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Las chavetas paralelas y cónicas son dos elementos de conexión comunes en ingeniería mecánica. Se utilizan para crear una conexión de bloqueo forzado entre dos componentes. En este artículo, los dos tipos de chaveta se examinan con más detalle y se explican sus áreas de aplicación.
Una chaveta paralela es un elemento plano hecho de acero o acero inoxidable con forma rectangular que se inserta en una ranura en un eje o diámetro de broca. Normalmente, la chaveta tiene un ángulo de 90 grados en los extremos y puede suministrarse en versión recta o cónica.
Una chaveta paralela se utiliza principalmente para transferir el par desde un eje a otro componente.
En el campo de las aplicaciones industriales, hay numerosos ejemplos del uso de chavetas paralelas para la fijación de ejes y otras piezas giratorias como unidades de engranajes o carcasas de bombas.
Hay diferentes tipos de chavetas paralelas, como las chavetas cónicas o en forma de T, y cada tipo de chaveta se desarrolla específicamente para aplicaciones específicas. Las chavetas cónicas, por ejemplo, pueden transmitir fuerzas más altas que aquellas en forma de T.
A la hora de seleccionar una chaveta paralela adecuada, hay que asegurarse de que tanto el tamaño como el material se adapten a los requisitos respectivos, en función de la carga máxima y de la temperatura ambiente del sistema.
En general, las conexiones de chaveta paralela ofrecen muchas ventajas sobre otras técnicas de conexión como la soldadura o la unión: Son fáciles de instalar, pueden reemplazarse rápidamente si es necesario y tienen una alta capacidad de carga. Además, la conexión es muy precisa gracias a las chavetas paralelas, lo que permite un trabajo preciso.
(1) Chaveta paralela
(2) Eje con ranura
Una chaveta cónica consiste en una pieza cónica de metal con superficies laterales rectas (corte cónico). El diámetro más grande del cono encaja exactamente en el orificio o chavetero del eje correspondiente en la otra pieza. Ranura del eje en la otra pieza.
Una chaveta cónica se utiliza a menudo en máquinas herramienta como fresadoras o unidades de engranajes.
Una de las características más importantes de las chavetas cónicas es su capacidad para transportar grandes cargas en un espacio pequeño. Esto significa que son muy eficaces a la hora de transferir grandes fuerzas a la vez que ahorran espacio. Esto las hace ideales para usar en espacios reducidos o donde resulte esencial ahorrar peso.
Otra ventaja de las chavetas cónicas es su alta fiabilidad y durabilidad. A diferencia de muchos otros tipos de chavetas, no son propensas a desgastarse o deshilacharse rápidamente, lo que es particularmente importante si tenemos en cuenta las cargas extremadamente altas que se dan al utilizar estos componentes.
Hay diferentes tipos de diseños de chaveta cónica. Los siguientes están disponibles: Chavetas cónicas simples con bordes rectos; chavetas de cuña de doble acción con superficies laterales cónicas; discos de resorte cónicos, que pueden diseñarse como una forma de disco para cubrir rangos de diámetro más grandes.
(1) Chaveta cónica
(2) Eje con ranura
La elección entre conexiones de chavetas paralelas o chavetas cónicas a menudo depende de los requisitos para la aplicación especial: Si se requiere una alta capacidad de carga (por ejemplo, para motores grandes), se recomiendan más las conexiones de chavetas cónicas; sin embargo, para componentes más pequeños como ruedas de engranajes o ejes de bomba, es preferible usar conexiones de chavetas paralelas.
En los ejes lineales, se utilizan chavetas paralelas para establecer una conexión entre el eje y el cojinete asociado. La chaveta paralela se inserta en una ranura del eje y fija el cojinete en su lugar con su forma.
Los acoplamientos del eje o los acoplamientos compensadores se utilizan para transmitir pares entre dos extremos del eje. También aquí las chavetas paralelas desempeñan un papel decisivo: garantizan que el componente de acoplamiento encaje de forma segura en los diámetros del eje.
