Ernst - Cálculo de ruedas

VIII.
RUEDAS Y CARRILES
A. RUEDAS
1.
Cálculo del diámetro de la rueda
Las ruedas y los carriles son solicitados por la presión local de forma análoga a los engranajes
y los rodamientos. Si designamos por D el diámetro de la rueda en centímetros, por b - 2r la
anchura efectiva del carril en centímetros (ancho del carril 1 menos redondeamiento r), por E,
y E, los módulos de elasticidad propios de los materiales de la rueda y el carril en kg/cm2 y por P
la reacción de la rueda, se calcula la presión p en kg/cm2 según la fórmula de Hertz:
La fórmula siguiente es de uso más corriente:
k (en kg/cm2) representa un factor empírico. La comparación de las dos fórmulas da
y para acero sobre acero:
Si tomamos como base de las presiones admisibles, las de los engranajes de servicio intermitente
de los aparatos de elevación, según la figura 259, encontramos por ejemplo para acero moldeado
de 52 kg y n = 30 rpm en servicio normal
Las condiciones de contacto de una rueda son menos perfectas que las de un, engranaje, ya que
las superficies están peor alineadas y mecanizadas, falta la lubricación y frecuentemente hay polvo
y suciedad sobre los carriles. Además las ruedas transmiten fuerzas tangenciales considerables.
Consecuentemente la presión entre rueda y carril debe ser inferior a la presión entre los engranajes. Según las condiciones de servicio (frecuencia de la plena carga, frecuencia de la utilización
' y velocidad de traslación) y el material de la rueda, se elegirá aproximadamente los valores k
dados por la tabla 40.
146 )
RUEDAS Y CARRILES
L
Para ruedas de fundición (Ge 22.91) que se encuentran en las máquinas manuales, se puede tomar
k = 20 a 40.
Por medio de estas cifras se calcula el diámetro de las ruedas según la fórmula siguiente, en la que
Pmá,es la reacción máxima:
TABLA
40. - VALORESADMISIBLES PARA EL COEFICIENTE k (kg/cm2)
'lena carga
Frecuencia
de utilización
raramente
rara
inferior a 60
raramente
raramente
frecuente
rara
elevada
rara
superior a 60
inferior a 60
inferior a 60
raramente
frecuente
frecuente
elevada
rara
elevada
superior a 60
superior a 60
inferior a 60
frecuente
elevada
superior a 60
2.
Valores admisibles de k
Velocidad
de traslación
(m/mm>
Tipo
de servicio
,--
temple al soplete
de bandaje
ligero
70
80 t 90
90
normal
60
70 + 80
80
semipesado
50
60 t 70
70
pesado
40
50 t 60
60
1
i\
-,
A
Acero
moldeado
60 kg
Acero moldeado
60 kg
Ruedas
Resistencia a la rodadura
Una rueda que gira en un soporte y se mueve en la dirección de un carril, cargada con P kg y montada sobre un eje de diámetro d cm, encuentra una resistencia a la rodadura que se compone de
la resistencia a la rodadura y de los rozamientos sobre el eje:
con f = 0,05 cm, brazo de la resistencia a la rodadura y ,u, coeficiente de fricción del eje. ,u m 0,08
sobre casquillos; ,u m 0,0015 sobre rodamientos.
A esta resistencia se añaden los rozamientos de las pestañas y de los cubos, ya que los aparatos
de elevación - sobre todo si su capacidad es grande en relación con la distancia entre ejes -,
tienen tendencia a avanzar oblicuamente y a cargar sobre las pestañas y las partes frontales de los
cubos. Además los carriles nunca están rigurosamente planos, su separación varía, el montaje de
las ruedas tampoco es exacto y sus diámetros pueden presentar algunas diferencias. Todos estos
factores tienen una influencia desfavorable sobre la resistencia a la rodadura. Frecuentemente se
ha ensayado el cálculo de estas resistencias suplementarias, pero dado que dependen de la calidad
del montaje del aparato y del carril, varían mucho de un caso a otro. Hay que contentarse con
tenerlas en cuenta por una mayoración global independiente (l) del diámetro de la rueda y del tipo
de fricción, y que puede admitirse que da una reacción de 5 kg/Tm en condiciones medias. La
mayoración de la resistencia a la rodadura ocasionada por el viento, las inclinaciones y las curvas
del camino de rodadura deben ser evaluadas aparte. La tabla 41 da la resistencia a las rodaduras
1 Si los rodamientos absorben el empuje axial, se evita el frotamiento de los cubos y se puede, eventualmente,
permitir una mayoración media.
