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Technical Documents - Documentos Técnicos: Power transfer mechanisms - Sistemas de transferencia de potencia

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Figure #4 Polyurethane-coated steel-cable "chains"-both beaded and 4-pinned-can cope with conditions unsuitable for most conventional belts and chains. ( En la figura : cadena perlada también llamada de rosario, de bolas, etc. ) Figura #4 . Las cadenas de cable de acero revestido con poliuretano - con bolas y 4 clavijas - pueden hacer frente a condiciones inadecuadas para la mayoría de las correas y de las cadenas convencionales.

Figure #5 Plastic pins eliminate the bead chain's tendency to cam out of pulley recesses, and permit greater precision in angular transmission. Figura #5 . Los pernos ( clavijas, ejes, etc ) de plástico eliminan la tendencia de las cadenas perladas a salir fuera de las hendiduras de la polea, y permiten mayor precisión en la transmisión angular. ( En la figura: cadena de clavijas y correas, banda de clavijas con núcleo de fibra de aramida, etc. )

 

Figure #6 gear chain can function as a ladder chain, as a wide V-belt, or, as here, a gear surrogate meshing with a standard pinion. Figura #6 . Una cadena del engranaje puede funcionar como una cadena escalera, como una correa V amplia, o, como aquí, un endentado sustituto de engranaje con un piñón estándar.

Figure #7 Ladder Chain Figura #7 Cadena escalera

 

Ladder Chain

Ladder chain is so named because it looks like a very small ladder. Its construction is extremely simple and inexpensive. A short piece of wire is bent into a U shape and looped over the next U in the chain. See Figure #7 . This construction is not very strong so this chain is used mainly where low cost is paramount and the power being transferred is less than 1/4 horsepower.

Roller Chain

Roller chain is an efficient power transfer method. It is called roller chain because it has steel rollers turning on pins held together by links. Roller chain is robust and can handle some misalignment between the driver and driveN gears, and in many applications does not require precise pretensioning of the pulleys. It has two minor weaknesses.

1. It doesn't tolerate sand or abrasive environments very well.

2. It can be noisy.

Roller chain can be used for single stage reductions of up to 6:1 with careful attention to pulley spacing, making it a simple way to get an efficient, high reduction system. It is also surprisingly strong. The most common size chain, #40 (the distance from one roller to the next is .4") can transfer up to 2 horsepower at 300 rpm without special lubrication.

Even the smallest size, #25, can transmit more than 5 horsepower at 3000 rpm with adequate forced lubrication and sufficiently large pulleys.

As shown in Figure #8 (a-d), roller chain comes in many sizes and styles, some of which are useful for things other than simply transferring power from one pulley to another.

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Cadena escalera

La cadena escalera es así que nombrada porque semeja una escalera muy pequeña. Su construcción es extremadamente simple y barata. Un pedazo corto de alambre es doblado en forma de U y colocado sobre la U siguiente en la cadena. Véase la figura #7 . Esta construcción no es muy fuerte así que esta cadena se utiliza principalmente donde es imperativo el bajo costo y la potencia transferida es menos de 1/4 caballo de fuerza.

Cadena de rodillos

La cadena de rodillos es un método eficiente de transmisión de potencia. Se llama cadena de rodillos porque tiene rodillos de acero girando sobre pernos ligados por eslabones. La cadena de rodillos es robusta y puede manejar una cierta falta de alineación entre los engranajes impulsores y los impulsados, y en muchos usos no requiere pretensado exacto de las poleas. Tiene dos debilidades de poca importancia.

1. No tolera muy bien la arena o los ambientes abrasivos.

2. Puede ser ruidosa.

La cadena de rodillo se puede utilizar para reducciones de la sola etapa de hasta 6:1 con atención cuidadosa puesta en el espaciamiento de la polea, haciéndola una manera simple de conseguir un eficiente y alto sistema de reducción. Es también asombrosamente fuerte. El tamaño de cadena más común #40 (la distancia a partir de un rodillo al siguiente es .4") puede transferir hasta 2 caballos de fuerza a 300 rpm sin lubricación especial.

Incluso el tamaño más pequeño, #25, puede transmitir más de 5 caballos de fuerza a 3000 rpm con la lubricación forzada adecuada y poleas suficientemente grandes.

Según las indicaciones de la figura #8 (a-d), las cadenas de rodillo vienen en muchos tamaños y estilos, algunos de los cuales son útiles para otras cosas además de simplemente la transferencia de potencia a partir de una polea a otra.

