Chavetero y chavetero | Shat tipos de claves | Solicitud conjunta con clave

¿Qué es una llave y un chavetero?

Una chaveta y el chavetero forman una unión enchavetada para asegurar el cubo y el eje para evitar el movimiento relativo entre un eje de transmisión de potencia y un componente adjunto. Por ejemplo, las transmisiones por engranajes, las poleas o las ruedas dentadas se conectan de forma segura mediante chavetas al eje de transmisión de potencia (Figura 1).
Las uniones enchavetadas son una parte importante de la transmisión de potencia mecánica eje de elementos y acoplamientos, donde asegura que la conexión transmite la carga, la potencia y la rotación sin deslizamiento y dentro de los requisitos de precisión del diseño.

Una clave generalmente está hecho de acero y se inserta o monta entre el eje y el cubo del componente en una dirección axial para evitar el movimiento relativo. Asiento de llave es un hueco en el eje y el chavetero es el hueco en el cubo para recibir la llave y así bloquear de forma segura el componente. En general, el término asiento de llave rara vez se usa, ya que el chavetero se refiere a ambos huecos en la industria (Figura 2).

Los chaveteros de ejes y cubos a menudo se cortan en máquinas de asiento de chavetas, pero también se pueden fabricar mediante brochado, fresado, moldeado y ranurado por electroerosión.

También se utilizan elementos de retención como Splines, acoplamientos flexibles, juntas cónicas, etc. Si la transmisión de potencia es muy baja, también se pueden usar tornillos de fijación y pasadores. Si se van a utilizar tornillos de fijación o, en algunos casos, uniones enchavetadas, debe haber un método de restricciones axiales, como anillos de seguridad y anillos de retención.

Ventajas y límites de juntas enchavetadas

Existen varias ventajas y desventajas en el uso de chavetas, por lo que se debe prestar la debida atención a los detalles más finos del diseño general para evaluar la idoneidad de la unión con chaveta.

Ventajas de las llaves del eje y junta enchavetada

• Coste de fabricación económico
• Bien estandarizado (ISO, BS, DIN y ANSI)
• Transmisión de par medio a alto
• Fácil montaje y desmontaje, por lo tanto fácilmente reutilizable

Desventajas de las llaves del eje y la junta enchavetada

• No apto para cargas direccionales alternas y golpes
• Posible desplazamiento axial del cubo a menos que esté bloqueado por un componente adicional, como un tornillo de fijación o anillos de retención
• Con el tiempo, la junta enchavetada puede volverse muy difícil de desmontar
• Los chaveteros introducen un punto de tensión debido al efecto de muesca y reducen la resistencia del eje
• Introduce el desequilibrio del eje
• Difícil de calcular y combinar la capacidad de carga y el análisis de la pila de tolerancia, por lo que las uniones enchavetadas están sobredimensionadas
• Para transmitir la fuerza axial, necesita un bloqueo de parada

Tipos de llaves

Las llaves de eje vienen en una amplia variedad de tipos y formas y se pueden dividir en las siguientes cuatro categorías junto con las subcategorías. (Figura 3)

1. Claves hundidas
   • Teclas rectangulares y cuadradas
   • Teclas paralelas
   • Teclas de cabeza Gib
   • Llave de pluma (holgura deslizante con llaves)
   • Llave de aspérula
2. Llaves de sillín
   • Llaves planas y huecas
3. Teclas tangentes
4. Teclas redondas/circulares

De los tipos de llaves anteriores, la llave cuadrada paralela y la llave de aspérula probablemente se usan más que otras debido a la facilidad de uso y el costo.

Doble llave – Por tolerancias de fabricación y para evitar dobles encajes, se utiliza una sola llave paralela, pero llaves dobles son usado ocasionalmente para cargas muy altas e infrecuentes. Esto solo debe considerarse si el material es dúctil. Para estos, los cálculos deben basarse en una tecla paralela y media.

Claves hundidas

Las llaves hundidas se hunden en el eje por la mitad de su espesor, donde la medida se toma en el lado de la llave. No a lo largo de la línea central a través del eje. (Figuras 4 y 5)

Teclas rectangulares/cuadradas

Teclas rectangulares como se muestra, son más anchas que su altura y, a veces, se denominan llaves planas. Estos se utilizan en ejes de hasta unos 500 mm o 20″ de diámetro. El ancho extra de la llave le permite transmitir un mayor par sin aumentar la profundidad. Un aumento en la profundidad significa un eje más débil debido a una reducción en el área transversal efectiva del eje.

Llaves cuadradas como sugieren sus nombres, son llaves de sección transversal cuadrada y generalmente se especifican para ejes de hasta aproximadamente 25 mm o 1 ″. Se pueden usar para ejes más grandes cuando se desea una mayor profundidad de llave en comparación con las llaves rectangulares. Un aumento en la profundidad significa un eje más débil debido a la reducción del área transversal efectiva del eje.

Las llaves cuadradas y rectangulares pueden tener una conicidad de 1 en 100 a lo largo de la llave, como se muestra en la figura 6.

Teclas paralelas hundidas

Las llaves hundidas paralelas pueden ser de sección rectangular o cuadrada pero sin el cono. Estas claves son económicas y fácilmente disponibles. Es uno de los más fáciles de instalar. Pero las llaves deben sujetarse idealmente con un tornillo de fijación a través del cubo. Porque la vibración o la inversión de la dirección de rotación a menudo empujan la llave hacia afuera.