RUEDAS
w en kg/Tm de reacción para las ruedas sobre casquillos y sobre rodamientos. De otra parte se
indica la resistencia total wtOt que comprende 5 kg/Tm para las resistencias suplementarias.
Los valores de la tabla 41 muestran que la resistencia a la rodadura de una rueda de gran diámetro
es inferior a la de una de pequeño diámetro. La diferencia entre ruedas sobre casquillos y ruedas
sobre rodamientos es todavía más importante. Como promedio se puede admitir 20 kg/Tm para
casquillos y 7 kg/Tm para rodamientos.
A LA RODADURA w Y wtOt (kg por tonelada de reacción)
TABLA41. - RESISTENCIA
Diámetro de la rueda (y del eje)
(mm)
-.
1
w
200
(55)
250
(60)
320
(70)
400
(80)
500 630 710 800 900 1000 1120 1250
(90) (100) (110) (125) (140) (160) (180) (200)
------------
21
18,5 16,s 14,s 14
14
14
14
14
14
rcojinetesdebronce. 27
23
para ruedas sobre<
1 rodamientos
. . . . . . . 5,5 4,s 3,s 3,O 2,s 2,O 2,O 1,s 1,5 1,s 1,0 1,0
-
1 1 1 1 1 1
lcojinetes de bronce. 3 2 2 8 2 6 2 3 , s 21.5 19,s 19
19
19
19
19
19
rodam mi en tos ....... 10,s 9,5 8,s 8,Q 7,s 7,O 7,O 6,5 6,5 6,5 6,O 6,O
wt,t para ruedas sobre(
3.
Diseño de las ruedas
Las ruedas corrientes (fig. 237) son las más frecuentemente provistas de dos pestañas, raramente
de una sola. La ejecución sin pestañas sólo se encuentra excepcionalmente. La anchura entre pestañas es ligeramente superior a la anchura del carril. Las ruedas para carriles de cabeza plana
(cuadrados o carriles Burbach) tienen una superficie de rodadura cilíndrica. La superficie de rodadura de las ruedas sobre carriles Vignole está perfectamente torneada según el perfil correspondiente,
permitiendo así un mejor contacto. En todo caso el radio de la pestaña debe ser menor que el
redondeo del carril para evitar que la rueda monte sobre él. Las pestañas deben ser ampliamente
dimensionadas, dado que son solicitadas por las fuerzas de guiado frecuentemente muy importantes y están expuestas a un gran desgaste.
FIG. 237. - Rueda montada sobre
casquillos de bronce.
FIG. 239. - Rueda con corona
amovible.
,
Esto es igualmente valedero para la llanta de la rueda que está solicitada localmente por las grandes
reacciones normalmente admitidas en los aparatos de elevación y por el desgaste acelerado en
servicio duro. La reacción que puede ser concentrada en un punto solicita a veces a tracción el
148
RUEDAS Y CARRILES
interior de la llanta. En ciertos casos se han observado fisuras como las representadas en la figura 238
que se extienden durante el servicio y que finalmente han separado totalmente la pestaña.
El plato de la rueda entre la llanta y el cubo se dispone frecuentemente ligeramente cónico para
facilitar la colada; se le provee de enderezadores y de agujeros de aligeramiento.
FIG. 238. - Solicitación de la llanta
por el contacto de un punto.