 

Fig. #9

 

Figure #8a. Standard roller chain-for power transmission and conveying.

Figure #8b/c Extended pitch chain - for conveying

Figure #8d Standard pitch adaptations

Figure #8e Extended pitch adaptations

Figure #9 Bent lug roller chain used for rack and pinion linear actuator.

A clever, commercially available modification of roller chain has extended and bent lugs. These lugs can be bolted directly to pads and used for tracks on tracked vehicles, simplifying this sometimes complicated part of a high-mobility robot. Care must be taken to keep the pads as thin as possible, or to space them out to every other bent lug because debris can jam between the pads and cause problems. This is why tracks on excavators and military tanks are specially designed with the pivot point as close to the ground as possible. Other than that small issue, however, this chain can be and has been used as the backbone for tracks.

Rack and Pinion Chain Drive

Bent lug roller chain can also be used as a low cost rack and pinion drive to get linear motion from rotary motion. Though crude, this system works well if noise and a slightly non-smooth linear motion can be tolerated.

Figure #9 shows a basic layout for this concept.

 

 

 

Figura #8a. Cadena de rodillo estándar para la transmisión de potencia y la transporte.

Figura #8b/c. Cadena de paso extendido para transporte - Por razones de desgaste conviene utilizar cadenas con número impar de rodillos. Por ello se recomienda el uso de medias mallas o medias mallas dobles cuando no se posible armar un mando con uniones.

Figura #8d Accesorios estándar de paso estándar

Figura #8e Adaptaciones de paso extendido

Figura #9 Cadena de rodillos con orejetas usada para el actuador lineal piñón y cremallera , (eslabón caracterizado porque comprende además orejetas que se proyectan lateralmente desde las partes de ojo para ajustarse por debajo de carriles de guía del tranportador con objeto con objeto de mantener al eslabón de la cadena sobre un transportador )

Una modificación inteligente, disponible en el mercado de cadenas de rodillos dispone de orejetas que se proyectan lateralmente desde las partes de ojo del eslabón. Estas orejetas se pueden ajustar directamente a las guías del transportador y utilizar en desplazamientos de vehículos arrastrados, simplificando esta parte a veces complicada de un robot de alta movilidad. Se debe tener cuidado de mantener los carriles tan finos como sea posible, o espaciar los mismos entre cualquier otra orejeta porque los residuos puede atascarse entre los carriles y causar problemas. Esta es la razón por la cual las orugas en las excavadoras y los tanques militares se diseñan especialmente con el punto de pivote tan cerca a la tierra como sea posible. A excepción de ese pequeño tema, sin embargo, esta cadena puede ser y se ha utilizado como la espina dorsal para las orugas.

Sistema de transmisión de cadena de piñón y cremallera

La cadena rodillo de orejetas se puede también utilizar como sistema de transmisión de piñón y cremallera de bajo costo para conseguir movimiento lineal a partir de movimiento rotatorio. Aunque simple, este sistema trabaja bien si el ruido y un movimiento lineal levemente irregular pueden ser tolerados. La figura #9 muestra una disposición básica para este concepto.

 

Figure #10 Silent chain tooth profile Figura #10 - Perfil de dientes de cadena silenciosa

Timing or Silent Chain

Silent chain gets its name from the fact that it is very quiet, even at high speeds and loads. It is also more efficient than roller chain because the clever shape of its inverted teeth provide smooth transfer of power from the chain to the pulley. It is intolerant of grit, is somewhat more expensive, and requires more precision in alignment between the driveR and driveN pulleys than a roller chain.

It is a very good choice for transmitting high horsepower at thousands of rpm from an electric motor or an internal combustion engine to the transmission of large vehicles. It was used in the Oldsmobile Tornado automobile in the late 1970s, where it transmitted several hundred horsepower from the engine to the transmission. It is not made in small sizes because of the special shape of its teeth (Figure #10) and is designed mainly for power ranges from tens to hundreds of horsepower.

With proper design and simple maintenance, a silent chain drive will last for thousands of hours. If high efficiency and high power are required with operation in a clean environment, and the higher price can be afforded, silent chain is the best choice of any power transfer device.

