Tesis Final Mecanica

7/29/2019 Tesis Final Mecanica

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERAMECNICA Y ELCTRICA UPA

REDUCTOR DE VELOCIDAD

TESIS PROFESIONAL.

QUE PARA OBTENER EL TITULO

DE INGENIERO MECNICO.

PRESENTA:

C. DOU RUIZ MARCO ANTONIO.

ASESORES:ING. JOS CARLOS LEN FRANCO.

M. EN C. RICARDO CORTEZ OLIVERA.

MXICO, D.F. AGOSTO 2008


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INSTITUTO POLITCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniera Mecnica Y Elctrica UPA

AGRADECIMIENTOS.

A mis padres: TOMASA Y CLISERIOA quienes me han heredado el tesoro mas valioso que puede drsele a un

hijo. Por su cario, comprensin y apoyo sin condiciones ni medida, hansacrificado gran parte de su vida para formarme y educarme. A quienes la ilusinde su vida han sido convertirme en una persona de provecho. A quienes nuncapodr pagar todos sus desvelos ni aun con la riqueza mas grandes del mundo

A mis hermanos y tos.Por que gracias a sus consejos, apoyo y confianza, he llegado a realizar

una de mis principales metas de mi vida, terminar mis estudios profesionales.

Gracias a mis asesoresPor hacer posible la realizacin de esta tesis, agradeciendo su apoyo. Por

permitirme ser parte del grupo de trabajo. Sus consejos, paciencia y opiniones.

Gracias a los Docentes.Que participaron en mi desarrollo profesional durante la carrera, ya que

ahora tengo las herramientas necesarias para desarrollarme en el mbito

profesional.

Dou Ruiz Marco Antonio.


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INDICE.PAG.

INTRODUCCIN1OBJETIVO...3JUSTIFICACIN.3

CAPITULO 1.- LIMITACIONES Y ESPECIFICACIOONES DEL DISEOREDUCTORES Y MOTOREDUCTORES..4NECESIDADES DEL USUARIO..6DETERMINACION DE LIMITACIONES.7

Instalaciones7Mantenimiento.8Funcin.8

ESPECIFICACIONES DEL PROYECTO...9Caractersticas de operacin.9Caractersticas del trabajo a realizar9

ARBOL DE OBJETIVOS.10

CAPITULO 2.- COMPONENTES DE UN REDUCTORPartes componentes de un reductor de velocidad.....11Engranajes helicoidales de ejes paralelos..12

Ventajas del uso de engranajes.12Desventajas de engranajes helicoidales...12Eficiencia13

Lubricacin.13Consideraciones de diseo.13

CAPITULO 3.- MEMORIA DE CALCULO

GEOMETRA CLCULO Y DISEO: DISEO DE ENGRANES (CALCULOS)PRIMER TREN DE ENGRANES ...14

Clculo y diseo del eje pin. (Eje de entrada). 14Calculo y diseo del engrane. (Rueda primaria) .15Calculo de fuerzas del pion y el engrane (primer tren).17

SEGUNDO TREN DE ENGRANES.(CALCULOS)

Clculo y diseo del eje pin.(Eje secundario)..21Calculo y diseo del engrane. (Rueda Secundaria)21Calculo de fuerzas del pin y engrane (segundo tren)23

DURABILIDAD EN HP.25

DISEO DE EJE (CALCULOS)EJE DE ENTRADA29

Diagrama de fuerzas plano vertical .31Diagrama de fuerzas plano horizontal 32Diseo por resistencia. ..33
http://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtml


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EJE SECUNDARIO...36Diagrama de fuerzas plano vertical .37Diagrama de fuerzas plano horizontal 38

Diseo por resistencia. ..39EJE DE SALIDA..43

Diagrama de fuerzas plano vertical 44Diagrama de fuerzas plano horizontal 45Diseo por resistencia46

Resumen de resultados de clculos para dimetros de eje, para lasdimensiones de diseo de ejes50

CONCENTRACION DE ESFUERZOS.51Para el eje de entrada..53Para el eje secundario..54Para el eje de salida.54

RODAMIENTOS...54CLCULO Y SELECCIN DE RODAMIENTOS

Rodamiento para el eje de entrada..56Rodamiento para el segundo eje....59Rodamiento para el eje de salida...62

CHAVETAS Y CUAS....65CALCULO Y SELECCIN DE CUAS....66El acoplamiento en el eje de entrada....67En el segundo eje en el engrane del primer tren.....68En el engrane del segundo tren en el eje de salida70El acoplamiento en el eje de salida....72

ANILLOS DE RETENCIN....73

SELECCIN DE RETENES...74

ACCESORIOS DEL REDUCTOR DE VELOCIDAD..76Diseo conceptual de un reductor de velocidad..77

CAPITULO 4.- COSTOSCOSTOS DE REDUCTORES ...78

CONCLUSIONES.80

BIBLIOGRAFIA.81ANEXOS:ANEXOS A: PLANOS DE LOS COMPONENTES DEL REDUCTOSANEXOA B: TABLAS


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INTRODUCCION.