FIG. 240. - Fijación de la corona
por casquillos de cortadura.
La rueda gira libremente alrededor de un eje fijo, o está enchavetada sobre un árbol. En América
se encuentra siempre esta última solución, que en Alemania sólo se emplea para las pequeñas
reacciones. En el caso de una rueda libre sobre eje fijo, ésta se encuentra muy frecuentemente
entre dos perfiles laminados y está frenada por placas de retención. Generalmente los cojinetes
de las ruedas están sometidos a presiones específicas muy elevadas; pero a pesar de ello es inútil
aumentar la longitud de estos cojinetes, porque a consecuencia de la deformación, el eje carga
sólo en los extremos (ver fig. 170, pág. 94). Para proteger la estructura de laminados se prevén
chapas de desgaste en el interior de los perfiles. Las ruedas motoras reciben una corona dentada
(figura 239) que se fija mediante bulones y se centra sobre unos tetones adecuados fundidos en la
FIG. 241. - Rueda normalizada (DIN 15.046).
rueda. Es útil transmitir el esfuerzo tangencia1 mediante cojinetes o casquillos que absorben el
trabajo de cortadura (fig. 240). Las ruedas con corona obtenidas directamente por fundición sólo
se emplean en el caso de pequeñas reacciones o de servicio poco intenso. Para limitar el número
de modelos y de piezas de recambio, se recomienda proveer a las ruedas cortadoras de tetones
~ Ú permitirán
G
el montaje de diversas coronas dentadas. Por la misma razón se emplean siempre
cubos simétricos al eje del carril, que da siempre reacciones iguales en los cojinetes. La figura 241
la tabla 42 dan las dimensiones de las ruedas normalizadas por la DIN 15046.
TABLA42 (ver fig. 241). - RUEDAS
CON COJINETES DE BRONCE LISOS, según la norma DIN 15046
Corona
Anchura del carril k
'
Diámetro
de la
rueda r
D,
A
7
DIN 536
A
bz
'1
DIN
5902
-
Cota
normal
(*)
200
250
320
45
45
45
55
55
55
-
400
55
500
para
la cota
normal
de k
w
c
'3
Dz
(**)
___ -
_
_
-
95
95
95
55
55
55
40
50
60
15
15
15
230
280
350
65
58
110
65
65
15
4401
55
65
58
110
65
70
15
540
630
65
75
67
20
680{1
710
65
75
67
130
75
90
20
760 1.'
800
75
1O0
67
160
85
100
20
850 <
900
1O0
120
-
'lo
'lo
20
950{(
1000
100
120
-
180
110
110
20
loso
1120
120
-
-
200
135
125
25
1180:
1250
120
-
-
200
135
125
25
1310{1
68
62
76
70
1440
120
-
-
200
135
140
25
r
86
1460
1600
120
200
135
160
25
C
88
82
75
D5
Número Móde
dulo
dientes
__-
--
7
_
D,
___
40
50
52
50
40
50
42
62
54
58
50
i
1
(
(
66
58
64
56
70
64
(
(
r
(
1660
¡
1 80
(i
D,
__
5
5
6
8
8
10
10
10
10
12
12
12
12
14
14
14
14
16
16
16
16
16
16
18
18
160
200
270
320
260
410
350
530
470
600
510
680
610
770
680
870
800
980
880
1110
1000
1240
1170
1440
1350
200
250
312
400
320
500
420
620
540
696
600
792
696
896
784
980
896
1088
992
1216
1120
1376
1280
1584
1476
125
155
225
260
210
350
290
470
410
540
450
620
550
710
620
780
720
890
800
1020
920
1140
1080
1340
1250
Tornillos
D1
a1
d4
d5
e
1
200
250
320
45
50
(60) 63
14
18
18
30
35
35
5
5
5
400
500
630
80
90
1O0
23
23
27
40
40
45
710
800
900
110
125
140
27
27
27
1O00
1120
1250
160
180
200
1400
1600
200
220
r-
h
-7
Número
Diámetro
220
240
260
4
4
4
12 SI
16 »
16 »
5
5
5
300
310
360
4
4
4
20 »
20 D
24 »
45
45
45
5
5
5
380
420
480
6
6
6
24 ))
24 D
24 »
33
33
33
55
55
55
5
1O
10
480
550
550
6
8
8
30 »
30))
30 »
40
40
60
60
10
10
580
620
*S
8
36 >>
36 »
,
-
Las cotas no mencionadas se dejan a la elección del constructor.
