Tema 4 Chavetas y Uniones Enchavetadas

7/27/2019 Tema 4 Chavetas y Uniones Enchavetadas

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Universidad de Huelva

ESCUELA POLITECNICA SUPERIORDepartamento de Ingeniería Minera, Mecánica y Energética

Asignatura: Diseño de Máquinas [320099020]

3º curso de Ingeniería Técnica Industrial (Mecánicos)

4º Tema.- Chavetas y uniones enchavetadas. Huelva, Agosto 2009

Profesor: Rafael Sánchez Sánchez



Temario

1. Introducción.

2.

Clasificación de las chavetas.

3. Chavetas longitudinales.1.

Cálculo por corte.

2.

Cálculo por aplastamiento.

4. Chavetas transversales.1.

Cálculo a tracción.

1.

Cálculo del vástago.

2.

Cálculo del manguito.

3.

Cálculo de la chaveta.1.

A cizalla.

2.

Por presión contra el vástago.

3.

Por presión contra el manguito.

2.

Cálculo a torsión.

1. Por corte.2.

Por aplastamiento

0.-

Contenido del tema



1. Introducción

Las chavetas son:

“Accesorios mecánicos que se utilizan

para unir dos vástagos o ejes entre si. Obien para fijar elementos diversos al eje

que los soporta, haciéndolos solidarios al

mismo, e impidiendo el movimientorelativo entre ambos”.

1.-

Introducción



1. Introducción

Son uniones fácilmente desmontables. Y

por tanto muy utilizadas en las máquinas

que tienen movimiento de giro.

1.-

Introducción



1. Introducción

Dependiendo del tipo de chaveta que

utilicemos, el cierre que se produce puede

ser de forma, o de fuerza.

1.-

Introducción



1. Introducción

Las chavetas podemos clasificarlas por la

posición:

• Longitudinales

• Transversales

2.-




1. Introducción

Por el tipo de cierre:

• De forma

• De tensión

• De presión

2.-




1. Introducción3.-

Chavetas longitudinales.

Las utilizaremos en la unión de ejes sometidos a

torsión, o bien entre estos ejes y los diversos

accesorios (frenos, poleas, engranajes, etc) queestos soportan. Impidiendo el movimiento relativos

entre ellos y el eje.



1. Introducción3.-


Las chavetas longitudinales normalmente utilizan

un cierre de forma, por tanto no requieren unesfuerzo para introducirlas en el chavetero.



1. Introducción3.-


Aunque las hay también inclinadas, que utilizancierre de fuerza.



1. Introducción3.-


No admiten esfuerzos alternativos, y la transmisión

de esfuerzos se hace por presión lateral contra los

flancos.



2. Factores que influyen en el

diseño.

Las chavetas y otros elementos de sujeción de

dispositivos a ejes, normalmente se calculan a

dos tipos de solicitaciones diferentes:

1) por corte.

2) por aplastamiento.

3.-





diseño.3.-


3.1 El cálculo de falla debido al corte de la chaveta

se obtiene de:

Siendo (P) la fuerza de corte, (T) el momento torsor,

(d) el diámetro del eje, (w) y (L) el ancho y longitud dela chaveta.




diseño.3.2 Para la falla por

aplastamiento se tiene:

3.-


•El material de la chaveta debe ser menos

resistente que el material del eje y que el del

elemento a conectar.




diseño.3.-


Las chavetas están normalizadas en:

• DIN-6680 a 6689,

• ISO,

• ASME,• UNE-1702,



1. Introducción4.-

Chavetas transversales.

Las utilizaremos normalmente en la unión de

vástagos, o bien entre estos y los accesorios

montados sobre ellos. Es decir, trabajarán soportando

los esfuerzos de tracción del vástago. Aunque no es

frecuente, ocasionalmente podemos encontrárnoslas

trabajando frente a esfuerzos de torsión en el vástago.



1. Introducción4.-


Este tipo de chavetas, se introducen perpendiculares

al eje, y se utilizan fundamentalmente para unir,

vástagos entre si.

Se suelen introducir a presión.



1. Introducción4.-


Se les suele dar más inclinación que a las chavetas

longitudinales, y dependiendo de la frecuencia de

desmontaje.

Esta inclinación suele oscilar entre:

tag γ 1:15 y 1:40



1. Introducción4.-


4.1 Cálculo a Tracción:

Vamos a calcular este tipo de

chaveta, soportando una

solicitación de tracción (F) sobre

el vástago.

Analizaremos por separado:

1) el vástago.

2) el manguito.

3) la chaveta.



1. Introducción4.-


4.1.1) En este caso:

σdiseño = F / Av = F / (

π D2

2

/4 – D2 d)

que debe ser menos que σadm

del

material del vástago.



1. Introducción4.-


4.1.2) En el manguito tendremos que:

σdiseño

= F / Am

=>

σdiseño = 4F / π(D12

– D22

) – 4(D1

- D2

)d


del

material del manguito.



1. Introducción4.-


4.1.3) En el caso de la chaveta, tendremos queanalizarla frente a:

1) el efecto cizalla2) la presión entre chaveta y vástago.

3) la presión entre chaveta y manguito.



1. Introducción4.-


4.1.3.1) En la chaveta por cizalla

tendremos:

τdiseño

= F / 2Ac

= 2F / πd2

que debe ser menos que τadm

del material de la chaveta.



1. Introducción4.-


4.1.3.2) Por la presión entre lachaveta y el vástago

tendremos:

σdiseño

= F / Av

= F / (D2

·d)


del material de la chaveta.



1. Introducción4.-


4.1.3.3) Por la presión entre la

chaveta y el manguitotendremos:

σdiseño

= F / Am

= F / (D1 – D2

)d

que también debe ser menos

que σadm

del material de la

chaveta.



1. Introducción4.-


4.2 Cálculo a Torsión:

Vamos ahora a calcular este tipo de

chaveta, soportando una solicitación

de torsión en el vástago.

Igual que hicimos en las chavetas

longitudinales, las analizaremos bajos

dos tipos de solicitaciones diferentes:

1) por corte.

2) por aplastamiento.



1. Introducción4.-


4.2.1) En este caso:

P = T / (D2

/ 2) = 2T / D2

Por tanto:

τdiseño

= P / Ac

=

= (2T / D2

) · (4 / π d2) =>

τdiseño

= 8T / πD2

d2

que debe ser menos que τadm

del material de la

chaveta.



1. Introducción4.-


4.2.2) En el caso de aplastamiento contra las

paredes tendremos que:

P = T / D2

/ 2 = 2T / D2

Y que:

σdiseño

= P / Ac

= (2T / D2

) / [ d (D1 –

D2

)] que

operando nos queda:

σdiseño

= 2T / [ d ·

D2

· (D1

– D2

)]


del material de

la chaveta.

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