El hombre en la edad primitiva utiliz nicamente la fuerza que leproporcionaban sus msculos, para aplicarla mejor, empez a valerse deinstrumentos como son las masas, las hachas de piedra, los cuchillos depedernal, etc. Con el tiempo busc la manera de multiplicar su fuerza,

y us la palanca y la rueda.

Despus de esas experiencias empez a conocer las diferentes fuentes deenerga que se encuentran en la naturaleza, una de ellas, el fuego. Conoci lafuerza de las tempestades y las destrucciones de las corrientes de agua, lasdescargas elctricas de los rayos, y de esa manera, poco a poco, fueencontrando la forma de aprovecharlas.

En la actualidad la forma ms verstil de la energa es la elctrica, por sufacilidad de transporte, de generacin, de transformacin, de aplicacin y, poreso, se transforman en sta todas aquellas formas de energa que el hombreha aprendido a aprovechar como son: La energa hidrulica, calorfica de loscombustibles, solar, qumica y atmica.

No obstante la versatilidad de la energa elctrica, la forma de energa que seusa en la industria es la mecnica, por supuesto, obtenida de la elctrica. Parala aplicacin de esta energas son necesarios los engranes y en una posicinms elevada, los reductores de velocidad.

De lo anterior se deduce la necesidad de ofrecer a las Industrias un aparatocompacto, de fcil montaje y que tenga en si mismo resueltos todos losproblemas de precisin de los soportes, de rigidez de los mismos, de fluidez enla lubricacin, que soporte las cargas que se le aplicarn, tanto de operacincomo de transporte y que sirva para reducir las velocidades de suministro de laenerga mecnica, de las del motor, que para la mayora de las aplicacionesson elevadas, hasta las velocidades de aplicacin que en muchos casos sonmuy lentas. Este producto es el Reductor de Velocidad.

En el presente trabajo tiene por objetivo mostrar el diseo de un reductor develocidad para la industria, haciendo uso de normas para los clculos de

mdulos, ejes, paredes, lubricantes, rodamientos, sellos, etc. En fin abarcadesde lo ms bsico hasta lo ms complejo, en un proyecto como este se tuvoen cuenta las condiciones de trabajo, la ubicacin, el clima, tanto para laseleccin de los materiales, como as mismo del lubricante.

Dentro de este trabajo realizado se analiza una situacin real de una necesidadque se presenta dentro de una empresa alimenticia que trabaja con unmecanismo diferente a un reductor de velocidad como medio para trasladar sumercanca.

Se plantea una forma ms eficiente y limpia para que la empresa pueda seguirtrasladando su mercanca, pero sin poner en riesgo la calidad de su producto.


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DEFINICION DEL PROBLEMA:


Diseo de un mecanismo que nos permita reducir la velocidad de salida deun motor elctrico y a la vez aumentar el par torsor; segn las necesidades delcliente. (Potencia, relacin de velocidad y factor de servicio)

OBJETIVO:

Decidir las funciones detalladas y los requisitos para disear un reductor develocidad, seguro y durable que pueda reducir los costos de fabricacin demaquinaria y accesorios que necesiten de ciertas caractersticas especficas.(Potencia relacin de velocidad y factor de servicio). Determinando el diseode cada elemento con detalle. Trazando adems dibujos de conjunto y dedetalles para comunicar el diseo a otros que lo puedan consultar.

JUSTIFICACIN:

En todo tipo de industria siempre se requiere de equipos, cuya funcin es variarlas r.p.m. de entrada, que por lo general son mayores de 1200, entregando a lasalida un menor nmero de r.p.m., sin sacrificar de manera notoria la potencia.Esto se logra por medio de los reductores y motorreductores de velocidad.
http://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos13/cinemat/cinemat2.shtml#TEORICOhttp://www.monografias.com/trabajos14/trmnpot/trmnpot.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos16/industria-ingenieria/industria-ingenieria.shtml


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REDUCTORES Y MOTORREDUCTORES

