Chaveteros y cuñas DIN 6885
Las cuñas paralelas DIN 6885, también llamadas chavetas, son elementos de máquina que transmiten torque entre un eje y un cubo mediante un ajuste por forma. La norma cubre cuñas de sección rectangular o cuadrada, con extremos rectos (Forma A) o redondeados (Forma B), para ejes de 6 mm a 500 mm (0,236 in a 19,685 in). Se fabrican habitualmente en acero al carbono C45 (1.0503) con resistencia a la tracción de 590 MPa (85,6 ksi), o en acero inoxidable AISI 304 para ambientes corrosivos. El sistema chavetero–cuña permite montaje fijo o deslizante, según el ajuste seleccionado.
Dimensiones normalizadas
Sección titulada «Dimensiones normalizadas»Las dimensiones principales de la cuña y los chaveteros se seleccionan en función del diámetro nominal del eje. Las tolerancias estándar para el ancho de la cuña son h9 (ajuste deslizante) o p9 (ajuste fijo). La tabla siguiente resume los pares ancho × alto (b × h) y las profundidades de chavetero en eje (t₁) y cubo (t₂).
| Diámetro del eje d (mm / in) | Ancho b (mm / in) | Alto h (mm / in) | Prof. chavetero eje t₁ (mm / in) | Prof. chavetero cubo t₂ (mm / in) |
|---|---|---|---|---|
| 6 – 8 / 0,236 – 0,315 | 2 / 0,079 | 2 / 0,079 | 1,0 / 0,039 | 1,0 / 0,039 |
| 8 – 10 / 0,315 – 0,394 | 3 / 0,118 | 3 / 0,118 | 1,5 / 0,059 | 1,5 / 0,059 |
| 10 – 12 / 0,394 – 0,472 | 4 / 0,157 | 4 / 0,157 | 2,0 / 0,079 | 2,0 / 0,079 |
| 12 – 17 / 0,472 – 0,669 | 5 / 0,197 | 5 / 0,197 | 2,5 / 0,098 | 2,5 / 0,098 |
| 17 – 22 / 0,669 – 0,866 | 6 / 0,236 | 6 / 0,236 | 3,0 / 0,118 | 3,0 / 0,118 |
| 22 – 30 / 0,866 – 1,181 | 8 / 0,315 | 7 / 0,276 | 3,5 / 0,138 | 3,5 / 0,138 |
| 30 – 38 / 1,181 – 1,496 | 10 / 0,394 | 8 / 0,315 | 4,0 / 0,157 | 4,0 / 0,157 |
| 38 – 44 / 1,496 – 1,732 | 12 / 0,472 | 8 / 0,315 | 4,0 / 0,157 | 4,0 / 0,157 |
| 44 – 50 / 1,732 – 1,969 | 14 / 0,551 | 9 / 0,354 | 4,5 / 0,177 | 4,5 / 0,177 |
| 50 – 58 / 1,969 – 2,283 | 16 / 0,630 | 10 / 0,394 | 5,0 / 0,197 | 5,0 / 0,197 |
| 58 – 65 / 2,283 – 2,559 | 18 / 0,709 | 11 / 0,433 | 5,5 / 0,217 | 5,5 / 0,217 |
| 65 – 75 / 2,559 – 2,953 | 20 / 0,787 | 12 / 0,472 | 6,0 / 0,236 | 6,0 / 0,236 |
| 75 – 85 / 2,953 – 3,346 | 22 / 0,866 | 14 / 0,551 | 7,0 / 0,276 | 7,0 / 0,276 |
| 85 – 95 / 3,346 – 3,740 | 25 / 0,984 | 14 / 0,551 | 7,0 / 0,276 | 7,0 / 0,276 |
| 95 – 110 / 3,740 – 4,331 | 28 / 1,102 | 16 / 0,630 | 8,0 / 0,315 | 8,0 / 0,315 |
| 110 – 130 / 4,331 – 5,118 | 32 / 1,260 | 18 / 0,709 | 9,0 / 0,354 | 9,0 / 0,354 |
| 130 – 150 / 5,118 – 5,906 | 36 / 1,417 | 20 / 0,787 | 10,0 / 0,394 | 10,0 / 0,394 |
| 150 – 170 / 5,906 – 6,693 | 40 / 1,575 | 22 / 0,866 | 11,0 / 0,433 | 11,0 / 0,433 |