FRICTION DRIVES

Power can be transferred by friction alone. This technique is usually reserved for special cases, where its short life is acceptable. Its claim to fame is its high efficiency and ability to vary speed. The usual layout for a variable speed friction drive is a hardened steel wheel mounted on the input shaft, which is pushed very hard against a steel disk mounted on the output shaft. Efficiencies can be high, but the high forces required to carry the torque through only friction wear out the mating surfaces at a high rate. This drive has been used with some success in walk-behind lawn mowers, but its life in that application is usually only a couple seasons. Figure #11 shows one of several versions of a friction drive.

Cadena de distribución o cadena silenciosa.

La cadena silenciosa debe su nombre al hecho de que sea muy estable, incluso a altas velocidades y cargas. Es también más eficiente que la cadena de rodillos debido a la forma acertada de sus dientes invertidos, que proporcionan una transferencia de potencia sin sobresaltos de la cadena a la polea. Es intolerante al polvo, es un poco más costosa, y requiere más precisión en el alineado entre el las poleas impulsoras e impulsada que una cadena del rodillo.

Es una opción muy buena para transmitir muchos caballos de fuerza a miles de revoluciones por minuto desde un motor eléctrico o de un motor de combustión interna a la transmisión de grandes vehículos. Fue utilizado en el automóvil Oldsmobile Tornado en el final de los '70, donde transmitió varios cientos de caballos de fuerza del motor a la transmisión. No se hace en pequeños tamaños debido a la forma especial de sus dientes (figura #10) y se diseña principalmente para rangos de potencia desde decenas a centenares de caballos de fuerza.

Con un diseño apropiado y simple mantenimiento, una transmisión de cadena silenciosa dura miles de horas. Si se requieren una eficiencia alta y un poder más elevado, con una operación en un ambiente limpio, y su precio mas elevado puede ser pagado, la cadena silenciosa es la mejor opción que cualquier dispositivo de trasmisión de potencia.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA POR FRICCIÓN

La potencia se puede transferir por fricción solamente. Esta técnica es generalmente reservada para casos especiales, donde su corta vida es aceptable. Su fama se debe a su alta eficacia y capacidad de variar velocidad. La disposición usual para un sistema de transmisión de potencia de fricción de velocidad variable es una rueda de acero templado montada sobre el eje de entrada, que está fuertemente presionado contra un disco de acero montado en el eje de salida. La eficiencia pueden ser alta, pero las altas fuerzas requeridas para lograr el esfuerzo de torsión con solamente la fricción, desgastan las superficies enfrentadas con rapidez. Esta transmisión se ha utilizado con un cierto éxito en cortadoras de césped con el operario caminando en la parte posterior, pero su vida en esa aplicación es por lo general de unas pocas estaciones. La figura #11 muestra una de varias versiones de un sistema de impulsión por fricción.

Figure #11 Cone drive operates without lubrication.

Cone drive needs no gears or pulleys

A variable-speed-transmission cone drive operates without gears or pulleys. The drive unit has its own limited slip differential and clutch.

As the drawing shows, two cones made of brake lining material are mounted on a shaft directly connected to the engine. These drive two larger steel conical disks mounted on the output shaft. The outer disks are mounted on pivoting frames that can be moved by a simple control rod.

To center the frames and to provide some resistance when the outer disks are moved, two torsion bars attached to the main frame connect and support the disk-support frames. By altering the position of the frames relative to the driving cones, the direction of rotation and speed can be varied.

The unit was invented by Marion H. Davis of Indiana.

Figura #11 . La transmisión por conos funciona sin lubricación

La transmisión por conos de  fricción no necesita engranajes ni poleas

Una transmisión de velocidad variable por conos funciona sin engranajes ni poleas. La unidad de accionamiento tiene su propio diferencial de deslizamiento limitado y embrague.

Como se ve en la figura, dos conos hechos de material de revestimiento de frenos se montan en un eje conectado directamente al motor. Éstos accionan dos discos cónicos de acero más grandes montados en el eje de salida. Los discos externos se montan sobre bastidores giratorios que se pueden mover por una barra de control simple.

Para centrar los bastidores y proporcionar una cierta resistencia cuando se mueven los discos externos, dos barras de la torsión fijadas al marco principal conectan y soportan a los marcos de soporte de discos. Alterando la posición de los bastidores en relación con los conos de accionamiento, la dirección de la rotación y su velocidad pueden ser variadas.

La unidad fue inventada por Marion H. Davis de Indiana.

 

 

 

 

 

 

 

 
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