Los Reductores Motorreductores son apropiados para el accionamientode toda clase de mquinas y aparatos de uso industrial, como por ejemplo:hornos rotatorios, sistemas de agitacin, bombas, compresores, elevadores,gras, lavadoras, maquinas herramientas, transportadores etc. Que necesitanreducir su velocidad en una forma segura y eficiente. Por esta razn, senecesita un mecanismo que nos reduzca la velocidad y nos aumente el par detorsin, este debe ser en una reducida rea de trabajo, ya que muchas vecesuna transmisin de potencia por medio de bandas o cadenas es muy estorbosay adems peligrosa

Las transmisiones de fuerza por bandas, cadena o trenes de engranajes que

an se usan para la reduccin de velocidad presentan ciertos inconvenientes.Por ejemplo algunas maquinas pueden reducir su velocidad haciendo uso depoleas y bandas, en relaciones de 2:1 hasta 5:1 aunque este mtodo tiene ladesventaja de que puede haber patinamiento entre poleas y banda por lo cualla transmisin de potencia no es uniforme.

Otro mtodo para variar la velocidad es mediante un variador de frecuencia.Algunos variadores proporcionan un par constante y otros presentan unaperdida de par. El uso de variadores de frecuencia tiene un rango limitado,ubicndose entre un 40% y un 50% de la velocidad del motor. Posteriormentese tienen problemas de ventilacin en el mismo.

Al emplear reductores o motorreductores se obtiene una serie de beneficiossobre estas otras formas de reduccin. Algunos de estos beneficios son:

Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potenciatransmitida.

Una mayoreficiencia en la transmisin de la potencia suministrada por elmotor.

Mayor seguridad en la transmisin, reduciendo los costos en elmantenimiento.

Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje. Menortiempo requerido para su instalacin. Un gran numero de relaciones de velocidad, lo cual nos da una gran

gama de velocidades de salida Un incremento del par torsional, en cual es proporcional a la perdida de

velocidad, esto no se puede hacer con un variador de frecuencia.

Los motorreductores se suministran normalmente acoplando a la unidadreductora un motor elctrico normalizado asincrnico tipo jaula de ardilla,totalmente cerrado y refrigerado por ventilador para conectar a redes trifsicasde 220/440 voltios y 60 Hz.
http://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/costos/costos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/meti/meti.shtmlhttp://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/Computacion/Redes/http://www.monografias.com/trabajos6/meti/meti.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos15/mantenimiento-industrial/mantenimiento-industrial.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos4/costos/costos.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/seguinfo/seguinfo.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/veref/veref.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/eleynewt/eleynewt.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos6/auti/auti.shtml


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Para proteger elctricamente el motor es indispensable colocar en lainstalacin de todo Motorreductor un guarda motor que limite la intensidad y unrel trmico de sobrecarga. Los valores de las corrientes nominales estngrabados en las placas de identificacin del motor.

Normalmente los motores empleados responden a la clase de proteccin IP-44(Segn DIN 40050). Bajo pedido se puede mejorar la clase de proteccin en losmotores y unidades de reduccin, Al seleccionar un reductor debemos tomaren cuenta los siguientes punto

1.Caractersticas de operacin

Potencia (HP tanto de entrada como de salida) Velocidad (RPM de entrada como de salida) Torque (par) mximo a la salida en kg-m.

Relacin de reduccin (I).

2. Caractersticas del trabajo a realizar

Tipo de mquina motriz (motor elctrico, a gasolina, etc.) Tipo de acople entre mquina motriz y reductor. Tipo de carga uniforme, con choque, continua, discontinua etc. Duracin de servicio horas/da. Arranques por hora, inversin de marcha.

3. Condic iones del ambiente

Humedad Temperatura

4. Ejecucin del equipo

Ejes a 180, , 90. Eje de salida horizontal, vertical, etc.
http://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/protocolotcpip/protocolotcpip.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/cntbtres/cntbtres.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos12/cntbtres/cntbtres.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/verific-servicios/verific-servicios.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/carso/carso.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos/protocolotcpip/protocolotcpip.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos10/motore/motore.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos14/nuevmicro/nuevmicro.shtml


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NECESIDADES DEL USUARIO

LASTUR S.A. DE C.V. Es una empresa dedicada a la fabricacin de harinasmezcladas, mantequillas, margarinas y bases para la repostera. Ubicada enCalle 4 No. 181 A Col Granjas San Antonio, tiene el problema de alimentar lamezcladora ubicada a 10 m de altura con los diferentes componentesnecesarios para su producto, tales como azcar y harina, lo cuales son subidospor medio de un elevador de carga con una capacidad de 800 Kg. de carga til,el sistema de elevacin con el que cuentan tiene el problema de que es muyruidoso e ineficiente, adems de que por ser una empresa alimenticia necesitade un alto grado de limpieza y el sistema de elevacin es un polipasto concadenas, como el sistema necesita estar en lubricacin, hay ocasiones en lasque el lubricante chorrea y puede llegar a contaminar el producto, por esta

razon optaron por seleccionar un mecanismo capaz de elevar el pesonecesario para satisfacer la necesidad de alimentar el mezclador.

