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R+W es líder en coples e insertos de elastómero. A continuación compartiremos los detalles de los diferentes insertos de elastómero que pueden ayudar en cualquier tipo de aplicación.
Los insertos de coples de precisión suelen ser de poliuretano termoplástico (abreviatura en inglés: TPU). Este material térmicamente estable puede utilizarse en un rango de temperaturas de –30°C a +120°C. También pueden fabricarse con material HYTREL, que tiene una estructura especial y se utiliza principalmente para aplicaciones con temperaturas extremas. Gracias a su memoria elástica y sus características de amortiguación, el inserto de elastómero reduce y compensa los impactos del par. También amortigua las vibraciones entre los ejes motriz y conducido y puede servir para filtrarlas. Esto permite que todo el sistema de transmisión funcione con mayor suavidad. Para compensar los diversos impactos de par y las vibraciones en aplicaciones específicas, los materiales elastómeros están disponibles en varios niveles de dureza, medidos en la escala de dureza Shore.
Pruebas de dureza Shore
Existen dos diferentes procedimientos de ensayo para determinar la dureza Shore de los tipos de elastómeros utilizados en los coples de elastómero de precisión. En ambos procedimientos, se mide la profundidad de penetración de un objeto extraño en una probeta de ensayo. En el ensayo Shore A, el objeto es una bola, y en el ensayo Shore D, es una pirámide de bordes afilados. El elastómero “blando” se mide con Shore A, y el elastómero “duro” se mide con Shore D.
Tipos de dureza Shore
En función de sus propiedades, los insertos de elastómero R+W pueden dividirse en cinco grupos principales. El inserto de elastómero más utilizado (tipo A) tiene una dureza media de 98 Sh A. Proporciona una buena combinación de amortiguación de vibraciones y capacidad de carga. Suelen ser adecuados para pares de 2 a 20,000 Nm y en un rango de temperatura de –30°C a +100°C.
Los elastómeros más blandos (tipo C) ofrecen las mejores características de amortiguación, con una dureza de 80 Sh A. Se utilizan principalmente para aplicaciones con un alto nivel de vibración. Debido a la composición del material TPU, el rango de temperatura y par cubierto por el elastómero más blando es menor que los cubiertos por otros tipos. Pueden utilizarse en un rango de temperatura de –20°C a +80°C y en un rango de par de 2 a 400 Nm. También presentan un ángulo de torsión bajo carga mucho mayor que los insertos más duros, como resultado de tener una menor rigidez torsional en aplicaciones de acoplamiento.
Los insertos de elastómero que pertenecen al grupo más duro (tipos B, D y E) tienen una dureza Shore de 64-65 Sh D, una rigidez a la torsión relativamente alta y una capacidad de amortiguación bastante baja. En comparación con los demás insertos de elastómero, cubren el rango de temperatura más amplio y transmiten los pares más elevados de torsión (hasta 25,000 Nm). Gracias a la elevada rigidez del inserto de elastómero, el ángulo de torsión bajo carga es el más bajo. Por lo tanto, los impactos de par y las vibraciones solo pueden amortiguarse de forma limitada.
La siguiente gráfica muestra el ángulo de torsión, y por tanto la rigidez a la torsión, de los tres principales niveles de dureza ofrecidos. Como el ángulo de torsión depende de la carga de torsión y de la dureza del elastómero, puede decirse que cuanto más amortiguan las vibraciones los insertos de elastómero, mayor es el ángulo de torsión. Cuanto más rígidos sean los insertos de elastómero, menor será el ángulo de torsión.
Un inserto especial de este grupo (tipo D) se utiliza por su conductividad eléctrica, que se consigue añadiendo mediante grafito a los gránulos de plástico. Tienen una dureza Shore de 65 Sh D y cubren un rango de temperatura de –10°C a +90°C. Debido a su conductividad eléctrica, estos insertos de elastómero son adecuados para aplicaciones a prueba de explosiones (zonas ATEX 1 y 2). La conductividad ayuda a evitar la formación de arcos de cargas electrostáticas de un cubo a otro, proporcionando un camino a tierra para cualquier corriente que circule por el eje. El otro elastómero especial (tipo E) está fabricado con HYTREL y, como ya se mencionó, se utiliza para temperaturas extremas.
Propiedades
Además de sus funciones principales, amortiguar vibraciones y transmitir el par, los coples de elastómero también están diseñados para compensar algunas cantidades limitadas de los tres tipos de desalineación de los ejes. Cuando los niveles de desalineación se mantienen por debajo de los valores máximos recomendados para un tipo de inserto determinado, no requieren mantenimiento y tienen una vida útil muy larga. Esto se debe a que cuando se alinean dentro de los límites permitidos, la desalineación restante se absorbe en la flexión del elastómero, en lugar de rozar contra la mandíbula. Como hay pequeños espaciadores en la cara del inserto de elastómero, los cubos siempre están ligeramente separados, lo que provoca un efecto de aislamiento eléctrico, excepto en el caso del inserto especial (tipo D) mencionado anteriormente. Aunque los coples de elastómero presentan un ángulo de torsión bajo carga (como todos los componentes de transmisión hasta cierto punto), los coples de elastómero de precisión se destacan por no tener holgura, una característica que se consigue precargando el inserto de elastómero sobredimensionado entre las mordazas. Esto significa que no hay pérdida de movimiento angular resultante de holguras mecánicas.
Al ser moldeados por inyección, los insertos de elastómero parten con grandes tolerancias dimensionales. Por lo tanto, es necesario calibrarlos para mejorar la consistencia dimensional de una unidad a otra. Los insertos de elastómero se prensan en un cubo maestro y se calientan en un horno a una temperatura específica durante un tiempo determinado. El resultado es una mayor superficie de contacto entre el inserto y las mordazas, de modo que la carga de torsión sobre el inserto ya no se concentra en los puntos altos, sino que se distribuye sobre una área mayor, como se muestra a continuación. Esto mejora las características de histéresis, así como la vida útil. También permite que el cople se deslice más fácilmente, reduciendo las cargas sobre los rodamientos durante el montaje y el movimiento axial.
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