caja reductora .docx

Velocidades de trabajo

Potencia de trabajoPot salida CR =91201,9703 W ( ec. 1 )Donde = eficiencia asumida de la caja reductora Para nuestro caso tomamos 0,96 teniendo en cuenta elementos de maquinas Karl Hienz Decker ( pag 473). El valor de la potencia de salida se obtiene en los calculos anteriores del subsistema de produccion.

Seleccionamos un motor electrico teniendo en cuenta al siguiente ecuacion. ( ec. 1.1 )

Donde 1,2 es un factor de seguridad El motor seleccionado sera el siguiente, del catalogo : Motores electricos trifasicos 50Hz y 60 Hz motores de aplicacin general con hierro fundido ABB.Con el valor de las RPM del motor (990 RPM) calculamos la relacin de transmisin para saber si tendremos un reductor o un multiplicador.

Primer eje Para el clculo del primer eje( eje de entrada ) tendremos un solo engranaje procederemos a calcular su dimetro mnimo.

Dnde:Momento torsor en servicio

Tensin de torsin admisible

Por la tabla 72 pgina 233 del Decker, para ejes de transmisin, el , del cual se toma, .

Donde:Potencia del motor .Velocidad angular del motor .Factor de servicio del motor=1,15.

T=975493,419 N * mm

Estimamos el dimetro primitivo del pin.

Procedemos a calcular el modulo del pin.

Donde:F = fuerza de transmisin en la pareja de engranajes

Carga de seguridad por flexin en la raz del diente

Segn Casillas pgina 172, seleccionamos el valor de C para aceros al carbono (0,4-0,5)% que est entre (2427)kgf/mm2. Escogiendo entonces se tiene:Calculando F..

Con este mdulo buscamos en la tabla 124 del decker un mdulo normalizado teniendo en cuenta que

Buscamos calcular el nmero de dientes donde el valor de = 20.

Angulo de los engranajes

Para el clculo se disponen los ejes a y para ello se toma y como lo muestra el casilla en la siguiente tabla de la pag190.

Como la relacin de transmisin es aproximadamente de 1:2 se toma y y al sumarlos nos dara el ngulo de los ejes igual a

116

Numero de dientes del segundo engranaje=Despejamos el valor de

Modulo frontal

Dimetro primitivo:

Altura de la cabeza del diente:

Altura del pie del diente: segn Decker

Dimetro del crculo de la cabeza.

Dimetro del crculo del pie

Angulo del engranaje Frontal.

Dimetro del circulo base.

Distancia entre centro.

Paso normal.

Paso Transversal.

Paso del engranaje.

Ancho del engranaje.

Segn decker Pg. 459 nos dice que para conseguir una marcha silenciosa generalmente se elige de modo que . Para as evitar tambin que el empuje axial sea demasiado grande.

Donde por ende el ancho del engranaje ser de 12,79mm y el cual para el diseo lo llevaremos a 20mm.

Donde por ende el ancho del engranaje ser de 32,318mm y el cual para el diseo lo llevaremos a 35mmClculo del recubrimiento del perfil

Clculos dinmicos

Fuerza perifrica normal.

Fuerza perifrica de trabajo.

Donde es elegido de la tabla125 del decker Pg. 465.

Fuerza especifica de carga.

Factor dinmico

Segn la tabla 128 del decker , para el tipo de fabricacin es Desbastado y acabado en una pasada. Segn la norma DIN 3963 con un error correctivo en la calidad de 7 a 6. Se selecciono 8

De la tabla 130 Pg. 476 del decker con calidad de 6 tenemos

y y

y y

Ahora

RESISTENCIA A LA ROTURA DEL PIE DEL DIENTEFuerza perifrica especifica.

Donde:

Factor de distribucin de la carga frontal.

En N/mm: Fuerza perifrica determinante en el crculo primitivo, por cada milmetro de ancho del diente;

En N/mm: Fuerza especfica de carga en el crculo primitivo;

Para determinar se toma de la tabla 127 del Decker con calidad 4, para y , entonces .

De la tabla 131 del Decker para una relacin de aparejamiento contra se obtiene que: (error admisible en engranaje).

De la tabla 132 con

, y , se tiene

Y ; entonces: Sustituyendo los valores se obtiene la fuerza perifrica especfica:

Esfuerzos de flexin.