Material: Rueda: Acero moldeado de 52 6 60 kg.
Corona: Acero moldeado de 52 kg.
(*) Anchura admisible para una máquina ligera que circula sobre la misma vía que una máquina pesada.
(**) Si el carril es más ancho, se elige b , en consecuencia. Las ruedas portadoras no están provistas de tetones salientes.
Los tetones se desplazan sobie el modelo según el diámetro de la corona.
150
RUEDAS Y CARRILES
A pesar del precio de costo más elevado, está justificado el montaje de ruedas sobre cojinetes de
rodamientos en las máquinas sometidas a un servicio intensivo, ya que las economías de energía
y de lubricantes amortizan rápidamente el mayor coste. Por esta razón este montaje se ha extendido
modernamente. El empuje axial se transmite por los rodamientos (fig. 242) y a través de las chapas
de desgaste. En el primer caso se evita el rozamiento sobre la cara frontal del cubo, disminuyéndose así la resistencia al rodamiento, pero los cojinetes de rodamiento están solicitados por los
empujes axiales. No obstante y con una disposición apropiada se llega a limitar esta solicitación.
En el montaje de la figura 242 el rodamiento de la izquierda que transmite el empuje H (ver la
flecha) está solicitado por la fuerza V que resulta del par H (012) debido al empuje sobre las pestañas. El montaje de la figura 243 es más favorable, las solicitaciones de los rodamientos son menores, porque la fuerza V descarga el rodamiento solicitado por el empuje H. Además el mecanizado de esta rueda es más ventajoso, el mandrilado puede ser ejecutado en una sola operación,
mientras que los rebajes de la rueda de la figura 242 necesitan un torneado adicional. Además,
FIG. 242. - Disposición desfavorable de los rodamientos de una rueda. El rodamiento de la
izquierda está solicitado por
P
D 1
y por H.
a
- V = H-2'
2
FIG. 243. - Disposición favorable de los rodamientos de una rueda. El rodamiento de la dere-
P
cha está cargado por H y por - , pero también
2
D 1
está descargado por V = H - -. El espacio entre
2 a
los rodamientos disminuye la reserva de grasa y
también el consumo.
es recomendable no montar los rodamientos directamente sobre el eje. El buen funcionamiento
del rodamiento exige ajustes muy precisos (h 6) que no permiten dejar un juego suficiente para
un montaje fácil. Es preferible un montaje sobre camisas según la figura 244, sobre todo en los
ejes de gran diámetro, ya que así es posible dar un juego suficiente para el montaje de la camisa
sobre el eje. Las camisas soportan una parte de la flexión debido a la reacción no uniforme del
eje, y por ello se puede disminuir un poco el diámetro del mismo aunque siempre llegaremos a
rodamientos mucho mayores que en el montaje directo.
La facilidad de montaje y desmontaje de las ruedas influye en el diseño de la estructura, de los
bastidores y de los carros. El recambio de las ruedas, y aun más el de los cojinetes, es una operación relativamente frecuente y conviene evitar tener que desmontar otras piezas - tales como
motores y reductores - para tener acceso a las ruedas. Por esta razón los constructores americanos (fig. 245), que pueden ser tomados como modelos, establecen, normalmente, las ruedas caladas
sobre árboles cortos y fijan los soportes de manera que se pueda retirar la rueda desmontando
sólo algunos tornillos.