| 170 – 200 / 6,693 – 7,874 | 45 / 1,772 | 25 / 0,984 | 12,5 / 0,492 | 12,5 / 0,492 |
| 200 – 230 / 7,874 – 9,055 | 50 / 1,969 | 28 / 1,102 | 14,0 / 0,551 | 14,0 / 0,551 |
| 230 – 260 / 9,055 – 10,236 | 56 / 2,205 | 32 / 1,260 | 16,0 / 0,630 | 16,0 / 0,630 |
| 260 – 290 / 10,236 – 11,417 | 63 / 2,480 | 32 / 1,260 | 16,0 / 0,630 | 16,0 / 0,630 |
| 290 – 330 / 11,417 – 12,992 | 70 / 2,756 | 36 / 1,417 | 18,0 / 0,709 | 18,0 / 0,709 |
| 330 – 380 / 12,992 – 14,961 | 80 / 3,150 | 40 / 1,575 | 20,0 / 0,787 | 20,0 / 0,787 |
| 380 – 440 / 14,961 – 17,323 | 90 / 3,543 | 45 / 1,772 | 22,5 / 0,886 | 22,5 / 0,886 |
| 440 – 500 / 17,323 – 19,685 | 100 / 3,937 | 50 / 1,969 | 25,0 / 0,984 | 25,0 / 0,984 |
Las longitudes normalizadas de cuña van de 6 mm (0,236 in) a 400 mm (15,748 in), con incrementos de 2 mm hasta 20 mm, luego de 5 mm hasta 50 mm, y de 10 mm para medidas superiores.
Capacidad de carga
Sección titulada «Capacidad de carga»La cuña paralela transmite torque fundamentalmente por cortante en su sección transversal y por presión de contacto en los flancos. La capacidad de carga a cortante se calcula con Tadm = (τadm · b · L · d) / 2, donde τadm es el esfuerzo cortante admisible del material. Para acero C45 con límite elástico de 320 MPa (46,4 ksi), se adopta τadm = 64 MPa (9,28 ksi) con coeficiente de seguridad 2,5. La presión superficial en el cubo no debe superar padm = 100 MPa (14,5 ksi) para cubos de acero y 40 MPa (5,8 ksi) para cubos de fundición gris.
| Material de la cuña | Resistencia a la tracción Rm (MPa / ksi) | Límite elástico Re (MPa / ksi) | τadm recomendado (MPa / ksi) |
|---|---|---|---|
| C45 (1.0503) | 590 / 85,6 | 320 / 46,4 | 64 / 9,28 |
| Acero inoxidable AISI 304 | 520 / 75,4 | 210 / 30,5 | 42 / 6,09 |
| AISI 316 | 550 / 79,8 | 220 / 31,9 | 44 / 6,38 |
Criterios de selección
Sección titulada «Criterios de selección»La selección de la cuña DIN 6885 se basa en tres parámetros principales: diámetro del eje, tipo de carga y material del cubo. El ancho y alto se determinan exclusivamente por el diámetro del eje según la tabla normalizada. La longitud de la cuña debe ser como mínimo igual al ancho del cubo, y como máximo 1,5 veces el diámetro del eje para evitar una distribución desigual de la presión. En transmisiones con inversión de giro o cargas pulsantes se recomienda incrementar la longitud efectiva en un 30 % o emplear doble chavetero a 180°. Para cubos de materiales blandos (fundición, aluminio) se debe verificar la presión superficial con mayor detalle y puede ser necesario aumentar el alto efectivo de contacto.
