La transmisión por cadena es una forma de transmitir potencia mecánica de un lugar a otro. A menudo se utiliza para transmitir potencia a las ruedas de un vehículo, en particular bicicletas y motocicletas . También se utiliza en una amplia variedad de máquinas además de vehículos.
En la mayoría de los casos, la potencia se transmite mediante una cadena de rodillos , conocida como cadena de transmisión o cadena de transmisión , [1] que pasa sobre una rueda dentada , cuyos dientes engranan con los orificios de los eslabones de la cadena. El engranaje gira y esto tira de la cadena, lo que ejerce fuerza mecánica en el sistema. Otro tipo de cadena de transmisión es la cadena Morse, inventada por Morse Chain Company de Ithaca, Nueva York , Estados Unidos. Este tiene dientes invertidos. [2]
A veces, la energía se genera simplemente girando la cadena, que puede usarse para levantar o arrastrar objetos. En otras situaciones, se coloca una segunda marcha y se recupera la potencia acoplando ejes o cubos a esta marcha. Aunque las cadenas de transmisión suelen ser simples bucles ovalados, también pueden rodear las esquinas colocando más de dos engranajes a lo largo de la cadena; Los engranajes que no introducen potencia en el sistema ni la transmiten se conocen generalmente como ruedas locas . Variando el diámetro de los engranajes de entrada y salida entre sí, se puede alterar la relación de transmisión . Por ejemplo, cuando el engranaje de los pedales de la bicicleta gira una vez, hace que el engranaje que impulsa las ruedas gire más de una revolución. Las cadenas dúplex son otro tipo de cadena que son esencialmente dos cadenas unidas una al lado de la otra que permiten transmitir más potencia y par.
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La aplicación más antigua conocida de una transmisión por cadena aparece en el Polybolos , descrito por el ingeniero griego Filón de Bizancio (siglo III a.C.). Dos cadenas de eslabones planos estaban conectadas a un molinete , que al enrollarse hacia adelante y hacia atrás dispararía automáticamente las flechas de la máquina hasta que su cargador quedara vacío. [3] Aunque el dispositivo no transmitía potencia continuamente ya que las cadenas "no transmitían potencia de un eje a otro y, por lo tanto, no estaban en la línea directa de ascendencia de la transmisión por cadena propiamente dicha", [ 4] el diseño griego marca el comienzo de la historia de la transmisión por cadena, ya que "no se conoce ningún caso anterior de tal leva, y no se conoce ninguno tan complejo hasta el siglo XVI". [3] Es aquí donde la cadena de eslabones planos, a menudo atribuida a Leonardo da Vinci , [5] hizo su primera aparición." [3]
La primera transmisión por cadena continua y sin fin fue representada originalmente en el tratado de relojería escrito de la dinastía Song por el erudito matemático y astrónomo chino medieval Su Song (1020-1101 d. C.), quien la utilizó para operar la esfera armilar de su la torre del reloj astronómico , que es el primer reloj astronómico, [6] así como las figuras del gato del reloj que presentan la hora del día mediante el golpe mecánico de gongs y tambores. [7] La propia transmisión por cadena convirtió el movimiento giratorio en rectilíneo y recibió energía a través de las obras hidráulicas del tanque del reloj de agua y la rueda hidráulica de Su, esta última que actuaba como un engranaje grande . [8]
La mayoría de los sistemas de transmisión por cadena utilizan dientes para transferir el movimiento entre la cadena y los rodillos. Esto da como resultado menores pérdidas por fricción que los sistemas de transmisión por correa , que a menudo dependen de la fricción para transferir el movimiento.
Aunque las cadenas pueden hacerse más fuertes que las correas, su mayor masa aumenta la inercia del tren de transmisión .
Las cadenas de transmisión suelen estar hechas de metal, mientras que las correas suelen ser de caucho, plástico, uretano u otras sustancias. Si la cadena de transmisión es más pesada que una correa de transmisión equivalente, el sistema tendrá una inercia mayor . Teóricamente, esto puede conducir a un mayor efecto volante ; sin embargo, en la práctica, la inercia de la correa o cadena a menudo constituye una pequeña proporción de la inercia total de la transmisión.
