Accionamiento por Correas Trapeciales

En la construcción de máquinas herramientas y de automóviles, en lugar de accionamientos por correas planas, se encuentran casi exclusivamente accionamientos por correas trapeciales. Estos, comparados con aquellos, poseen una capacidad de transmisión aproximadamente tres veces mayor, para la misma fuerza de presión, arrancan con más suavidad y, efectúan la tracción prácticamente sin deslizamiento. Facilitando grades transmisiones. Sus necesidades de espacio son consecuentemente, más pequeñas y también más reducidas las cargas en los ejes y en los cojinetes. Otra ventaja estriba es la posibilidad de que pueden marchar, una junto a otra, varias correas trapeciales.

La figura muestra la acción de las fuerzas en un accionamiento por correas trapeciales. Si el ángulo de la cuña fuera menor de prox  α= 200, se produciría autorretención y una correa de este tipo, al trabajar, sufrirla destrozos y tendría un mal rendimiento. Por eso, el ángulo de cuña se ha fijado en  α= 36°.

Puesto que una correa trapecial se curva al marchar sobre las poleas, resulta estirada por el exterior y comprimida por el interior, disminuyendo el ángulo de la cuña con respecto al que tiene en el tramo recto, y ello tanto más cuanto más pequeñas son las poleas. Por otra parte, como la correa debe quedar muy ajustada en los flancos, la garganta de la polea ha de ajustarse en la forma correspondiente. Un dimensionado incorrecto se traduce en una disminución de la potencia a transmitir o en un rápido desgaste de la correa.

Las correas trapeciales sin fin son correas de goma en cuyo interior se incluye un haz de hebras de cuerda (cuerda paquete en varias capas unas sobre otras), como elemento de tracción en la zona sometida al esfuerzo principal. Las hebras de cuerda están incrustadas en el caucho, cuyo cuerpo está revestido con tejido. Puesto que se vulcanizan en moldes, los perfiles y están normalizados y condicionados a la fabricación. En la construcción de automóviles, y recientemente también en la fabricación de maquinaria, se han sustituido las correas trapeciales normales sin fin, por las correas trapeciales estrechas sin fin.

Las correas trapeciales normales abiertas, están formadas por telas engomadas enrolladas. Para los accionamientos regulables sin escalones, se emplea también un tipo de correa trapecial ancha, dentada con un ángulo (α = 30...33°. Su forma corresponde a la de las correas trapeciales normales con cuerda paquete. Las correas trapeciales pueden marchar con temperatura de servicio de hasta aproximadamente 80° C.

Poleas Trapeciales
Las gargantas para las correas trapeciales normales están normalizadas, para las correas trapeciales estrechas. Las poleas pueden ser fundidas, soldadas o, como ocurre en la construcción de automóviles, estampadas en serie. La figura muestra diversos tipos. Para el dimensionado de los cubos y de los. En lo posible, los diámetros mínimos de las poleas no deben ser menores que los mínimos normalmente admisibles. Si esto debe ocurrir excepcionalmente, hay que disminuir la potencia a transmitir. Para garantizar una larga duración de la correa, los flancos de garganta deben estar lisos y limpios.

La figura muestra poleas trapeciales de dos piezas ajustables. Girando las tuercas o eliminando discos de suplemento se aumenta el diámetro efectivo. De este modo, pueden volverse a tensar las correas trapeciales después del alargamiento permanente. No obstante, con ello se varia un poco la relación de transmisión. Los accionamientos de varias correas se pueden retensar variando la distancia entre ejes, a no ser que se trate de accionamientos con rodillos de tensión. Para este cometido sirven entonces las poleas cilíndricas planas que, desde fuera o desde dentro, se sientan contra el tramo en vacío. Al montar un rodillo tensor interior, se disminuye el ángulo de abrazamiento, pero la correa no se curva en sentido contrario al de la marcha y su duración en servicio es mayor.

En la figura se representan mitades de poleas ajustables, para correas trapeciales normales o estrechas, mostrando su modo de funcionamiento.