Como material para las ruedas se utiliza la fundición en las máquinas destinadas a servicios ligeros
sin choques, la fundición en coquilla y sobre todo el acero moldeado de 52 a 60 kg (St. 52.81 ó 60.81)
para condiciones normales.
No se dispone todavía de experiencias concluyentes sobre las ruedas en acero moldeado con llanta
templada al soplete, pero se puede suponer que su capacidad es superior a las indicadas en la
tabla 40. Todas las ruedas en acero moldeado presentan también frecuentemente poros, que generalmente sólo se descubren al mecanizar la llanta y son causa de un porcentaje elevado de rechazos.
Para un servicio extremadamente duro, por ejemplo puentes de acerería, se emplean frecuentemente en Alemania ruedas de bandajes (fig. 246) con un anillo de acero de 70 kg (St 70.11) o en
acero especial montado en caliente. Las acererías americanas no emplean estas ruedas porque son
,
RUEDAS
151
más pesadas y más caras, pero especifican ruedas laminadas con llanta templada. La HeinrichshiitteHattingen tiene una tendencia análoga con su fabricación de ruedas prensadas, que son más ligeras
que las de bandaje e incluso que las de acero moldeado.
FIG. 244. - Montaje de rodamientos sobre camisa. La solicitación de los rodamientos según la figura 243.
FIG. 245. - Rueda de puente-grúa, que permite un desmontaje fácil (Harnischfeger, Milwaukee).
FIG. 246.
Rueda de bandaje.
FIG. 247. - Guiado
de un puente-grúa.
4.
Ejecuciones especiales
En ciertos aparatos, sobre todo puentes-grúa, se
constata una elevada usura de las pestañas. En los
puentes, la relación de la carga a la distancia entre
ejes es muy desfavorable, y se originan movimientos
en sentido inclinado, acuñamientos, etc. Las diferencias en los diámetros de las ruedas motoras, un
mal alineamiento de los ejes de las ruedas, una vía
de rodadura mal montada, son factores que provocan
la marcha inclinada, el frotamiento sobre las pestañas y la usura de estas últimas. En todos estos casos
una ligera conicidad de la llanta, según una proposición de HARRY(2) se ha revelado como remedio
eficaz. Por ello los constructores americanos mantienen
la rueda cónica como standard y se podría utilizar
también en Alemania, pero por las razones que se
exponen a continuación, su empleo queda reducido
a casos especiales.
2 C m e Trackwheels and Cvane Runaways (Iron and steel
Engineer, 1930, pág. 70).
1
.
152
RLEDAS
Y CARRILES
El efecto favorable de las llantas cónicas, que se montan con el diámetro menor hacia el exterior
igual que sucede en ferrocarriles, se explica como sigue: Cuando el puente-grúa avanza, por una
u otra razón, más por el lado derecho, por ejemplo (fig. 247), la estructura queda inclinada y la
rueda derecha se desplaza a la izquierda respecto del carril; por lo tanto rueda ahora sobre el
diámetro menor y el lado derecho que avanza se encuentra retrasado respecto del lado izquierdo.
De esta manera el puente-grúa se guía a sí mismo, sin cargar sobre las pestañas.
Las ruedas americanas normales tienen una conicidad de 1 : 16, la llanta es 30 a 40 mm más
ancha que la cabeza del carril. Existe un juego suficiente para el guiado, y las pestañas no entran
en contacto con el raíl. No obstante, se toma la precaución de emplear siempre pestañas. Aunque
FIG. 248. - Ruedas cónicas sobre carril
Vignole y carril Burbach.
FIG. 250. - Rueda para carril circular.
FIG. 249.
Ruedas de monocarril montada
sobre rodamientos (Kugelfischer).
el perfil de las ruedas portadoras no está bajo la influencia del guiado del puente, se hacen igualmente cónicas para facilitar el almacenado y los recambios y para asegurar una mejor rodadura.