A su vez, los piñones también requieren la instalación de elementos de fijación como anillos de retención o incluso chavetas paralelas. Estos sujetan el piñón en el extremo del eje y, por lo tanto, garantizan un funcionamiento estable del sistema.
Los ejes de rotación a menudo también contienen estos elementos clave, especialmente cuando varios componentes tienen que conectarse entre sí (como poleas de correa). Es importante asegurarse de que las dimensiones de ancho y alto o las especificaciones de profundidad coincidan exactamente: es la única manera de garantizar una sujeción óptima.
Por el contrario, las ruedas dentadas rectas tienden a depender de otros tipos de técnicas de conexión. No obstante, en ocasiones también se pueden utilizar chavetas paralelas. Por ejemplo, cuando el eje del engranaje necesita conectarse a un cojinete.
El tipo más conocido es probablemente la chaveta paralela cónica. Consiste en una pieza cónica de metal que se inserta entre el eje y el buje. La forma crea una conexión de bloqueo positivo en la que se transmite el par.
Otra variante son las conexiones de chavetas paralelas con cuña ranurada o de chavetas planas. Estos son resortes planos con una forma de sección transversal rectangular, que pueden insertarse en ranuras adecuadas a ambos lados del componente.
Además, existen chavetas paralelas con ranura de barril, así como conexiones de eje estriado, como variantes de diseño especiales de conexiones de chavetas paralelas para requisitos de carga especiales en la ingeniería mecánica.
Dependiendo del ámbito de aplicación se deben tener en cuenta diferentes criterios como la capacidad de elevación o la precisión de las fuerzas de transmisión, así como la selección del material (acero, acero inoxidable, plástico, etc.). También un factor importante a menudo juega un papel en el montaje o reemplazo de conexiones de chavetas paralelas, su tiempo de montaje y el esfuerzo necesario para su fijación dentro de una máquina.
La elección del diseño adecuado dependerá de las necesidades específicas de una aplicación en particular, pero se deben seguir algunas directrices generales:
Para garantizar que las chavetas paralelas funcionen realmente en la práctica y cumplan con el propósito deseado, deben cumplir con ciertos estándares. Uno de estos estándares es el DIN 6885 para conexiones de eje estriado y ranurado con chaveta paralela.
En Alemania se aplican a las chavetas paralelas la norma DIN 6885-1 a -3 y la norma DIN 5464. En cambio, en Japón se utilizan las normas JIS.
La norma alemana DIN 6885 define cuatro tipos diferentes de perfiles de chavetas paralelas: el perfil cónico según la forma A, B o C, así como el perfil rectangular según la forma D. Los perfiles difieren en su geometría y tamaño para acomodar diferentes cargas.
El estándar japonés JIS B1301 también se divide en cuatro formas de perfil diferentes: El perfil de la ranura (forma K), el perfil T (forma T), el perfil arqueado (forma R) y otra variante del perfil cónico con un ángulo de inclinación mayor (forma S). En comparación con el estándar alemán, aquí las opciones a elegir son mayores.
Otra diferencia radica en el hecho de que la norma alemana solo proporciona chavetas paralelas no ranuradas como estándar. Sin embargo, también se puede hacer una ranura si es necesario. En las normas JIS japonesas, esto es al revés; en ellas se asume generalmente que todas las chavetas paralelas deben estar ranuradas.
Esta norma especifica, entre otras cosas, qué dimensiones debe tener una chaveta paralela y qué tolerancias deben cumplirse durante la producción. También describe cómo determinar la dimensión correcta de una ranura adecuada para garantizar un ajuste óptimo.
Sin embargo, estas regulaciones no solo son aplicables a las conexiones con ejes estriados o ranurados: Para otros tipos de conectores, también hay estándares DIN especiales, como por ejemplo, para pasadores cilíndricos (DIN 7) o pasadores cónicos (DIN 1).
