El documento trata sobre uniones no permanentes como pasadores, chavetas y ejes estriados. Explica qué son y para qué sirven los pasadores cilíndricos y cónicos y diferentes tipos de chavetas como longitudinales, con cabeza y planas. También cubre lengüetas paralelas y redondas, y cómo dimensionar ejes, chavetas y pasadores para transmitir cargas.

1. J
C
UNIDAD III
UNIONES NO PERMANENTES
Prof. Alexander Puma
DISEÑO DE COMPONENTES DE EQUIPO
PESADO

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CAPACIDAD TERMINAL :
Rediseñar componentes de maquinaria pesada tomando como base a
las exigencias de operación y los esfuerzos máximos de trabajo.
Determinar los parámetros de funcionamiento de los componentes de
la maquinaria pesada.
LOGRO DE LA SESIÓN :
Seleccionar chavetas, lengüetas y ejes estriados en función a la carga
a transmitir.

3. J
C
Es un accesorio normalizado de acero de forma cilíndrica o
cónica, cuyos extremos están abombados o mecanizados
en forma de chaflán para facilitar su introducción en un
orificio común a dos o más piezas, provocando su
inmovilización (pasador de sujeción), o asegurando la
posición relativa entre las piezas (pasador de posición).
También se puede utilizar como elemento de guía o
articulación.
QUE SON Y PARA QUE SIRVEN
PASADORES

4. J
C
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
Se construyen en hierro, latón, acero inoxidable, cobre, aluminio u otros
materiales , según sean las solicitudes mecánicas y las necesidades técnicas y
ambientales.

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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.

6. J
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Pasadores elásticos tipo alfiler
• Pasadores elásticos tipo alfiler.
• Pasadores elásticos tipo traba

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C
PASADORES Pasador cilíndrico 12x80 DIN7.
Se emplea como elemento de fijación y de posicionamiento
entre dos o más piezas. La fijación de estos pasadores se
realiza mediante un ajuste con apriete sobre una de las
piezas y con juego sobre la otra.
PASADOR CILÍNDRICO

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C
Unión con pasadores cilíndricos. Los orificios
para los pasadores se taladran con un cota
inferior en 0,1 a 0,3 mm y se escarian a H 7
(ajuste a presión) o H 9 (ajuste con juego).
TIPOS DE PASADORES CILINDRICOS

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Pasadores cilíndricos y cónicos:
Son piezas que fijan a un elemento y un eje, sin permitir movimiento relativo entre
ellos. Se denomina cilindrico 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.

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C
Tiene una conicidad de 1:50. El
alojamiento cónico del pasador se
debe mecanizar una vez
ensambladas las piezas.
DESIGNACION:
Pasador cónico 10 x 60 DIN1
PASADOR CONICO
PASADOR CONICO CON ESPIGA ROSCADA
DESIGNACION:
Pasador cónico con espiga roscada 10 x 80 DIN7977
Se emplea para asegurar la posición relativa de elementos mecánicos que se montan
y desmontan con relativa frecuencia, puesto que la forma cónica del vástago facilita el
centrado de las piezas.

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CONICIDAD = (D-d)/L
D: 30
d: 29
L : 50
CONICIDAD = 1:50

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PASADOR AJUSTADO CON CABEZA
DESIGNACION:
Pasador ajustado con cabeza 20h11 x 40 DIN1434
PASADOR ESTRIADO

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CONCEPTO DE CHAVETA
La chaveta es un elemento que permite la
transmisión de potencia entre los
elementos unidos, lo cual implica dos
posibles fallas de dicho elemento:
falla por cizallamiento, y falla por
aplastamiento.

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CHAVETA LONGITUDINAL
Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular con una
inclinación de 1:100 en su cara superior. Puede tener los extremos
redondeados (forma A) o rectos (forma B).
Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz sin posibilidad de
desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par
motriz.
Chaveta forma A 35 x 20 x 160 DIN 6886

18. J
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CHAVETA LONGITUDINAL CON CABEZA
Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular, con una
inclinación de 1:100 en su cara superior. Esta dotada de cabeza en uno de sus
extremos para facilitar su montaje y extracción.
Al igual que la anterior, se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol
motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo
transmitir un gran par motriz.
DESIGNACION: Chaveta con cabeza 16 x 10 x 160 DIN 6887

