El modo correcto de disponer las partes constitutivas de un embrague (o freno), no sólo asegura el adecuado funcionamiento, también la eficiencia de la transmisión y la vida útil del mismo.
Un error común en el diseño de montaje es la imprevisión, en cuanto a la inevitable existencia de deformaciones elásticas, siempre presentes en todo conjunto mecánico sometido a cargas. Los desplazamientos y deformaciones elásticas, cuya magnitud supere los juegos dimensionales internos del embrague, resultará en roces y contactos metálicos, desgaste prematuro y desparejo de las superficies de fricción e, incluso, deficiencias de todo tipo de su funcionamiento esperado.
En este artículo se mostrará la solución propuesta a un fabricante de máquinas agrícolas, en lo concerniente al montaje de un embrague electromagnético de tres piezas y mono fricción. En la figura siguiente se muestra el diseño original.
El embrague conecta el movimiento de la polea y el volante, con el eje que acciona un dispositivo particular propio de la máquina.
Se observa que el eje se encuentra en voladizo, pues sólo tiene un apoyo en los dos cojinetes serie fina de la derecha. La longitud entre dichos apoyos y la polea, y la delgadez del eje, facilitan una deformación por flexión importante en el extremo libre de la izquierda.
Además, dichos cojinetes, forman parte de un soporte que está atornillado a la carrocería de la máquina, realizada en chapa de acero de bajo espesor y por ende de muy poca rigidez.
La deformación en el eje se producirá por el peso del volante y el de la polea, más la fuerza de tiro que genera la transmisión flexible por correas.
Todo este conjunto de factores producía una variación del “entre hierro” (eh) entre dos valores distintos o, dicho de otra manera, generaba la diferencia de paralelismo entre los planos de fricción del rotor y el de la placa móvil, responsables de trasmitir el momento de torsión.
Esta situación resultaba en un problema importante pues son máquinas que salen al campo, a sus campañas, y no pueden detenerse por desperfectos mecánicos; además de generar inconvenientes por la asistencia técnica que puede demorar mucho tiempo dado los sitios de trabajo, por lo general alejados de las grandes ciudades. Ante este problema se le aconsejó al fabricante mejorar el diseño de montaje y acompañarlos con una modificación en el embrague ajustada a sus necesidades específicas.
La propuesta final se ve en la figura siguiente:
En lo que respecta al montaje, se aconsejó agregar un cojinete de apoyo (posición 1) de modo de reducir considerablemente la deformación por flexión. La deformación elástica, así, se limita a aquella que se produce entre los cojinetes, la cual es significativamente menor que la original de la primera figura.
También se propuso reforzar la estructura de la carrocería con un adicional (posición 3) en la zona de atornillado del soporte de los cojinetes, aumentando la rigidez estructural, muy importante para resistir las fuerzas de reacción que se generan.
Con respecto al embrague, se modificó levemente su diseño a fin de agregarle un rodamiento (posición 2) con el fin de asegurar que los juegos internos se mantengan inalterables.
Con estas simples adaptaciones se elimina por completo cualquier circunstancia que atente contra el buen funcionamiento del embrague, se asegura su eficiencia y vida útil.
Se concluye que:
- Es importante analizar, calcular y determinar el valor de las deformaciones elásticas cuando se diseña el montaje de los embragues o frenos industriales, ya que ellos no son compensadores de desalineaciones o deformaciones.
- Conocida su existencia y magnitud, se debe analizar si exceden los valores permitidos, atentando contra el buen funcionamiento del equipo. Si ello ocurriera, hay que modificar el diseño de montaje.
- Tal vez una modificación correctora implique un mayor costo inicial, pero será único, lo cual es a largo plazo beneficioso.
- Con muy pocas modificaciones se logra un diseño confiable y seguro, prioridades en una máquina de uso intensivo.
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