Un problema con las cadenas de rodillos es la variación de velocidad, o aumento repentino, causado por la aceleración y desaceleración de la cadena a medida que gira alrededor de la rueda dentada eslabón por eslabón. Comienza tan pronto como la línea de paso de la cadena entra en contacto con el primer diente de la rueda dentada. Este contacto se produce en un punto por debajo del círculo primitivo de la rueda dentada. A medida que gira la rueda dentada, la cadena se eleva hasta el círculo primitivo y luego baja nuevamente a medida que continúa la rotación de la rueda dentada. Debido a la longitud de paso fija, la línea de paso del eslabón corta la cuerda entre dos puntos de paso en la rueda dentada, permaneciendo en esta posición relativa a la rueda dentada hasta que el eslabón sale de la rueda dentada. Este ascenso y descenso de la línea de tono es lo que provoca el efecto cordal o variación de velocidad. [9]
En otras palabras, las transmisiones por cadenas de rodillos convencionales sufren el potencial de vibración, ya que el radio de acción efectivo en una combinación de cadena y rueda dentada cambia constantemente durante la revolución ("acción cordal" [10] ). Si la cadena se mueve a velocidad constante, entonces los ejes deben acelerar y desacelerar constantemente. Si una rueda dentada gira a velocidad constante, entonces la cadena (y probablemente todas las demás ruedas dentadas que impulsa) debe acelerar y desacelerar constantemente. Por lo general, esto no es un problema con muchos sistemas de transmisión; sin embargo, la mayoría de las motocicletas están equipadas con un cubo de rueda trasera con casquillo de goma para eliminar prácticamente este problema de vibración. Las transmisiones por correa dentada están diseñadas para limitar este problema operando con un radio de paso constante [11] ).
Las cadenas suelen ser más estrechas que las correas, lo que puede facilitar su cambio a marchas más grandes o más pequeñas para variar la relación de transmisión. Las bicicletas de varias velocidades con desviador hacen uso de esto. Además, el engrane más positivo de una cadena puede facilitar la construcción de engranajes que pueden aumentar o reducir su diámetro, alterando nuevamente la relación de transmisión. Sin embargo, algunas correas síncronas más nuevas afirman tener "capacidad equivalente a transmisiones por cadenas de rodillos del mismo ancho". [12]
Ambos se pueden utilizar para mover objetos colocándoles bolsillos, cubos o marcos; Las cadenas se utilizan a menudo para mover cosas verticalmente sujetándolas en marcos, como en las tostadoras industriales, mientras que las correas son buenas para mover cosas horizontalmente en forma de cintas transportadoras . No es inusual que los sistemas se utilicen en combinación; por ejemplo, los rodillos que accionan las cintas transportadoras suelen ser accionados por cadenas de transmisión.
Los ejes de transmisión son otro método común utilizado para mover la potencia mecánica que a veces se evalúa en comparación con la transmisión por cadena; en particular, la transmisión por correa, la transmisión por cadena o la transmisión por eje es una decisión de diseño clave para la mayoría de las motocicletas. Los ejes de transmisión tienden a ser más resistentes y confiables que los de cadena, pero los engranajes cónicos tienen mucha más fricción que una cadena. Por esta razón, prácticamente todas las motocicletas de alto rendimiento utilizan transmisión por cadena, y las disposiciones de transmisión por eje se utilizan generalmente para máquinas no deportivas. En algunos modelos (no deportivos) se utilizan transmisiones por correa dentada.
La transmisión por cadena era la característica principal que diferenciaba la bicicleta de seguridad introducida en 1885, con sus dos ruedas del mismo tamaño, de la bicicleta de tipo penny-farthing o "high wheeler" de tracción directa . La popularidad de la bicicleta de seguridad accionada por cadena provocó la desaparición del centavo y sigue siendo una característica básica del diseño de bicicletas en la actualidad.
Muchos de los primeros automóviles utilizaban un sistema de transmisión por cadena, que era una alternativa popular al Système Panhard . [ cita necesaria ] Un diseño común utilizaba un diferencial ubicado cerca del centro del automóvil, que luego transfería la tracción al eje trasero a través de cadenas de rodillos. Este sistema permitió un diseño relativamente simple que podía acomodar el movimiento vertical del eje asociado con el sistema de suspensión trasera .
Frazer Nash fue un firme defensor de este sistema que utilizaba una cadena por marcha seleccionada mediante embragues de garras . [ cita necesaria ] Su sistema de transmisión por cadena (diseñado para GN Cyclecar Company ) fue muy efectivo y permitió selecciones de marchas rápidas. Este sistema se utilizó en muchos coches de carreras de los años 1920 y 1930. [ cita necesaria ] El último automóvil popular con transmisión por cadena fue el Honda S600 de la década de 1960. [13]
La transmisión por cadena versus la transmisión por correa o el uso de un eje de transmisión es una decisión de diseño fundamental en el diseño de motocicletas; Casi todas las motocicletas utilizan uno de estos tres diseños.
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