Chavetas

Elementos de máquinas
Docente: Armando Pons Duarte Chavetas, pasadores Página 1
CHAVETAS O CUÑAS
Introducción
Las chavetas se usan en el ensamble de partes de máquinas para asegurarlas contra su movimiento
relativo, por lo general rotatorio, como es el caso entre flechas, cigüeñales, volantes, etc.
Aun cuando los engranajes, las poleas, y otros similares, están montados con un ajuste de
interferencia, es aconsejable usar una cuña diseñada para transmitir el momento torsionante total.
Cuando las fuerzas relativas no son grandes, se emplea una cuña redonda, una cuña de silleta o una
cuña plana. Para trabajo pesado son más adecuadas las cuñas rectangulares
Chavetas
Una chaveta o cuña, es un elemento de máquina que se coloca en la interfase del eje y la masa de
una pieza que transmite potencia con el fin de transmitir torque. La chaveta es desmontable para
facilitar el ensamble y desarmado del sistema de eje. Se instala dentro de una ranura axial que se
maquina en el eje, la cual se denomina chavetero (cuñero). A una ranura similar en la maza de la
pieza que transmite potencia se le da el nombre de asiento de chaveta o asiento de cuña (cubo), si
bien, propiamente es también un chavetero.
La chaveta también puede definirse como una máquina simple de madera o metal terminada en
ángulo diedro muy agudo. Sirve para hender o dividir cuerpos sólidos, para ajustar o apretar uno con
otro, para calzarlos o para llenar algún espacio o ranura. Actúa como un plano inclinado móvil. El filo
de un hacha es, en realidad, una cuña afilada. Tal como lo haría una rampa, permite desplazar un
peso con mayo facilidad.
Tipos de Chavetas o Cuñas - FORMAS.
Las normas Din para chavetas contemplan todas estas variaciones de formas y numeración Din

Todas ellas pueden ser fabricadas con aceros de: cementación, temple, aceros inoxidables ferríticos y
martensíticos, así como aceros austeníticos resistentes al ácido y al óxido.
Cuñas paralelas cuadradas y rectangulares.
El tipo mas común de las cuñas para ejes de hasta 6 ½” de diámetro es la cuña
cuadrada. La cuña rectangular se sugiere para ejes largos y se utiliza en ejes
cortos donde puede tolerarse una menor altura. Tanto la cuña cuadrada como la
rectangular se denominan cuñas paralelas porque la parte superior, la inferior y
los lados de la cuña son todos paralelos.
Los chaveteros y la maza en el eje se diseñan de tal manera que
exactamente la mitad de la altura de la cuña se apoye en el lado del
chavetero del eje, y la otra mitad en el lado del chavetero de la maza
El ancho de la chaveta cuadrada plana es generalmente una cuarta parte
del diámetro del eje. Estas cuñas pueden ser rectas o ahusadas
aproximadamente 1/8” por pie. Cuando es necesario tener movimiento
axial relativo entre el eje y la parte acoplada se usan chavetas y ranuras. Existen normas ASME, DIN
y ASA para los dimensionamientos de la chaveta y de la ranura

Chavetas de Woodruff o de Media Luna
Una chaveta Woodruff o de Media Luna es un segmento
de disco plano con un fondo que puede ser plano o
redondeado. Se le especifica siempre mediante un
numero, cuyo dos últimos dígitos indican el diámetro
nominal en octavos de pulgadas, mientras que los dígitos
que preceden a los últimos dan el ancho nominal en
treintaidosavos de pulgada.
Fresado de chavetero tipo Media Luna
Chavetas ahusadas y chavetas de cabeza o de talón
Las chavetas ahusadas están diseñadas para insertarse desde el extremo del
eje después que la maza está en su sitio en lugar de instalar la chaveta primero y
después deslizar la maza sobre la chaveta, como sucede en las chavetas
paralelas. El ahusado se extiende, cuando menos, a lo largo de la longitud de la
maza y la altura medida desde el extremo de la maza es la misma que para la
chaveta paralela. Por lo general el ahuesado es de 1/8” por pie.