Teóricamente el contacto entre carril y rueda se hace sólo en un punto. Hay que notar que los
raíles Vignole que se utilizan preferentemente en los Estados Unidos tienen una cabeza bombeada,
más ventajosa que la cabeza plana de los carriles Burbach. Esto explica que las experiencias hechas
en Alemania son menos concluyentes que las hechas en Estados Unidos. Para el cálculo de la
carga admisible o del diámetro necesario, no se establecen diferencias entre un carril de cabeza
bombeada o un carril plano, y se basan únicamente sobre la anchura y sobre el factor k de la
tabla 40.
Las ruedas de los monorrailes se hacen también muy frecuentemente con un perfil cónico o bombeado para que puedan adaptarse al perfil de las alas de los laminados (fig. 249). La conicidad
no mejora en este caso el guiado, ya que él es mejor que en el caso de los puentes-grúa porque la
relación entre la vía y la distancia entre ejes es más favorable. En cambio, la rodadura de las ruedas
de orientación de una grúa giratoria puede ser mejorada por una conicidad de las ruedas que giran
sobre un carril torneado con un perfil adecuado. No obstante es muy corriente utilizar ruedas
sin pestañas sobre un raíl Vignole (fig. 250). El deslizamiento relativo entre el raíl y la rueda es
153
RUEDAS
la causa de una usura más fuerte. Por esta razón se disminuye generalmente el factor k un 10 %
en las ruedas de orientación.
En la mayoría de los casos las ruedas de los aparatos de elevación no se montan sobre resortes.
Con el aumento de las velocidades de traslación y de giro, aumentan también los clloques y ello
obliga a reforzar la estructura mecánica y a aplicar mayoraciones en las solicitaciones dinámicas.
FIG. 251. -Carro
de pbrtico de descarga. Los ejes están moiltados sobre resortes.
FIG.252. - Rueda montada sobre
amortiguadores de caucho.
a, llanta;
6 , disco de caucho sintético;
c, cubo de la rueda;
d, discos de acero solidarios del disco
de caucho ;
e, disco móvil de fijación;
f, tuerca;
g, bulones de arrastre.
La repetición de estos choques fatiga también los equipos mecánicos y eléctricos. En el desarrollo
futuro el montaje de ruedas con suspensión elástica representará una tarea digna de interés. Se han
hecho ya varias tentativas en esta dirección. En los Estados Unidos los árboles de dirección de los
carros de gran velocidad se montan desde hace algunos años sobre resortes con pestañas según
la figura 251. Se montan las ruedas de traslación de los pórticos igualmente sobre resortes, pero
TABLA43 (fig. 253). - DIMENSIONES
DE CARRILES PARA GRÚAS, según la DIN 536 (carriles Burbach)
-3C
o
6
$e
U i
n.'
Designación
según
DIN 536
Cotas principales
wx
z?,
(cm?
(cm4)
("1
wy
(e)
(cmS)
1 .... KS 22
2 .... KS 32
3 .... KS 43
4
.... KS 56
KS 75
KS 101
Material: Acero de R = 60 kg/mrn2min. Longitudes normales: 4 a 12 metros; tolerancia en las longitudes & 50 6
(a)
+ 100 m m (indicar al pedido).
1 (a) Momento de inercia 1,; (e) Módulo de resistencia W?,
I
Momento de inercia 1%;(0) Distancia del centro de gravedad ex; (c) Módulo de resistencia W, = -;
= -.