Segn el decker, Pg. 478

Con un desplazamiento del perfil y siendo

Factores de forma del diente (tabla 133) del Decker se obtiene el nmero de dientes equivalentes.

Factor de carga parcial.

De la Pg. 478 de decker y para un ngulo mayor de > 300 hallo el valor de . Ahora sustituyendo valores tenemos que

SEGURIDAD CONTRA LA ROTURA POR FATIGA

Seguridad contra la rotura por fatiga en el pie del diente;En N/mm2: Resistencia a la fatiga por flexin del material de la rueda dentada, segn tabla 134 del Decker;

Factores de rugosidad para la calidad de la superficie de los flancos en el pie del diente. En flancos de dientes desbastados

Factor de entalladura. Se supondra

Las seguridades normales contra la rotura por fatiga son para engranajes de marcha permanente (que deben durar un tiempo indefinido); para engranajes temporales (que deben durar un tiempo limitado en servicio).Seleccin del material de los engranes 1 y 2De la tabla 134 de la pgina 481 del Decker se toma un acero para las ruedas dentadas con las siguientes especificaciones:

Acero de cementacin, segn DIN 17210: 17crn1Mo6 Dureza en el ncleo: 400HV10 Dureza en la superficie: 740 HV1 Resistencia a la presin de Hertz (): 1630 N/mm2 Resistencia a la fatiga para tensin en el pie del diente ():500 N/mm2 Resistencia esttica (): 1700 N/mm2

Sustituyendo los valores, tenemos que la seguridad contra la rotura por fatiga es:

Resistencia a la rotura de los flancos

Este clculo se realizar por la teora para los aparejamientos de rodadura, mediante la cual puede calcularse la presin mxima, es decir, la presin de Hertz.

Primero se debe calcular una fuerza perifrica especfica que viene dada por:Fuerza perifrica especifica

: Fuerza perifrica determinante en el crculo primitivo por cada milmetro de ancho de los dientes; En N/mm

: Fuerza de carga especfica en el crculo primitivo. En N/mm


De la tabla 135 del Decker para , y , se tiene:

Sustituyendo, se tiene:

Presin de Hertz

Donde:

En N/mm2: Presin de Hertz en el punto de rodadura C;En N/mm: Fuerza perifrica especfica;En mm: Dimetro del crculo primitivo de la rueda pequea (nunca tomar el de la rueda grande);Factor de forma de los flancos, segn la tabla 136 del Decker;En : Factor de material, segn tabla 137 del Decker;Factor de recubrimiento, segn la parte superior de la tabla 135 del Decker, pero no menor de 0,6.Segn la tabla 136 se toma Segn la tabla 137 se toma

Sustituyendo se obtiene:

Seguridad a la presin de Hertz

Seguridad contra formacin de picaduras

;

Seguridad existente contra la formacin de picaduras en el pin o en la rueda;

En N/mm2: Presin de rodadura permanente en los flancos de los dientes, segn tabla 134 del Decker;

Factores de rugosidad para la calidad de la superficie de los flancos de los dientes. En flancos de dientes desbastados

Factor del lubricante que, cuando la lubricacin es correcta, se toma Sustituyendo los valores obtenidos, nos queda:

Las seguridades que se toman generalmente contra la formacin de picaduras son: en el caso de engranajes de marcha permanente para y para , porque, para , la presin de Hertz puede llegar a ser mayor fuera del punto de rodadura que en ste. En el caso de engranajes de marcha temporal, es .

FUERZA EN LOS ENGRANAJES 1-2

Fuerza perifrica

; Donde tabla 125 del Decker

Fuerza axial

Fuerza Radial

Clculo del peso aproximado de del engrane 1 y 2

Para el engrane 1 se tiene:

Entonces, suponiendo

Para el Engrane 2 se tiene:


Segunda etapa engranajes 3 y 4 Para realizar los clculos de los engranajes 3 y 4 necesitamos la potencia y el torque del eje en el que estn (eje 2) para eso calculamos la potencia de este eje y su torque, para ello asumimos una eficiencia de 0,98.Pot Eje 2 = 132 KW *0,98=129,36 KW

T eje 2 =2029,415 N mProcedemos a calcular el dimetro mnimo del eje

Donde:Momento torsor en servicio


Por la tabla 72 pgina 233 del Decker, para ejes de transmisin, el , del cual se toma,.