La chaveta de cabeza o de talón tiene una
geometría ahusada dentro de la maza que es
la misma que la chaveta ahusada simple, pero
la cabeza alargada permite extraer la chaveta
desde el mismo extremo en que se instaló.
Esto es muy deseable si el extremo expuesto
no está accesible para extraer la chaveta.
Chavetas tangenciales
Son dos chavetas instaladas juntas, ambas con igual inclinación. Se instalan una en contra de la otra,
lo que evita el desplazamiento relativo axial entre ellas.
Donde se desean ensamble y desarmado relativamente sencillos así como una carga ligera debe
considerarse una chaveta Woodruff. La ranura circular en el eje mantiene la chaveta en su sitio en
tanto la pieza que arrastra, se desliza sobre la chaveta.

La chaveta cuadrada y la cuña Pratt & Whitney son las mas utilizadas en diseño de máquinas. La
chaveta de cabeza acodada se diseña de modo que la cabeza permanezca fuera del elemento para
permitir que una clavija pueda impulsarla para remover la chaveta
Selección e instalación de chavetas y chaveteros
La chaveta y el chavetero (cuñero) para una aplicación específica, casi siempre se diseñan después
que se ha especificado el diámetro del eje. Por lo general la longitud de la chaveta se especifica como
una parte sustancial de la longitud de la maza de la pieza que se instala, para dar margen a una
alineación satisfactoria y una operación estable. Pero si el chavetero en el eje debe estar cerca de
otros cambios geométricos como chaflanes de los hombros y ranuras para anillos de sujeción, es
importante prever cierto espaciamiento axial entre ellos, de manera que las concentraciones de
tensión no se multipliquen. La chaveta puede cortarse a escuadras en los extremos, o bien, se le
asigna un radio en cada extremo cuando se instala en un chavetero de perfil para mejorar su
ubicación. Las chavetas que se cortan a escuadra se utilizan, por lo general, con el tipo de chavetero
de corredera deslizable.
En ocasiones la cuña se mantiene en su sitio mediante un tornillo de ajuste en la maza sobre la cuña.
Sin embargo, la confiabilidad de este método es cuestionable debido a la posibilidad de que el tornillo
de ajuste presente retroceso con la consecuente vibración del ensamble. Es necesario prever la
ubicación axial del ensamble por medios más positivos como hombros, anillos de sujeción o
separadores.
Las chavetas Kennedy se fabrican generalmente en forma de cuña y se aprietan en posición de
montaje. Son adecuadas para trabajo muy pesado. Las chavetas Woodruff se emplean mucho en las
industrias de vehículos automóviles y de las máquinas herramientas.
Para construcción de alta calidad y en casos en que es necesario el movimiento axial entre eje y cubo
de acoplamiento, se evita la rotación relativa mediante estrías mecanizadas en el eje y el cubo. Un
tipo de estrías utiliza como directriz la curva involuta. El estriado del eje puede realizarse mediante un
proceso de fresado similar al utilizado en el tallado de engranajes.
Materiales de fabricación de cuñas
Las cuñas se fabrican en su mayoría, de acero extruído en frío a bajo carbono. Si el acero a bajo
carbón no es lo suficientemente resistente, puede emplearse acero con un contenido mas alto de
carbón, también del tipo extruído en frío. Los aceros a los que se les da tratamiento térmico pueden
utilizarse para obtener una resistencia aun mayor. No obstante, el material debe conservar una buena
ductilidad como lo indica un valor de elongación porcentual mayor del 10% aproximadamente, en
particular cuando es probable que se presenten cargas de choque o de impacto.
Diseño de chavetas
Factores que influyen en el diseño de chavetas
La distribución de los esfuerzos en la superficie de las chavetas es muy complicado. Depende del
ajuste de la chaveta y de las ranuras del eje y el cubo en los cuales existen fuerzas distribuidas.