v
v
155
CARRILES
en este caso los resortes deben sobre todo garantizar la repartición de la reacción mediante un
cierto número de ruedas y reemplazan así los balancines y los carros. La Shaw-Box Crane and
Hoist Co., Muskegon, Michigan, ha realizado un cierto número de grúas con gran velocidad de
traslación y ruedas sobre resortes. La Demag, de Duisburgo, ha seguido otro camino, en un ensayo
hecho en los últimos años, incorporando un elemento elástico en la rueda (fig. 252). La rueda
consiste en una llanta de acero a soportada por medio de dos arandelas b de caucho sintético
(Perbunan). Cada arandela está vulcanizada sobre dos platos de acero d. Estos platos llevan unos
elementos descentrados que se introducen por un lado en la llanta y por otro en las placas laterales
del cubo. La tuerca f aprieta todas estas piezas; tres pasadores g repartidos igualmente sobre la
periferia transmiten el esfuerzo tangencial. Los cubos de las ruedas motoras llevan una corona
dentada. La rueda de la figura 252 está destinada a una grúa de 13 Tm y soporta una reacción
de 32 Tm. En el ensayo estático se ha registrado una flecha de 16 mm bajo una fuerza de 48 Tm.
Comparada con los montajes americanos, esta solución presenta la ventaja de que solamente la
llanta tiene movimientos respecto del chasis. Así el arrastre de la corona no presenta dificultades.
No es posible dar un criterio respecto a la duración y amortización obtenida con estas arandelas
de caucho sintético, antes de establecer una tabla con las experiencias de varios años de servicio.
B. CARRILES
l. Perfiles y dimensiones
Es muy frecuente el empleo de carriles Burbach según la DIN 536 que presenta una cabeza ancha
para soportar las grandes cargas y un patín muy ancho que facilita la fijación (fig. 253 y tabla 43).
Los carriles ordinarios, según la figura 254 y la tabla 44, se emplean frecuentemente sobre los caminos de rodadura constituidos por los laminados. Se suministran rectangulares, con las esquinas
superiores redondeadas o achaflanadas, con superficie bombeada.
+3 b2
FIG. 253. - Carril Burbach.
Y
TABLA44. -CARRILES DE LLANTONES, según la figura 254
bh (mm2) . . . . . . . . . . . . . . . .
Pesos (kglm) . . . . . . . . . . . . .
Carriles de llantones.
50.30
11,8
57;Op
fjgjgj
60.30
14,l
60.40
18,8
-
@&p
I
Sobre fundaciones en hormigón o sobre traviesas se emplean raíles Vignole a causa de su elevado -.
v
RUEDAS Y CARRILES
-1 <
1
1 1 1 ii 1 1
TABLA45. - CARRILES
VIGNOLE(fig. 255)
Dimensiones (mm)
Tipo
r A
h
Preussen 6 . . . . . . . . . 134
Preussen 8 . . . . . . . . . 138
Preussen 15 . . . . . . . . . 144
1
b
1 k 1
105
110
110
58
72
72
peso
d
cm"
L
(kg/m) (cm4)
42,6 33,4
52.3 4 1 . 0
57,4 45,l
1040
1350
1580
Material: Acero de 60 kg
1 1 1 1 11
Standard de 46 kg . . 145
S.N.C.F. 50 kg .. . . . 153
FIG.255.-Carril
2.
Vignole.
134
140
62
67.4
5
46,303 1588
150,5681 -
K
e
(cm3)
(mm)
154
93
217
73,O
1 1
204
-
67,2
-
Carriles sobre fundaciones de hormigón
Cuando el carril se apoya en toda su longitud sobre hormigón, es necesario comprobar la presión
específica y la solicitación del carril a la flexión, teniendo en cuenta la deformación elástica del
hormigón. ANDRÉEda las fórmulas aproximadas siguientes:
para la expresión especifica bajo el patín:
para la solicitación del carril:
con
P, la reacción del rodillo en kg;
b, la anchura del raíl en cm;
1
W = - = el módulo de resistencia del carril en cm3;
v
E,, el módulo de elasticidad del hormigón, E, = 140 000 kg/cin2;
E, el módulo de elasticidad del acero, E = 2 150 000 kg/cm2;
1, el momento de inercia del carril en cm.
Se admite p = 20 kg/cm2 para un hormigón de buena calidad, admitiéndose para los diferentes
carriles las reacciones y solicitaciones dadas en la tabla 46.