56,92*1,2=68,31 mmVelocidad perifrica en el dimetro primitivo

Clculo del mdulo

Donde:

Carga de seguridad por flexin en la raz del diente

Segn Casillas pgina 172, seleccionamos el valor de C para aceros al carbono (0,4-0,5)% que est entre (2427)kgf/mm2. Escogiendo entonces se tienen Presin o esfuerzo tangencial para el diente en kgf

De la tabla 124 del Decker (series de mdulos, en mm, segn DIN 780), se escoge un mdulo de serie 1 normalizado de:

Se usara un ngulo de presin de 200 para disear las siguientes etapas , segn el Decker, Pg. 444 de este ngulo se desprende que existe un nmero mnimo de dientes limite teoricote las ruedas dentada para

Segn el Decker el ngulo de inclinacin est en el rango de para el diseo se utilizara 15

Dientes para el diseo tomare 25 dientes

Con velocidad de ha de tener un numero de diente segn la tabla 126 del decker ; para la rueda 3 tomamos

Nmero de dientes del engranaje 3

(Este valor se debe a que el eje 2 ya posee una de las velocidades de trabajo de la maquina pulverizadora por lo tanto cuando el sistema de cambio sincrnico se acople a este engranaje va a tener la misma velocidad)

Modulo frontal

CALCULOS GEOMETRICOScomo es sabido los dos engranajes mantienen la misma velocidad, por lo tanto las caractersticas geomtricas del tercer engranaje van a ser las mismas que las del segundo engranaje.

Dimetro primitivo:




Dimetro del crculo de pie




Paso normal.

Paso Transversal.

Paso del engranaje.



Donde por ende el ancho del engranaje ser de el cual para el diseo lo llevaremos a 37mm.

Clculo del recubrimiento del perfil

Clculos dinmicos engranajes 3 y 4



Donde es elegido de la tabla125 del decker Pg. 465.

Fuerza especifica de carga.

Factor dinmico

Segn la tabla 128 del decker , para el tipo de fabricacin es el mecanizado fino. Segn la norma DIN 3963 con un error correctivo en la calidad de 9 a 8. Se selecciona 8 De la tabla 130 Pg. 476 del decker con calidad de 8 tenemos

y y

Ahora

Fuerza especifica de carga

RESISTENCIA A LA ROTURA DEL PIE DEL DIENTE

Fuerza perifrica especifica.

Donde:






De la tabla 132 con

, y , se tiene

Y ; entonces:

Sustituyendo los valores se obtiene la fuerza perifrica especfica:



Factores de forma del diente (tabla 133) del Decker se obtiene el nmero de dientes equivalentes


De la Pg. 478 de decker y para un ngulo , hallo el valor de .

Ahora sustituyendo valores tenemos que

=


Seguridad contra la rotura por fatiga en el pie del diente;

En N/mm2: Resistencia a la fatiga por flexin del material de la rueda dentada, segn tabla 134 del Decker;


Factor de entalladura. Se asumira

Las seguridades normales contra la rotura por fatiga son para engranajes de marcha permanente (que deben durar un tiempo indefinido); para engranajes temporales (que deben durar un tiempo limitado en servicio).

Seleccin del material de los engranes 3 y 4

De la tabla 134 de la pgina 481 del Decker se toma un acero para las ruedas dentadas con las siguientes especificaciones:



Resistencia a la rotura de los flancosEste clculo se realizar por la teora para los aparejamientos de rodadura, mediante la cual puede calcularse la presin mxima, es decir, la presin de Hertz.Primero se debe calcular una fuerza perifrica especfica que viene dada por:Fuerza perifrica especifica






Presin de Hertz

Donde:

En N/mm2: Presin de Hertz en el punto de rodadura C;En N/mm: Fuerza perifrica especfica;En mm: Dimetro del crculo primitivo de la rueda pequea (nunca tomar el de la rueda grande);Factor de forma de los flancos, segn la tabla 136 del Decker;En : Factor de material, segn tabla 137 del Decker;Factor de recubrimiento, segn la parte superior de la tabla 135 del Decker, pero no menor de 0,6.Segn la tabla 136 se toma Segn la tabla 137 se toma







Factor del lubricante que, cuando la lubricacin es correcta, se toma Sustituyendo los valores obtenidos, nos queda:


Fuerza perifrica


Fuerza axial

Fuerza Radial

Clculo del peso aproximado de del engrane 3 y 4Para el engrane 3 se tiene:


Calculo de los engranajes 5 y 6

debe calcular el dimetro mnimo del eje a torsin. Segn Decker en la pgina 233, se tiene:

Donde:Momento torsor en servicio


Por la tabla 72 pgina 233 del Decker, para ejes de transmisin, el , del cual se toma, .