Datos del elevador:

Capacidad mxima de carga: 1500kg Peso de la canastilla: 20 Kg. Altura: 10 m. Tiempo de ascenso: 4 minutos Transporta harina y otros componentes

Con estos datos determinaremos los factores que intervendrn en la selecciny clculo del reductor.

Figura 1. Canastilla


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ARBOL DE OBJETIVOS

ADAPTABLE

ESTABLESUPERFICIE

PLANA

SEGURIDAD

ENGRANES

ALTARESISTENCIA EJES

RODAMIENTOREDUCTOR DE

VELOCIDAD

UTILSEGN

APLICACIONES

EFICIENTE

BARATO

VENDIBLE CALIDAD

DURABLE FACILMANTENIMIENTO

TAMAOSEGN

APLICACIN


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PARTES COMPONENTES DE UN REDUCTOR DE VELOCIDAD

Un reductor de velocidad est formado por los siguientes componentes:

1. Caja2. Engranes3. Flechas4. Baleros5. Sellos de aceite6. Tornillos y tuercas7. Cuas y8. Algunas veces: Separadores, candados, respiraderos, niveles de

aceite, mirillas, etc.

Segn recomendaciones generales de la Asociacin Americana de Fabricantesde Engranes (AGMA), las partes anteriores debern llenar los siguientesrequisitos:

1.-La caja deber disearse de manera de presentar suficiente rigidez parasoportar los esfuerzos y cargas dinmicas resultante de la operacin delreductor y de mantener los baleros y flechas en posicin adecuada para elcorrecto funcionamiento de los engranes.

2.-Los dientes de los engranes helicoidales, El material deber sergeneralmente acero con determinadas caractersticas para trasmitir la potenciade diseo.

La capacidad de transmisin de potencia deber calcularse:

1) Por desgaste de la superficie (durabilidad)2) Por resistencia a la ruptura.

Se puede usar cualquier proporcin entre la longitud de cara y la distanciaentre centros, siempre y cuando no se produzca una concentracin deesfuerzos por la deflexin causada por la aplicacin de la carga.

3. Las flechas debern disearse para resistir todos los esfuerzos de torsin,de tensin y compresin o flexin resultante de las fuerzas dinmicasgeneradas de la transmisin de la carga por los engranes. No debern ser muylargas para prevenir la flexin de las mismas, lo que causara el desacople delos engranes. Se deber considerarse en las flechas de entrada y salida losesfuerzos producidos por la aplicacin y la toma de carga,

4.-los baleros debern estar de acuerdo con las cargas y velocidades recomen

dadas por los diferentes fabricantes y debern estar lo ms prximo posible elos engranes para prevenir la flexin de las flechas.


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5.-los sellos de aceite debern estar colocados de tal manera de prevenir lasfugas de aceite e impedir la entrada de cualquier material extraa que puedacausar el deterioro de los engranes.

6.-los esfuerzos en las tuercas y tornillos debern controlarse de manera a noexceder el de trabajo del material de que estn fabricados y que puedan darcierre hermtico de la caja y resistan adems las cargas dinmicas.

7.-Las cuas debern ser de tales dimensiones de resistir el esfuerzo de cortedesarrollado entre flecha y engrane y estar suficientemente ajustada para queno exista juego entre estas dos piezas.

ENGRANAJES HELICOIDALES DE EJES PARALELOS

Se emplea para transmitir movimiento o fuerzas entre ejes paralelos,pueden ser considerados como compuesto por un numero infinito deengranajes rectos de pequeo espesor escalonado, el resultado ser que cadadiente est inclinado a lo largo de la cara como una hlice cilndrica.

Los engranajes helicoidales acoplados deben tener el mismo ngulo de lahlice, pero el uno en sentido contrario al otro (Un pin derecho engrana conuna rueda izquierda y viceversa). Como resultado del ngulo de la hliceexiste un empuje axial adems de la carga, transmitindose ambas fuerzas alos apoyos del engrane helicoidal.Para una operacin suave un extremo del diente debe estar adelantado a una

distancia mayor del paso circular, con respecto al a otro extremo. Un traslaperecomendable es 2, pero 1.1 es un mnimo razonable (relacin de contacto).Como resultado tenemos que los engranajes helicoidales operan mucho mssuave y silenciosamente que los engranajes rectos.