Considerando el hecho de que las hipótesis de cálculo no son nunca plenamente realizadas, estas
cifras tienen un valor aproximado, correspondiendo solamente a las solicitaciones de un gran número de caminos de rodadura existentes. Los valores del coeficiente de utilización y = P/G muestran
que los carriles Vignole son más ventajosos que los Burbach. Para realizar un apoyo continuo
se debe hacer un relleno entre el carril y el hormigón de al menos 30 mm de espesor de mortero
de relación 1 a 3.
CARRILES
Carril
Burbach n."
»
n."
»
n."
»
n."
Reacción
de la rueda P
(kg)
Fatiga
del carril a
(kg/cm2)
Peso
del carril G
(kglm)
Coeficiente
de utilización
P
y=
-c
1 (KS 22) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2(KS 32) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 (KS 43) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4(KS 56) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(KS 75) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
(KS 101) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Preussen n." 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
n.' 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
»
n." 15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1 (KS 22) con patín 180 x 10 . . . . . . . . .
2 ( K S 32)
»
200x10 .........
n." 3 (KS 43)
»
250 x 12 . . . . . . . . .
n." 4(KS 56)
»
300x16 .........
(KS 75)
»
320x16 .........
(KS 101)
»
340 x 20 . . . . . . . . .
Burbach n."
»
n."
»
»
D
Preussen n." 6 con patín 200 x 12. . . . . . . . . . . . . . . . . .
»
n." 8
»
220x14..................
»
n." 15
»
250 x 18.. . . . . . . . . . . . . . . . .
En lugar de los espárragos de anclaje ordinarios (fig. 256) es ventajoso utilizar tacos de hormigónamianto colocados en cajetines dispuestos en la viga de hormigón. Después de colocados se rellenan
FIG. 256. - Camino de rodadura cimentado en hormigón.
Frc. 257.
Camino de rodadura sobre tacos de
hormigón-amianto (Deutsche Asbestonwerke A. G., Colonia).
con mortero de 1 : 3 de cemento-arena o con mortero de embeco (fig. 257). La fijación del carril
se hace mediante tirafondos de vía, roscados en los tacos. Gracias a la elasticidad del hormigónamianto, el tirafondo absorbe los choques y las vibraciones del carril y puede fácilmente recam--L.
biarse, mientras que los espárragos de la figura 256 son difícilmente recambiables.
L
El relleno de mortero corre el riesgo de romperse por los pequeños movimientos del carril, si la
fijación con la fundación no es perfecta. Algunos fracasos en esta cuestión han provocado investigaciones sobre otras formas de ejecución, por ejemplo: fundación sobre viga continua embebida
en hormigón. Parece más ventajoso disponer a cortos intervalos soportes del carril que permitan
ENGRANAJES Y REDUCTORES
I
su libre dilatación. Estos apoyos pueden estar constituidos por piezas de fundición o por robustas
chapas. Los carriles deben apoyarse sobre superficies bombeadas o sobre calzos de materiales
elásticos para evitar las elevadas reacciones de borde por la deformación elástica del carril.
3.
Caminos de rodadura de monocarriles
Las reacciones de las Euedas de los monocarriles (fig. 249) tienden a hacer ceder las alas de las
vigas hacia abajo, al mismo tiempo se produce una flexión longitudinal de la viga debido al efecto
de repartición de la reacción de las ruedas sobre una cierta longitud del ala. Designando la reacción en kg por P y el espesor del ala en cm por h, se calcula aproximadamente:
flexión del ala perpendicular al alma:
,
flexión en una sección normal a la viga:
La solicitación local o, se suma a la solicitación o3 resultante de la flexión general de la viga considerada como apoyada en dos puntos. De esta forma el dimensionamiento debe tener en cuenta
la solicitación en sentido de la anchura y de la flexión resultante:
(10)
OR =
ui
+
03
en el sentido longitudinal.
Se admite que las solicitaciones deben estar dentro de los límites dados por la DlN 120 (ver pág. 295).