Torque del motor:Teje2 = 2029,415 N m

,

Velocidad perifrica en el dimetro primitivo

, Segn la norma Din 114

,

Se usara un ngulo de presin de 200 para disear las siguientes etapas , segn el Decker, Pg. 444 de este ngulo se desprende que existe un nmero mnimo de dientes limite teoricote las ruedas dentada para

Segn el Decker el ngulo de inclinacin est en el rango de para el diseo se utilizara 15

Dientes pero para motivos de diseo y tener una distancia entre centros de las etapas 2 y 3 iguales tomaremos 18 como nuestro nmero de dientes

Con velocidad de ha de tener un numero de diente segn la tabla 126 del decker Y tambin elegimos un numero de dientes Z6 = 25 dientes y asumiremos un mdulo de 3,5Entonces, realizando los clculos pertinentes, se tiene:

Paso normal.

Verificamos que la relacin de transmisin permanezca igual o aproximada a la original:

Teniendo ya el nmero de dientes de cada engranaje, y su respectivo mdulo, se procede a calcular los dimetros primitivos de estos para luego verificar que la distancia entre centros permanece igual o aproximadamente igual:Dimetros primitivos

Sabemos que:

Esto nos indica que la aproximacin no es exacta y, por ende, se debe realizar el clculo del desplazamiento de perfil para ambos engranes logrando as no modificar la distancia entre centros.Se tiene tambin un factor para incrementar la distancia entre centros:

Luego se calcula el ngulo de trabajo:

Clculo de la funcin involuta:

Para el ngulo de trabajo ser:

Entonces, el desplazamiento del perfil ser:

En conclusin, con un desplazamiento de perfil , se puede empezar a realizar los clculos de geometra y de fuerzas en los engranajes, ya que se asegur la distancia entre centros y la misma relacin de transmisin para lograr as la velocidad de salida deseada.

Modulo frontal

CALCULOS GEOMETRICOS




,

,

Dimetro del crculo del pies

,

,




Nota : como vemos los clculos nos arrojan que la distancia entre centros tanto de esta etapa como la de la etapa anterior son iguales.

Paso Transversal.

Paso del engranaje.



donde por ende el ancho del engranaje ser de 66,766mm y el cual para el diseo lo llevaremos a 43 mm.

Clculo del recubrimiento del perfil

CALCULOS RESISTIVOS DE LAS RUEDAS DENTADAS 5 Y 6



Donde es elegido de la tabla125 del decker Pg. 465.Fuerza especifica de carga.

Factor dinmico

Segn la tabla 128 del decker , para el tipo de fabricacin es el mecanizado fino. Segn la norma DIN 3963 con un error correctivo en la calidad de 9 a 8. Se selecciono 8

De la tabla 130 Pg. 476 del decker con calidad de 4 tenemos

y y

Ahora

Fuerza especifica de carga

RESISTENCIA A LA ROTURA DEL PIE DEL DIENTEFuerza perifrica especifica.

Donde:






De la tabla 132 con

, y , se tiene

Y ; entonces:

Sustituyendo los valores se obtiene la fuerza perifrica especfica:


Segn el decker, Pg. 478

;


factores de forma del diente ( tabla 133) del Decker se obtiene el nmero de dientes equivalentes


De la Pg. 478 de decker y para un ngulo , hallo el valor de . Ahora sustituyendo valores tenemos que


Seguridad contra la rotura por fatiga en el pie del diente;

En N/mm2: Resistencia a la fatiga por flexin del material de la rueda dentada, segn tabla 134 del Decker;


Factor de entalladura. Supondr

Las seguridades normales contra la rotura por fatiga son para engranajes de marcha permanente (que deben durar un tiempo indefinido); para engranajes temporales (que deben durar un tiempo limitado en servicio).Seleccin del material de los engranes 5 y 6

De la tabla 134 de la pgina 481 del Decker se toma un acero para las ruedas dentadas con las siguientes especificaciones:



Resistencia a la rotura de los flancosEste clculo se realizar por la teora para los aparejamientos de rodadura, mediante la cual puede calcularse la presin mxima, es decir, la presin de Hertz.