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CHAVETA LONGITUDINAL PLANA
Es un prisma de acero en forma de cuña con una inclinación de 1:100. A
diferencia de las anteriores, para el montaje de esta chaveta no
se practica un chavetero en el árbol, mecanizando en su lugar un rebaje para
conseguir un asiento plano sobre el que se apoya la chaveta.
Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz de pequeño
diámetro, permitiendo transmitir un par mecánico no muy elevado.
DESIGNACION:
Chaveta plana 16 x 10 x 160 DIN 6883

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LENGUETAS PARALELA
Es un prisma de acero de sección cuadrada o rectangular y caras paralelas; con
extremos redondos, con extremos rectos, con uno o varios taladros para alojar
tornillos de retención, con chaflán para facilitar su extracción, etc.
Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz, puede existir la
posibilidad de desplazamiento axial de la pieza sobre el árbol.
Lengüeta forma A 14 x 9 x 50 DIN 6885

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LENGUETA REDONDA – CHAVETA WOODRUFF
Es un segmento circular de acero con un espesor determinado.
Su forma semicircular facilita la mecanización del chavetero en el árbol y
el posterior montaje de la lengüeta en el mismo, pero la excesiva profundidad
de este chavetero puede comprometer la resistencia del árbol; en
consecuencia, se utiliza
cuando se desea transmitir un pequeño par motriz.
Lengüeta redonda anchura b x altura h norma;
por ejemplo Lengüeta redonda 6 x 9 DIN 6888.

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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

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C

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C
Donde:
T o M : Torque o Par transmitido ( N.m)
τ: Esfuerzo cortante (Pa o PSI)
V: Fuerza cortante (N o Lbs)
A: Sección cortante (m2 o pulg2)
L: Longitud de la chaveta
D: Diámetro del eje (m)
Ns: Factor de seguridad
Sy : Esfuerzo de fluencia
ESFUERZO = Fuerza/Area
A= b*L
V= F
T=F*(D/2)
A
V



30. J
C

31. J
C

32. J
C
F= 100 N
A=0.005 m2
Esfuerzo = 100/0.005
Esfuerzo =20 KN/m2 (real)
FLUENCIA : 100KN/m2
FSy :Factor de Seguridad de Fluencia
FSy =Esfuerzo de Fluencia /esfuerzo de trabajo
FSy=100 / 20 = 5

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C

34. J
C

35. J
C

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C
T=Torque (N-m,Lb-pie)
T=F*r
Ss= esfuerzo cortante
Sc=esfuerzo por compresión

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C

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C

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C
CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE :

40. J
C
PRISIONERO :

41. J
C
TAMAÑO DE LA CUÑA EN FUNCION DEL DIAMETRO DEL EJE
Tamaño Nominal del Eje
(inch)
Tamaño nominal de la cuña
Ancho, W Altura H
Más de Hasta Cuadrada Rectangular
5/16 7/16 3/32 3/32 --
7/16 9/16 1/8 1/8 3/32
9/16 7/8 3/16 3/16 1/8
7/8 1 1/4 1/4 1/4 3/16
1 1/4 1 3/8 5/16 5/16 1/4
1 3/8 1 3/4 3/8 3/8 1/4
1 3/4 2 1/4 1/2 1/2 3/8
2 1/4 2 3/4 5/8 5/8 7/16
2 3/4 3 1/4 3/4 3/4 1/2
3 1/4 3 3/4 7/8 7/8 5/8
3 3/4 4 1/2 1 1 3/4
4 1/2 5 1/2 1 1/4 1 1/4 7/8
5 1/2 6 1/2 1 1/2 1 1/2 1
6 1/2 7 1/2 1 3/4 1 3/4 1 1/2
7 1/2 9 2 2 1 1/2
9 11 2 1/2 2 1/2 1 3/4
11 13 3 3 2
13 15 3 1/2 3 1/2 2 1/2
15 18 4 -- 3
18 22 5 -- 3 1/2
22 26 6 -- 4
26 30 7 -- 5

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TABLA 1
TAMAÑO DE LA CUÑA EN FUNCION AL DIAMETRO DEL EJE (mm)

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TABLA 2

44. J
C
TABLA 3

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C
Problema :
Dimensionar chavetero para para un eje de diámetro
12 mm (ajuste normal )

