Análisis de la Transmisión por Correa Parte 1

El principio de funcionamiento de la transmisión por correa lo constituye la fricción o fuerza de rozamiento que se origina entre la polea y la correa (enlace flexible). Este tipo de transmisiones se regulan mediante un sistema que regula la tensión y al contrario que otro tipo de transmisiones en esta se necesita que exista el mayor valor de fricción posible.

Factores necesarios para que se produzca la transmisión por correa.

• Es necesario que exista una Fza _fricción entre la rueda 1 y la correa, así como entre la correa y la rueda 2.
• Para lo anterior es necesario aplicar una tensión capaz de producir una fricción. (tensión inicial S₀).

La tensión inicial en las transmisiones por correas y poleas se provoca mediante los denominados dispositivos tensores. Estos dispositivos se encargan de mantener la tensión sobre la correa en todo momento.

Descripción gráfica de la trasmisión por correa.

¿Qué ocurre al aplicar el tensado inicial en una correa?

Se crea un ángulo de abrazo o de contacto (), el cual va a estar compuesto de ángulo de reposo (), en la zona donde no existe rozamiento, y un ángulo de deslizamiento () donde existe la fuerza de fricción en toda la extensión debido al tensado de la correa. Como consecuencia del aumento del tensado, el ángulo de abrazo y el coeficiente de fricción tenemos un aumento de la carga que se necesita transmitir.

Luego en vacío: Al aplicar el tensado inicial para provocar la tensión surgirán tensiones en ambos ramales siendo iguales a S₀, (tensión inicial)

¿Qué sucederá al aplicar la carga en la trasmisión?

1. La tensión del ramal conductor (S₁), tiene que ser mayor que la tensión inicial (S₂) (S₁ > S₀).
2. La tensión del ramal conductor (S₁), es mayor que la del ramal conducido (S₂) (S₁ > S₂)
3. La tensión del ramal conducido (S₂), es menor que la tensión inicial (S₀) (S₂ < S₀)
4. La suma de las tensiones tiene que mantenerse constante (S₁ + S₂ = 2 S₀)

¿Cómo determinar el esfuerzo periférico a transmitir P?

S₁ – S₂ = P

S₁ = P + S₂      y como S₁ + S₂ = 2 S₀     entonces: P + S₂ + S₂ = 2 S₀

2 S₂ = 2 S₀ – P

    quedando…

   

Obtenemos como resultado

           y       

Llegamos a la conclusión que al comenzar a trabajar con carga, la tensión inicial se repartirá con el aumento P/2 en el ramal conductor y la disminución de P/2 en el ramal conducido.

Fenómeno típico en las transmisiones por correa y características

Como fenómeno en las trasmisiones por correa tenemos el Deslizamiento Elástico que se produce en estas. Las características fundamentales del órgano de tracción de la transmisión por correa, es decir, de la correa, serían:

1. Gran compresibilidad elástica.
2. La cantidad de masa que pasa por cada punto no es la misma. Esto debido a que el valor de las tensiones no es el mismo, por lo tanto, debe de producirse un mayor o menor estirado de la correa en los distintos puntos.
3. El flujo de correas (volumen de masa), sí tiene que ser el mismo en todos los puntos. De lo contrario ocurriría el desplazamiento (adelantamiento de los puntos de más atrás de la correa por delante de cierto punto anterior).

¿Cómo expresar matemáticamente la condición anterior?

ρ_i V_i F_i =  C_ste  (1)

• ρ_i – Densidad de la correa (en un punto cualquiera)
• V_i – Velocidad de la correa (en un punto cualquiera)
• F_i – Área de la sección de la correa (en un punto cualquiera)

¿Cómo pueden expresarse ρ_i y F_i en una  correa descargada?

En función de ρ₀ y  F₀ por las siguientes expresiones:

     (2)

    (3)

–  Deformación de la correa en un lugar dado

µ – Coeficiente de Poisson para el material de la correa

Sustituyendo (2) y (3) en (1), nos queda

  (4)

¿A quién va a ser igual la deformación ?

  Deformación longitudinal unitaria

Entonces se cumpliría que:

  (5)

  (6)

  Entonces:

 

Con el aumento de aumentará entonces la V. Es decir, la V de la correa no será la misma en toda la longitud de esta, aumentando en los puntos donde esté más tenso, lo cual provoca el movimiento deslizante de la correa sobre la polea.

Analicemos un poco más detallado el fenómeno:

Entonces: 

y multiplicando por  quedaría

Al término se le denomina precisamente coeficiente de deslizamiento de la correa (S) de donde 

Evidentemente, la correa entra en la polea con una velocidad (V₁) y sale con una velocidad (V₂) la velocidad de la polea es constante (V), por lo tanto, en todos aquellos sitios de contacto de la correa y polea donde la V difiera, el deslizamiento será inevitable y dependerá en todos los casos de la magnitud de la deformación.

Afectación de “u” en estas transmisiones

                                   

              (S = 0,01 ÷ 0,02)

¿Cómo se define el coeficiente de tracción en las transmisiones por correa?

– Coeficiente de tracción

Como ya conocemos en una transmisión por correas se cumple que:

     y     

La dependencia analítica entre estas tensiones puede ser también establecida por la expresión de EULER 1893. Deducida para las condiciones de un hilo flexible inextensible que envuelve un cilindro fijo.

¿A qué llamamos coeficiente de tracción en las transmisiones correa?

Va a ser la relación de esfuerzo periférico que transmite la correa, a la suma de las tensiones de sus ramales.

La importancia del coeficiente de tracción radica en que este nos da idea de cuanto se aprovecha la tensión inicial para producir un trabajo útil.

Conclusiones primera parte:

Como podemos  observar la curva característica de tracción se divide en dos sectores:

• Es rectilíneo. Donde a la vez que crece  produce un crecimiento proporcional del deslizamiento elástico (S).
• No es rectilíneo: El aumento de no es proporcional con el aumento de (S).

Entonces podemos asegurar que el sector es el de trabajo de la característica, zona de deslizamiento elástico de la correa, mientras que en el segundo el trabajo es inestable, o sea un pequeño aumento casual de la carga haría que la correa resbale. El valor se correspondería con el valor máximo de transmisión de carga con aprovechamiento óptimo de la correa. Es decir:

1. Si , No aprovechamos al máximo la capacidad de tracción de la correa.
2. Si , La correa trabaja inestablemente y se desgaste con rapidez

Valores Medios recomendables de :

-Correas Planas : 0,5 ÷ 0,6

-Correas Trapezoidales  : 0,7 ÷ 0,9

Bibliografía:

Dobrovolski, V., Zablonski, K., & Mak, S. Elementos de máquinas. Moscú: Mir.

Reshetov, D. (1985): Elementos de máquinas, Editorial Pueblo y Educación, La Habana.