Consideraciones de montaje
Sección titulada «Consideraciones de montaje»El montaje correcto requiere que la cuña deslice con un ajuste H9/h9 en el chavetero del eje y con un ajuste Js9/h9 en el cubo, a menos que se especifique un ajuste fijo. Los chaveteros deben tener los bordes redondeados (R≈0,2 mm / 0,008 in) para reducir la concentración de esfuerzos. En aplicaciones donde la cuña transmite carga axial, se debe fijar con un tornillo prisionero situado en el centro de la cuña. Nunca se debe golpear la cuña directamente sobre el chavetero del eje para evitar deformaciones; se recomienda usar un martillo de nylon y un botador de cobre. La tolerancia de paralelismo entre los flancos del chavetero debe ser inferior a 0,02 mm (0,0008 in) por cada 100 mm (3,937 in) de longitud.
Tablas de selección por aplicación
Sección titulada «Tablas de selección por aplicación»La tabla siguiente propone configuraciones típicas para acoplamientos mecánicos comunes basadas en la norma DIN 6885, suponiendo material de cuña y eje en acero C45 y cubo de acero.
| Aplicación | Diám. eje (mm / in) | Cuña b×h (mm / in) | Longitud recomendada (mm / in) | Par admisible aproximado (Nm / lb·ft) |
|---|---|---|---|---|
| Motor eléctrico acoplado a reductor | 28 / 1,102 | 8×7 / 0,315×0,276 | 32 / 1,260 | 120 / 88,5 |
| Polea de correa trapezoidal | 40 / 1,575 | 12×8 / 0,472×0,315 | 45 / 1,772 | 350 / 258 |
| Acoplamiento de bomba centrífuga | 55 / 2,165 | 16×10 / 0,630×0,394 | 63 / 2,480 | 900 / 664 |
| Engranaje de caja de cambios | 70 / 2,756 | 20×12 / 0,787×0,472 | 80 / 3,150 | 2100 / 1549 |
| Volante de inercia | 90 / 3,543 | 25×14 / 0,984×0,551 | 100 / 3,937 | 4500 / 3319 |
Preguntas frecuentes (FAQ)
Sección titulada «Preguntas frecuentes (FAQ)»¿Cuál es el chavetero para un eje de 30 mm? La cuña recomendada tiene un ancho de 10 mm (0,394 in) y un alto de 8 mm (0,315 in), con profundidad de chavetero en el eje de 4 mm (0,157 in) según DIN 6885.
¿Qué tolerancias se aplican al ancho del chavetero en el eje? El ancho del chavetero en el eje se mecaniza con tolerancia P9 para ajuste fijo, lo que para una cuña de 8 mm (0,315 in) resulta en una dimensión de 8 mm -0,015/-0,051 (0,315 in -0,0006/-0,0020).
¿Cuánto torque puede transmitir una cuña DIN 6885 14x9 mm en un eje de 50 mm? Con una longitud de 56 mm (2,205 in) y acero C45, el par admisible es de 540 Nm (398 lb·ft), limitado por la presión de contacto en un cubo de acero de 100 MPa (14,5 ksi).
¿Cómo se dimensiona la longitud de la cuña? La longitud mínima debe ser igual al ancho del cubo (Lmín = Lcubo) y la máxima no debe exceder 1,5 veces el diámetro del eje para evitar sobrepresiones localizadas; así, para un eje de 40 mm (1,575 in) la longitud máxima es 60 mm (2,362 in).
¿Qué diferencia de dureza debe existir entre la cuña y el eje? Se recomienda que la cuña tenga una dureza superficial entre 50 HV y 100 HV inferior a la del eje, de modo que la cuña actúe como fusible mecánico; por ejemplo, un eje con 350 HV se combina con una cuña de 280 HV a 300 HV.
¿Cuál es la rugosidad superficial mínima en los flancos del chavetero? La rugosidad superficial Ra debe ser de 3,2 µm (126 µin) o menor en los flancos de contacto, mejorando así la distribución de la presión y reduciendo el riesgo de gripado.