Ventajas del uso de engranajes

Los engranajes helicoidales pueden ser utilizados en una gran caridadde aplicaciones, ya que pueden ser montados tanto en ejes paraleloscomo en los que no lo son.

Presentan un comportamiento ms silencioso que el de los dientes

rectos usndolos entre ejes paralelos. Poseen una mayor relacin de contacto debido al efecto de traslape de

los dientes. Pueden transmitir mayores cargas a mayores velocidades debido al

embonado gradual que poseen.

Desventajas de engranajes helicoidales

La principal desventaja de utilizar este tipo de engranaje, es la fuerza axial queeste produce, para contrarrestar esta reaccin se tiene que colocar una

chumacera que soporte axialmente y transversalmente al rbol.


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Eficiencia

Las eficiencias de los engranajes, con las prdidas de potenciaconsiguientes, originan fuertes variaciones entre la fuerza verdaderasuministrada y la carga que se transmite. Las perdidas en cuestin puedenvariar, desde 0.5% hasta 80% por engranamiento, lo que depende de los tiposde los engranajes, sistema de lubricacin, chumaceras y el grado de precisinde manufactura. Se considera que un engranaje con eficiencia menor del 50%es de diseo defectuoso o que esta incorrectamente aplicado. En engranajeshelicoidales externos la eficiencia vara desde 97% a 99.5%

Lubricacin

Todo los engranes sin importar tipos ni materiales tendrn mayores

probabilidades de una larga vida til si se les lubrica en forma adecuada. Lalubricacin de los engranajes es un requisito bsico del diseo tan importantecomo la resistencia o la durabilidad superficial de los dientes de los engranajes.

Sistemas y mtodos para lubricacin de engranajes, los mtodos utilizadospara la lubricacin de los dientes de los engranajes varan con el tipo dengranaje, la velocidad (en la lnea primitiva), el acabado superficial, la durezay la combinacin de materiales.

Uno de los mtodos de lubricacin es el de paletas o brochas, el cual se utilizaexclusivamente en engranajes de muy baja velocidad y de paso muy grande,

otro mtodo utilizado mayormente en cajas reductoras es por chapoteo; losjuegos de engranes de alta velocidad son los mas difciles de lubricareficientemente ya que no es fcil sumergir los engranes en el aceite.

Los siguientes mtodos son: Lubricacin a presin por medio de: bomba para aceite autoconcentida,

bomba motorizada independiente, sistema centralizado de lubricacin apresin.

Atomizacin, llamado tambin lubricacin por niebla, se utiliza paravelocidades muy altas o donde la acumulacin de lubricante sea intolerable.

CONSIDERACIONES DE DISEO

Mantener las estructuras de soporte de las chumaceras de los engranajestan cerca como sea posible, pero dejando espacio libre necesario paraaplicar la lubricacin y ejecutar los ajustes necesarios. De esta forma seeliminan los momentos grandes, reduciendo los problemas de vibracin.

Los engranajes deben poseer una carcasa protectora a fin de evitar, porejemplo, los problemas debidos al clima, a la zona de trabajo, lamanipulacin del equipo, etc... Este tipo de carcasa debe tener una aberturala cual facilite la revisin de la superficie de los dientes sin necesidad de

desmontar todo el conjunto, tambin debe poseer una zona especial dondedebe alojar el lubricante para el engranaje.


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DISEO DE ENGRANES (CLCULOS)

GEOMETRIA, CALCULOS Y DISEO PARA EL PRIMER TREN DEENGRANES.

Figura 3. Geometra de un engrane helicoidal

De acuerdo a la norma AGMA clculos para el EJE PIN:

Relacin de velocidad: 6.2Rv =

Angulo de presin: o15 =

Paso diametral: 20Pnd =

Dimetro de paso:( ) ( )

19.318P

19.3181520coscosPP

d

ndd

=

===

Para Np=19 Dientes

Dimetro de paso del pin0.984pulgD

0.984pulg

19.318

19

P

ND

p

d

p

=

===

Addendum.