Estas chavetas generalmente se ajustan firmemente a la parte inferior del chavetero del eje y a los lados de la junta enchavetada, dejando un espacio libre en la parte superior del chavetero del cubo.

Teclas hundidas Gib head

Se agregan llaves hundidas frontales Gib para que sea más fácil de quitar. Como se muestra en la figura 8, las llaves hundidas de cabeza Gib son generalmente llaves rectangulares o cuadradas con un cono en la superficie superior para garantizar un ajuste perfecto.

teclas pluma

Las chavetas están unidas al eje o al cubo para permitir el movimiento axial relativo. Como se muestra en la imagen, hay tres teclas de plumas principales. Doble cabeza , Pluma de clavija y Tecla de pluma . Esto permite la transmisión de potencia entre el eje y el cubo con sus caras opuestas paralelas, al mismo tiempo que permite que se deslice.

Llaves de aspérula

La chaveta Woodruff es un disco semicircular y encaja en un hueco circular en el eje que se mecaniza con un cortador de chaveteros Woodruff. Estas chavetas de aspérula se utilizan principalmente en máquinas herramientas y ejes de automóviles de ¼” a 2½” (6 mm a 60 mm) de diámetro. Las llaves Woodruff no pueden soportar la misma carga que las llaves paralelas largas.

La ventaja de la llave Woodruff es que es capaz de acomodar cualquier conicidad en el chavetero del cubo, su cautiverio y profundidad evita que la llave se dé la vuelta.

Las desventajas o inconvenientes de las chavetas de aspérula son que la profundidad del chavetero debilita el eje, no se pueden usar como chavetas, son difíciles de instalar y cortas y no pueden soportar demasiada carga.

Llaves del sillín

En comparación con las chavetas hundidas, las chavetas de asiento no se hunden en el eje y el cubo, sino que solo se hunden en el cubo. Se sientan en un piso o en la circunferencia del eje. La transmisión de potencia se logra a través de la fricción entre el eje y la chaveta. Como se muestra en la figura a continuación, las llaves de sillín se pueden subdividir en sillín plano y Llaves de montura huecas y solo son aptos para cargas ligeras para evitar deslizamientos a lo largo del eje.

Una llave de montura plana es ahusado en la parte superior y plano en la parte inferior como se muestra en la figura 13. La chaveta encaja en un chavetero de cubo ahusado empujando hacia abajo la cara plana del eje

Una llave de montura hueca es ahusado en la parte superior y curvado en la parte inferior como se muestra en la figura 14. La chaveta encaja en un chavetero de cubo ahusado y se empuja hacia abajo sobre la superficie circunferencial curva del eje.

Teclas tangentes

Las llaves tangentes o, a veces, llamadas llaves tangenciales se ajustan como un par en ángulo recto, como se muestra en la figura 15, donde cada llave resiste la torsión en una sola dirección. Estos se utilizan en ejes grandes de servicio pesado.

Llaves Redondas / Circulares

Las llaves redondas son de sección circular y encajan en agujeros perforados en parte en el eje y en parte en el cubo. Tienen la ventaja de ser fáciles de fabricar, ya que sus chaveteros se pueden taladrar y escariar después de que se hayan ensamblado las piezas de acoplamiento. Las llaves redondas generalmente se consideran más apropiadas para unidades de baja potencia.

Diseño de chavetero y tamaño de chavetero

La selección de la chaveta del eje es crucial para evitar fallas prematuras en las uniones con chaveta. Lea la “Guía de diseño de chavetas y selección de chavetas” para comprender cómo calcular las tensiones de corte y compresión en la chaveta. El artículo también analiza factores críticos como el material de la llave, el tipo de carga, el ajuste correcto, etc., que deben tenerse en cuenta durante el diseño de la realización de la unión con llave.

Estándares y especificaciones

Consulte las dimensiones tabuladas y las tolerancias de los chaveteros métricos para chavetas paralelas y chavetas Woodruff según BS 4235-1:1972. Junto con las tolerancias de tamaño de chavetero y los tamaños de profundidad de chavetero, algunas normas también brindan información sobre el tamaño de chavetero y la profundidad de chavetero recomendados en función del diámetro del eje

• En las normas ASME B17.1-1967, ASME estándar B17.2-1967, se proporcionan recomendaciones para el tamaño de la chaveta, la longitud y la profundidad de la chaveta en función del diámetro del eje.
• Especificación para llaves métricas y chaveteros:llaves paralelas y cónicas BS 4235-1:1972
• La chaveta de aspérula coincidente con el diámetro del eje también se especifica en DIN 6888
• Chaveteros tangenciales y chaveteros tangenciales para cargas de choque alternas especificación DIN 268:1974
• Chaveteros tangenciales y chaveteros tangenciales para especificación de cargas constantes DIN 271:1974

Referencias

• Collins, J. A., Busby, H. y Staab, G. (n.d.). Diseño Mecánico de Elementos de Máquinas y Máquinas. John Wiley &Sons.
• Hamrock, B. J., Schmid, S. R. y Jacobson, B. O. (2006). Fundamentos de elementos de máquinas:Bernard J. Hamrock, Steven R. Schmid, Bo O. Jacobson . Boston:Educación Superior McGraw-Hill.
• Kurt M. Marshek, Robert C. Juvinall (2021). Fundamentos del diseño de componentes de máquinas. John Wiley &Sons.