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C
SOLUCION:
Según la tabla 1 para un eje de 12mm le corresponde una cuña de 4x 4 mm
Enchavetado del Eje :
Según la tabla 3 para el enchavetado le corresponde de 12mm le corresponde
un ajuste de Eje n9 , entonces :
Para el enchavetado en el eje le corresponde un 4n9 con tolerancias 0 ; -0.030
Enchavetado del cubo (polea) :
Según la tabla 3 para el enchavetado del cubo con un ajuste normal le
corresponde para el cubo de Js9
Para el enchavetado en el cubo con un ajuste normal le corresponde 4Js9
con tolerancias + - 0.015 .

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C

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C
PROBLEMA :
Sobre un eje de acero AISI 8650 cuyo diámetro es 2” ,se va a
montar un engranaje el cual transmite un Torque de 2965 Lb.plg
Para un ancho de chaveta de 1” y un Esfuerzo de Fluencia
Sy=51000 psi . Factor de Seguridad Ns = 3.
Hallar la longitud de la chaveta

49. J
C
SOLUCION :
Analizando el Esfuerzo de aplastamiento que se produce en
la cara lateral
σ=F/A
A: Area
A= L*(H/2)
Torque (T) :
T=F*(D/2)
Ancho una pulgada entonces la Fuerza se
dará en la mitad de la cara que es ½”

50. J
C
Esfuerzo σ=F/A
Entonces :
σ= T /((D/2)*L*(H/2))
σ =4T/(D.L.H)
Esfuerzo de diseño :
σd =Sy/N donde Sy : Limite de fluencia
N: Factor de Seguridad
Entonces igualando :
σd =Sy/Ns =4T /(D.L.H)
Despejando L = (4.T.N)/(D.H.Sy)
L= (4*2965*3)/(2*1*51000)

51. J
C
• L= (4*2965*3)/(2*(1”)*51000)
• L= 0.3485 plg

52. J
C
PROBLEMA :
El acoplamiento entre el eje de salida del motor mostrado y una polea que
va acoplada sobre él, se realizará con una chaveta cuadrada. La potencia
a transmitir es 100 KW con 1200 rpm, el material del eje y la chaveta es
acero 7210 M. Calcular el tamaño del eje y el tamaño de la chaveta con un
factor de seguridad N= (El esfuerzo de fluencia para la chaveta Sy=440
Mpa.

53. J
C
N: Factor de Seguridad
Ns:2
Esfuerzo de fluencia
Sy=440x106 N/m2

54. J
C
Pot = T*rpm
T=Pot/rpm
T=(100*103)/1200rpm
1200rpm=125.66 rad/s
T=795.77 N.m
Φeje= 31.78
Agregar un 30% por la chaveta
Φeje= 1.3*(31.718)
Φeje =41 mm

55. J
C
Aplastamiento en la mitad de una cara
σ= F/A
A:Area
D: Diametro
T=F*D/2
Despejando
F=(2*T) /D

56. J
C
σ=Sy/Ns
Sy/Ns= (2.T/ D.A)
El área sujeta a compresión es:
A = (h/2 )*L
Recomendación para las dimensiones en una
chaveta cuadrada
a=b = (1/4)*Φ= h
H= ¼*41 = 10.25mm

57. J
C
Expresión (1)
Reemplazando en A
2.T/ (D.(h/2).L )= Sy/Ns
4T / (D*h*L ) = Sy/Ns
L= (4.T.Ns) / (D.Sy.h)
L=(4*795.77*2)/(41*10-3 *440x106 *10.25*10-3 )
L=0.03443 m
L= 34.43 mm

58. J
C
CALCULO POR CORTADURA:
Esfuerzo de Corte τ
τ=F/A
A’=W*L
Chaveta cuadrada:
w=h  A’=h.L
τ= Sy/2.Ns Esfuerzo de corte
τ=0.5*(Sy/Ns)
Sy/Ns =F/A’

59. J
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Sy/N =F/A`
T=F*(D/2)
F=2T/D
2T/AD = Sy/2N
2T/(D.h.L) =Sy/2N
L=(2.T.N.2)/(h.Sy.D)
L=(795.77*2*4)/(10.25x10-3 *440*106 *41*10-3 )
L=0.03443m
L=34.43 mm

60. J
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