0.05pula

0.05pul20

1

Pn

1a

=

===

Dedendum

0.0578pulb

0.0578pul20

1.157

Pn

1.157b

=

===


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0.1083th

20

2.167

np

2.167th

=

==

Paso axial

0.6069pulgP

0.6069pulg519.318tan1

tand

P

P

x

x

=

===

Ancho de cara

( )

1.5pulF

1.153pulgF

1.153pulg0.606922PF x

=

===

NOTA: Se toma la dimensin de 2 pulg., para asegurara la accin helicoidalentre los dos engranes

DATOS DEL ENGRANE

DETERMINANDO LA GEOMETRIA DEL ENGRANE HELICOIDAL PRIMERARUEDA.

Relacin de velocidad=6.2Angulo de presin. 015=

Paso diametral 20Pnd =

Paso diametral normal( ) ( )

19.318dP

19.3181520coscosndPdP

=

===

0.0578pulb

0.0578pul20

1.157

Pn

1.157b

Dedendum

0.05pul201

Pn1a

Addendum.

=

===

===

0.1078th

20

2.167

np

2.167th

=

==


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Dimetro del engrane( ) ( )( )

6.101pulgD

6.101pulg0.9846.2D6.2D

G

pG

=

===

Calcula el nmero de dientes en el engrane:( ) ( )( )

118N

117.8117.8N

117.86.219mNN

G1

G1

G1p1G1

=

==

===

Para Np=118 Dientes

Paso axial

0.6069pulgP

0.6069pulg519.318tan1

tandP

P

x

x

=

===

Ancho de cara

( )

1.5pulF

1.153pulgF

1.153pulg0.606922PF x

=

===

Se toma la dimensin de 1.5 pulg. Para asegurara la accin helicoidal entre losdos engranes

Distancia entre centros

3.578pulgC

3.578pulg

2

1.185)(5.972

2

)D(DC

2

p2G22

=

=+

=+

=

TABLA DE RESULTADOS PRIMER TREN DE ENGRANES

PIO

Numero de dientes 19

Paso diametral 20 pulg

Angulo de presin

Dimetro de paso .984 pulgPaso diametral normal 19.318 pulg

Addendum 0.051 pulgDedendum 0.057 pulgRelacin de velocidad 6.2

Ancho de cara 2 pulg

Angulo de Helice

Hlice Derecha

020

015

RUEDA PRIMARIA


Paso diametral normal 20 pulg

Angulo de presio normal 20

Angulo de presinDimetro de paso 6.101

Paso diametral normal 19.318

Addendum 0.051pulg

Dedendum 0.057 pulg

Relacin de velocidad 6.2

Ancho de cara 1.5 pulg

Angulo de Helice 015

015


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CALCULO DE LAS FUERZAS DE PION Y ENGRANE (PRIMER TREN)ANALISIS DE FUERZAS

La fuerza resultante que acta sobre el engranaje es considerada comoaplicada sobre la cara del diente de la siguiente manera

Datos:

Potencia= 2HPn=1750 RPM

Par torsional

=

nHp63025T

pulg72lbT

pulg72lb1750

263025T

=

==

De acuerdo a un diagrama de fuerzas actuantes se descomponen sobre lasdirecciones radial, tangencial y axial para su mejor entendimiento.

Carga tangencial

146lbW

146lb0.492

72rTW

t

t

=

===

Carga radial

55lbW

55lb(sec15)146(tan20))(sec((tanWW

r

tr

=

===

Carga axial

39lbW 39lb146(tan15))(tanWWata

=

===


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Las fuerzas sobre el eje tenemos;

Considerando el eje simtrico, se puede deducir que en cada rodamiento seejercern en la mitad de las fuerzas generadas o concentradas en el pin

Por lo que tenemos.

27.5lb2

55

W

73lb2

146

2

W

r

t

==

==

Determinando la carga resultante

( ) ( )

78lbW

78lb27.573W

R

22R

=

=+=

Las fuerzas que actan en el rodamiento

Fuerza radial

354.5NW

354.5N35.4Kg78lbW

R

R

=

===

117NW

117N17.7Kg39lbW

axialFuerza

a

a

=

===

Haciendo una consideracin


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La fuerza axial Fa genera un par en el eje por lo tanto:

33.7140.063

2.124

2.1242

0.0241772

PxFa

=

==

Se va a tomar el mas critico, por lo tanto se le agrega al rodamiento.

27.52

392rW

89.82lb2

179.7

2

33.7146

2

33.7tW

==

==+

=+

( ) ( )

426.08NW

426.08N93.93lb2

27.52

89.82W

R

R

=

==+=

Por lo tanto

RF =426.08 N

Fa=177.2 lb


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PARA EL PRIMER TREN DE ENGRANES

CALCULO DE PAR TORSIONAL Y RPMPot= 2HPn.=1750 rpm

RPM282.25pn

RPM282.256.2

1750RPMpn

=

==

Par torsional

=

n

Hp63025T

pulg446.577lbT

pulg446.577lb282.25

263025T

=

==

Fuerza del engrane del primer tren.