Cálculo
La figura muestra el esquema de un accionamiento por correas trapeciales. Se entiende por transmisión la relación entre la velocidad de la polea motriz y la de la accionada. Para simplificar, aquí se tomará siempre la relación entre la velocidad nk de la polea pequeña y la velocidad nk
de la polea grande:

k' g wg* wk
• n_k en r.p.m,: velocidad de la polea pequeña.
• n_g en r.p.m.: velocidad de la polea grande;
• d_wk: diámetro efectivo de la polea pequeña;
• d_wg: diámetro efectivo de la polea grande.
Por el contrario, para las correas trapeciales normales sin fin está normalizado el largo interior L.. En este caso es L_i = L_w - c para:

Ejemplo de denominación de una correa trapecial normal 8, con L_i = 710 mm: correa trapecial 8 x 710 DIN 2.215.

Las correas deben montarse con una tensión previa tal que no se produzca un resbalamiento mayor del 1 %. En el caso de accionamientos de varias gargantas, las longitudes efectivas de cada una de las correas no tienen que variar entre sí más de « 0,15 %; de lo contrario, quedará
sobrecargada la más corta. Si no se dispone de poleas de ajuste que permitan el retensado, o no existen rodillos de tensión, debe preverse la posibilidad de ajustar la distancia entre ejes con x _ 0,03 L_w e y 0,015 L_w.

La distancia final entre ejes e puede calcularse transformando la ecuación 235, en donde la pequeña variación del ángulo abrazamiento (3, en general, no tiene ninguna importancia. La DIN 7.753 recomienda como distancia entre ejes e > 0,7(d_wg + d_wk) pero e < 2(d_wg+ d_wk).

Al dimensionar el accionamiento deben tenerse en cuenta las sobrecargas y los esfuerzos de choque producidos por el trabajo, así como la duración diaria de este último, de la cual depende la duración real de la correa. Por eso, la potencia P a transmitir debe multiplicarse por un factor de carga c₂. Este depende esencialmente del tipo de las máquinas motrices y de trabajo y no considera las condiciones especiales del mismo como rodillos de tensión o de ajuste, ni tampoco las condiciones de abrazamiento desfavorables. En tales casos especiales y también cuando los momentos de arranque sean más elevados o exista mayor frecuencia de arranques y paradas, deben aumentarse correspondientemente los valores de c₂. Si ya se ha designado con P la punta de potencia máxima posible, entonces debe determinarse c₂ según la columna "accionamientos ligeros".

En la figura se dan normas para la elección del perfil de las correas trapeciales estrechas, en relación con la potencia de choque ) P X c₂, con la velocidad n_k de la polea pequeña y con el diámetro efectivo d_wk.

En la tabla se dan, según normas DIN, las potencias nominales P_N a transmitir por una correa, en relación con la velocidad v de la misma, Están referidas a los accionamientos con correas trapeciales estrechas, con diámetros efectivos medios gruesos, con los cuales, para velocidades reales de 6000 ... 2800 r.p.m., puede alcanzarse una velocidad de correa v = 40 m/s y, por tanto, con un ángulo de abrazamiento β 180°, una transmisión i = 1.

En el caso de correas trapeciales normales se da P_N para diámetros efectivos d_wk ³ d_wk mín hasta v 30 m/s. Esto es, para:

Cuanto más pequeño es el ángulo de abrazamiento b, tanto más pequeña es la potencia que puede transmitir Un accionamiento por correas. Esta influencia se recoge mediante un factor angular cr
Además, las posibilidades de la transmisión aumentan con la longitud real L_w, porque entonces es más pequeña la frecuencia de flexión y aumenta correspondientemente la duración de la correa.

Puede calcularse el número de correas necesario

• P en kW: potencia a transmitir
• P_N en kW: potencia nominal de una correa, según tabla, factor angular, según tabla.
• C₁ : factor angular según tabla.
• c₂ : factor de carga, según tabla.
• c₃: factor de longitud para correas trapeciales estrechas, según tabla para las correas trapeciales normales es c₄ = d_wk , /d _{wk min}. . cuando d wk < d wk min de lo contrario , siempre c, = 1 x wk min
• c₅: factor de transmisión para accionamientos de correas trapeciales estrechas, según tabla, para correas trapeciales normales es c₅ = 1,