ruedas para las cadenas silencios, el ngulo formado por las caras opuestas de dos huecos consecutivos debe ser igual a los que forman los flancos exteriores de dos dientes de una placa de la cadena, tal como lo indica la figura siguiente Este ngulo, junto con el paso de la cadena, determina las dimensiones de los dientes.

Distancias entre centros de ruedas, longitud de la cadena La distancia entre centros C de las ruedas se toma, para una duracin optima C = 30 a 80 t. La distancia mnima se rige por el arco abrazado en el pin, no debe ser inferior a 120o o 7 dientes engranados en la cadena. Los mejores resultados, se han obtenido con una distancia entre centros no inferior a 40 t, normalmente se toma C = 50 a 70 t. La longitud de la cadena se expresa en un nmero entero de pasos ( o eslabones), y se calcula en funcin de la formula para l calculo del largo de las correas planas en transmisiones abiertas, pero considerando los dimetros primitivos de las ruedas dentadas. Siendo L = Distancia entre centros en cm. y t = paso en cm.

A esta longitud se le aade lo suficiente para hacerlo un numero entero y par, as la transmisin tiene un numero par de pasos con pin y corona con numero impar de dientes. Se asegura as una distribucin uniforme del desgaste, tanto de la cadena como en los dientes de las ruedas. Pues si se usa un pin con nmero par de dientes, el mismo rodillo cae en la misma entalladura del pin lo que provoca que no exista una compensacin de los desgastes. El uso de un nmero par de dientes en el pin se hace en los casos de excepcin por limites en el espacio.

3. Transmisin de esfuerzosEl valor del esfuerzo que transmite la cadena es mximo en la primera articulacin del eslabn que engrana con la rueda por el ramal tenso de la cadena, y a partir de ah este esfuerzo va gradualmente decreciendo conforme avanza por el arco de engrane hasta salir de la rueda por el ramal de la cadena que est menos tensa

SiF0es el esfuerzo mximo que soporta la cadena y que se origina en la primera articulacin de la misma al engranar con el primer diente de la rueda al entrar en contacto, el esfuerzo que soporta la cadena en las siguientes articulaciones viene expresado por la siguiente formulacin:

Siendonel nmero de articulacin de la cadena.Por otro lado, la cadena origina una reaccin sobre la rueda dentada al engranar en los dientes, que viene expresada por:

Ambos valores, tanto esfuerzos entre las articulaciones de la cadena (Fn) como las reacciones sobre la rueda (Gn), van decreciendo paulatinamente desde el ramal tenso de la cadena hacia el ramal menos tenso.

Se comprueba que en una de las articulaciones la reaccin (Gn) sobre la rueda llega a ser radial, es decir, la articulacin de la cadena aprieta el fondo de la rueda. En el resto de articulaciones la reaccin de la cadena sobre la rueda se realiza sobre el flanco de los dientes.El desgaste progresivo de los dientes hace que la reaccin sobre el flanco se realice cada vez a una mayor altura, llegando el momento en que al ser la holgura tan importante la cadena salte el diente y se salga de la rueda.Por otro lado, la composicin del esfuerzo total (F0) que soporta la cadena, incluye a su vez los siguientes tipos de esfuerzos segn el origen:

Una componente til o esfuerzo til asociado al par transmitido (Fu);

Otra componente del esfuerzo asociado a la fuerza centrfuga de la cadena (Fc);

Una ltima componente asociada al peso propio de la cadena o esfuerzo de la catenaria (Fp). Esta componente del esfuerzo en las cadenas de transmisin de potencia que suelen ser ms corta es despreciable, pero en las cadenas de manutencin y de carga, que son ms largas y pesadas, habr que considerarlo.

El esfuerzo total (F0) en la cadena se obtiene sumando las componentes anteriores:

Potencia TransmitidaLa potencia transmitida por la cadena viene determinada por el esfuerzo til (Fu) y su velocidad lineal promedio (v):

Siendo (Fu) el esfuerzo til asociado al par de fuerza transmitido, y (v) la velocidad lineal promedio de la cadena, que a su vez puede ser expresada en funcin de la velocidad angular de giro () y el dimetro primitivo (Dp) de la rueda dentada como.

No obstante, para el clculo y diseo de las cadenas de transmisin se usar la potencia corregida de clculo (Pc), obtenida a partir de la potencia transmitida (P) anterior afectada por unos coeficientes que tendr en cuenta diversos aspectos del montaje y uso de la cadena:

A continuacin se expone cmo obtener los valores de los anteriores coeficientes:Coeficiente K1Tiene en cuenta que el nmero de dientes de la rueda pequea o pin sea distinto de19. En efecto, si el nmero de dientes del pin es igual a19el coeficiente (K1) toma de valor la unidad (K1= 1). En caso contrario, se puede tomar como primera aproximacin para el valor de (K1) la proporcionada por la siguiente expresin:

Siendo (z) el nmero de dientes de la rueda pequea o pin.Como segunda opcin para calcular el coeficiente (K1) se puede emplear la siguiente tabla:

Coeficiente K2Es el coeficiente de multiplicidad que tiene en cuenta el nmero de cadenas empleadas en la transmisin (si es simple, es decir, con una cadena, o bien si es una transmisin con doble cadena, o triple...).

Coeficiente K3Tiene en cuenta el nmero de eslabones o enlaces que conforman la cadena.

Siendonel nmero de eslabones o enlaces de la cadena yNes el nmero de ruedas de la transmisin.

Coeficiente K4Es el factor de servicio que tiene en cuenta las condiciones en que trabaja la transmisin:

Coeficiente K5Es el coeficiente de duracin en funcin de la vida til prevista para la cadena. Una vez obtenido los valores de los distintos coeficientes se calcula el valor de la potencia corregida de clculo (Pc) a partir de la expresin siguiente como ya se ha visto:

Con el valor de la potencia corregida de clculo (Pc) obtenida y la velocidad de giro de la rueda pequea o pin se entra en las siguientes tablas de las que se obtiene la serie y tipo de cadena necesaria y su paso.