Carga tangencial

146.418lbtW

146.418lb3.05

446.577

r

TtW

=

===

Carga radial

55.15lbrW

20sec15146.418tansecntantWrW

=

==

Carga Axial

39.233lbW

15146.418tantanaWW

a

ta

=

==


26/105


27/105


Paso axial

1.005pulgP

1.005pulg17.72tan10

tanP

P

x

0d2

x2

=

===

Ahora calculamos el ancho nominal de la cara que se recomienda el doble delpaso axial para asegurar la accin helicoidal.

( )

2.010pulgF

2.010pulg1.00522PF

2

2x2

=

===

NOTA: Se toma la dimensin de 3 pulg. Para asegurara la accin helicoidal

entre los dos engranesTABLA DE RESULTADOS SEGUNDO TREN DE ENGRANES

PIO



Angulo de presinDimetro de paso 1.13 pulg

Paso diametral lineal 17.72 pulg

Addendum 0.055 pulgDedendum 0.064 pulgRelacin de velocidad 5.04

Ancho de cara 2 pulg

Angulo de Helice

Hlice Derecha

020

01 0

010

RUEDA PRIMARIA



Angulo de presinDimetro de paso 5.972

Paso diametral lineal 17.72

Addendum 0.055 pulgDedendum 0.064 pulg

Relacin de velocidad 5.04

Ancho de cara 1.5 pulg

Angulo de Helice

Hlice Izquierdo

010

0

20

010


28/105


CALCULO DE LAS FUERZAS DEL PIN Y ENGRANE(SEGUNDO TREN )

Pot= 2HP

n.=1750 rpm

RPM282.25n

RPM282.256.2

RPM1750n

p

p

=

==

Par torsional

pulg446.577lbT

pulg446.577lb282.25

263025T

=

==

LAS FUERZAS QUE ACTUAN

Carga tangencial

754.373lbW

754.373lb0.592

446.577

r

TW

t

t

=

===

Carga radial

278.804lbW

20sec10754.373tansectanWW

r

ntr

=

==

Carga axial

133.016lbW

10754.373tantanaWW

a

ta

=

==

PARA EL ENGRANE SEGUNDO TREN.


29/105


De acuerdo a los datos anteriores se procede al calculo del siguiente tren deengrane

Pot= 2HP

dientes107N

dientes21N

17.72p

18p

10

5.04m

G2

p2

d2

nd

0

G2

=

=

=

=

=

=

pulg2.010F

pulg1.005P pulg5.972D

pulg1.185D

x

x

G2

p2

=

=

=

=

n.=282.25 RPM

Numero de revoluciones para el eje de salida.

RPM56.001

5.04

282.25n

G2==

Par torsional

=

n

Hp63025T

pulg2250.89lbT

pulg2250.89lb55.343

263025T

=

==

Las cargas que actan en el engrane del segundo tren

Cargas tangencial

753.81lbW

753.81lb2.986

2250.89

r

TW

t

t

=

===

Carga radial

278..59lbrW

0sec10753.81tan2rW

sectantWrW

=

=

=

Carga axial

132.91lbaW

0753.89tan1aW

tantWaW

=

=

=


30/105


REDUCTOR DE VELOCIDAD25

DURABILIDAD EN HP

Usando tablasANEXO A.Para engranes helicoidales:

2H

2L

2

p

ac

m

v21p

ac CCC

SI

C

F

126000

CdnP

=

Determinando variables:Factor dinmico de la durabilidad:

0.78vC

45178

78vC

451rpmv

0.98417500.262v

dpn0.262vpero

v78

78vC

=

+=

=

=

=

+

=

Geometra del factor de durabilidad:

0.202I

16.2

6.20.235I

1RVRV0.235I

=

+=

+=

Sustituyendo datos: para

2

p

ac

C

S

de 2950

PION 310 BHNENGRANE 270 BHN


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PARA EL SEGUNDO EJE

Fuerzas del Engrane (G1)

Par pulg-lb446.577T =

Tangencial N651.27lb146.418wtG1 ==

Radial N307245.lb55.15wrG1 ==

Axial N174.507lb39.23waG1 ==

Fuerza del Pin (P)

Tangencial N3355.45lb373754.wtP2 ==

Radial N1240.102lb278.81wrP2 ==

Axial N591.655lb133.016waP2 ==

Momentos generados por las fuerzas axiales

Engrane (1)

m-N13.5220.02546.1174.507MG1 =

=

Engrane (2)

m-8.90N2

0.02541.185591.655MG2 =

=


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43/105


44/105


45/105


46/105


47/105


48/105


49/105



ANALISIS DE FUERZAS EN EL PLANO VERTICAL.