Además las tensiones no son uniformes a lo largo de la chaveta en dirección axial, siendo máximas en
los extremos.
Como consecuencia de las muchas indeterminaciones, generalmente no puede hacerse un estudio
exacto de las tensiones. Los ingenieros suponen usualmente que todo el par es absorbido por una
fuerza tangencial F situada en la superficie del eje.
Esto es, T = Fr
Las tensiones de cortadura y de compresión en la chaveta se calculan a partir de la fuerza F y se
emplea un coeficiente de seguridad suficientemente grande.
Diseño de cuñas cuadradas y planas
Puede basarse en los esfuerzos cortantes y de compresión producidos en la chaveta como resultado
del momento de torsión transmitido. Las fuerzas que actúan sobre la cuña se muestran en la figura.
Las fuerzas F´ actúan como un par resistente para prevenir la tendencia de la chaveta a rotar en el
chavetero (cuñero). La localización exacta de la fuerza F no es conocida y es conveniente suponer
que actúa tangencialmente a la superficie del eje. Esta fuerza produce esfuerzos cortantes y de
compresión en la chaveta.
Figura: Distribución de esfuerzos en una chaveta sobre un eje
La resistencia al momento de torsión del eje T puede aproximarse por T=Fr, donde r es el radio del
eje. El esfuerzo cortante Ss en la chaveta es:
rLb
T
rLb
rF
Lb
F
SS
····
·
·
 donde L es la longitud de la chaveta.
El momento de torsión Ts del eje que puede soportar la chaveta, desde el punto de vista del corte es:
Ts = Ss b L r

El esfuerzo de compresión Sc en la chaveta es:
rL
t
T
rL
t
rF
L
t
F
Sc
··
2
·"
2
·
·
2

El momento de torsión del eje que puede soportar la cuña, desde el punto de vista de la compresión,
es:
rL
t
ST cc ··
2
·
Una chaveta cuadrada puede soportar el mismo momento de torsión del eje tanto desde el punto de
vista del corte como el punto de vista de la compresión. Esto es fácilmente comprobable si se igualan
las dos ecuaciones del momento y usando la relación aproximada Sc = 2Ss para aceros dúctiles.
Sobre la misma base, las chavetas planas mas anchas que profundas, fallan en compresión, y las que
son más profundas que anchas fallan en corte.
Fallas en las chavetas
En los cuerpos sometidos a esfuerzos torsionales es típico que los materiales dúctiles fallen por corte,
en sus fibras internas, y en los materiales esforzados a compresión, por lo regular fallan por
aplastamiento de su estructura y se deforman debido a su relación ancho/altura.
En las chavetas claramente se inducen estos dos tipos de esfuerzo, por lo que la altura o espesor
dentro del eje y su ancho producen resultados distintos.
Entonces, de una manera sencilla de decirlo, se puede asegurar que sobre la misma base, las
chavetas planas mas anchas que profundas fallan en compresión, y las que son más profundas que
anchas fallan en corte.
EJES ESTRIADOS (Ranurados)
Para eliminar las chavetas, se procede a instalar ejes con estrías (ranuras) que permiten un mayor
torque, dado que reemplazan a múltiples chavetas (tantas chavetas como estrías tengan el eje y el
cubo), especialmente en ejes que pueden tener movimiento relativo axial con el cubo
Si el eje debe llevar una posición única con el cubo, entonces existe un diente engarzado en el eje,
que penetra solo en un espacio diferente del cubo (ranura). En la imagen:
A: Dientes engarzados del eje estriado
B: Ranura

PASADORES
Son elementos que permiten fijar partes y piezas en ejes. Deben además, asegurar que estos
elementos no se muevan o no se salgan de su posición, por lo que el pasador debe cumplir además la
función de “seguro”.
Pasadores de aletas partidas o de tijera fabricados según normas IRAM 5146 - ISO 1234 (ex DIN
94). . Se construyen en hierro, latón, acero inoxidable, cobre, aluminio u otros materiales , según
sean las solicitudes mecánicas y las necesidades técnicas y ambientales.
Pasadores elásticos para pernos de acero
 Pasadores elásticos para pernos de acero SAE 1070.
 Tipo alfiler de acero.
 Tipo traba para ejes ranurados.
 Seguro de pasador con anillos.
Pasadores elásticos tipo alfiler
 Pasadores elásticos tipo alfiler.
 Pasadores elásticos tipo traba

Pasadores cilíndricos y cónicos:
Son piezas que fijan a un elemento y un eje, sin permitir movimiento relativo entre ellos. Se denomina
cónico si el diámetro es constante o, de lo contrario, es un pasador cónico. Algunos pasadores cónicos
llevan hilo en el diámetro menor, para la instalación de tuercas.
Cilíndrico Cónico Cónico con hilo
El conjunto nos muestra un eje que es fijado por medio de un pasador cónico, y le transmite
movimiento a una rueda (polea, engranaje u otro) por medio de una chaveta de media luna.

Anexo 1. Tabla de materiales para construcción de chavetas.

Chavetas

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Destacado

Similar a Chavetas

Chavetas