+ MA = 0( ) 0R0.1079-(1240.102)0.054744.874 B =+

N1036..559RB =

+ 0MB =

( )( ) 0R0.1079)1240.1020.0538-44.874 A =+N203.542RA =


50/105


51/105


52/105


53/105


54/105


55/105


56/105


57/105


58/105


59/105


60/105


61/105


62/105



Derecha SKF (6303)

De acuerdo a tablas la capacidad bsica de carga esttica del rodamiento 6303

13500C

6550C

max

o

=

=

N340.413F

rpm1750n

diseodeDuracion10000L

r

H

=

=

=

La carga dinmica calculada es menor a la carga dinmica, De acuerdo a larelacin de carga de empuje y la carga bsica.

1.8)y;0.56x0.24;(e0.04

2)y;0.56x0.22;(e0.025amenteaproximadatablasDe

;0.02656550

N173.472

C

F

o

a

===

===

==

N537.575PN537.5752(173.472)13)0.56(340.4FyFxP

e.equivalentcargaladoDeterminan

0.22ePara

lb76.531N340.413FentradadeejedelderechorodamientoelPara

ar

R

=

=+=+=

=

==

N5461.765(537.575)10.16PLc

10.161050Lp

c;3p;L

p

c

rev.demill105010

75010000(60)1

10

(60)nLL

3

1

3

1

3

1p

1

66H

===

=====

===

5461.765 < 14300

La carga dinmica calculada es menor a la carga dinmica de rodamiento 6303,Tiene un valor C=14300N es satisfactorio

Codigo Rodamiento nm d(mm) D(mm) B(mm) valor de tabla(N) valor calculado

RVY21101 SKF-6305 25.0 62.0 17.0 23400.0 5542.28RVY21102 SKF-6303 17.0 47.0 14.0 14300.0 5461.77


63/105



EJE PION SELECCION DE RODAMIENTOS

SKF 6305


64/105


65/105


66/105


67/105


68/105


69/105


70/105


71/105


72/105


73/105


74/105


75/105


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Determinando Altura de la cuerda (Y)

pulg0.02032

0.3751.751.75

2

WDDy

2222

=

=

=

pulg0.0203y =

Profundidad del cuero en el eje (S)

pulg1.54220.18750.02031.752

HyDS ===

pulg1.5422S =

Profundidad del cuero en el cubo

pulg1.92220.0050.18750.02031.75T

C2

HyDT

=++=

++=

pulg1.9222T =


77/105


78/105


79/105



SELECCIN DE RETENES

PARA EL PRIMER EJE EN EL RODAMIENTO 6305


80/105


81/105


82/105


83/105


84/105


85/105


86/105


87/105


88/105


89/105


90/105


91/105


92/105

SECTION B-B

2

2

3

3

4

4

A

B

C

D

DRAWN

CHECKED

QA

MFG

APPROVED

M@rCk Dr 28/07/20

B

B

TAPA

8.601

13.0

78

8.2

20

4

4.3

09

7.9

06

2.4

41

n

1.8

50

n

4

.375

1.9

79

2.7

07

2.7

07

2.7

07

2.301

.086

2.6

48

1.9

88 .068

.631

.495

.250

1.0000

.3125

0

.31

25


93/105


94/105


95/105

2

2

3

3

4

4

A

B

C

D

DRAWN

CHECKED

QA

MFG

APPROVEDM@rCk Dr

M@rCk Dr 17/08/20

QTYITEM111213141516171829110111112113114115216

417118119120121122

123

124225126127

128

1329430

29

2

3

16 259

18

7

11

9

25

16

26

15

17

14

21

22

2330

13

10

28

19

1

6

24

27

12 8

ENSAMBLE REDUCTOR DE VELO

5

4

20


96/105


97/105

2

2

3

3

4

4

A

B

C

D

DRAWN

CHECKED

QA

MFG

APPROVED

M@rCk Dr

M@rCk Dr 17/08/20

29

2

3

16

25

9

18

7

11

9

17

14

21

22

2330

13

10

19

1

6

2412 8

ENSAMBLE REDUCTOR5

4

20


98/105



TABLAS DURABILIDAD EN HP


99/105




100/105




101/105




102/105


103/105




104/105




105/105


Documents

Tesis Final Mecanica