Primero se debe calcular una fuerza perifrica especfica que viene dada por:Fuerza perifrica especifica






Presin de Hertz

Donde:

En N/mm2: Presin de Hertz en el punto de rodadura C;En N/mm: Fuerza perifrica especfica;En mm: Dimetro del crculo primitivo de la rueda pequea (nunca tomar el de la rueda grande);Factor de forma de los flancos, segn la tabla 136 del Decker;En : Factor de material, segn tabla 137 del Decker;Factor de recubrimiento, segn la parte superior de la tabla 135 del Decker, pero no menor de 0,6.

Segn la tabla 136 se toma Segn la tabla 137 se toma


,



;




Factor del lubricante que, cuando la lubricacin es correcta, se toma

Sustituyendo los valores obtenidos, nos queda:

Las seguridades que se toman generalmente contra la formacin de picaduras son: en el caso de engranajes de marcha permanente para y para , porque, para , la presin de Hertz puede llegar a ser mayor fuera del punto de rodadura que en ste. En el caso de engranajes de marcha temporal, es .


Fuerza perifrica


Fuerza axial

Fuerza Radial

Clculo del peso aproximado de del engrane 5 y 6

Para el engrane 5 se tiene:


Para el Engrane 6 se tiene:


Clculo del eje 1 o eje de entrada

Diagrama tridimensional de las fuerzas en el eje 1.80mm

320mm

RCYFa1Fr1Yx ZP1RAZRCZRAYBAC

Calculo de las reacciones. Plano X-Z

Diagrama de fuerzas

Momento flector

Momento torsor 975493,419 Nmm

Clculo de las reacciones. Plano x-y

Diagrama de fuerzas

Momento flector

Momento flector mximo

Reacciones resultante

CLCULO DE LAS DEFLEXIONES EN EL EJE IAnlisis en el plano x-z

BF

F

CFAF

Dnde:

Anlisis en el plano x-z

FtCFAFBF

Donde:

La deflexin mxima en el eje 1 ser:

De acuerdo al Decker, la deflexin producida por el esfuerzo debe ser:

Lo cual nos indica que cumple con la condicin.

Clculo de la velocidad crtica en el eje i

Segn Decker pgina 245 para un eje sometido a flexin:;Donde:

Coeficiente de apoyo

Gravedad

Flecha mxima

Y sabemos que este eje gira a la velocidad nominal del motor que es .

Se cumple con esta condicin.

La velocidad crtica a torsin ser:

Donde:

Rigidez elstica

Momento de inercia a torsin

Clculo de resistencia a la deformacin por torsin

Del Decker pgina 243, el ngulo de torsin es:

Se debe cumplir que

Siendo

cumple!Clculo por carga esttica (von misses)

El eje se fabricar con el mismo material que el engrane, ya que se supone que el engranaje se fabrique sobre el eje.

Propiedades del material AISI 4130:

Por la tabla 1.2 del Faires se toma

CLCULO POR FATIGASegn la ecuacin de Goodman:

Factor de seguridad (Mtodo de Pugsley)

Resistencia a la fatiga

Lmite a la fatiga

Factor de superficie.

Factor de tamao.

Factor de temperatura.

Concentracin de esfuerzos.

Se toma 5,5 cm ya que garantiza que no habr fallas ni por fatiga ni por esttica.Clculo de rodamientos del eje I

Para este diseo se tiene que la caja reductora estar sometida a cargas combinadas, ya que los engranajes helicoidales presentan tanto cargas axiales como cargas radiales. Para estos casos el catlogo general SKF recomienda el uso de los Rodamientos de Rodillo a Rtula.

Sus caractersticas son:

1. Gran capacidad de soportar cargas combinadas y cargas axiales grandes.2. Son autoalineables y por lo tanto insensible a los errores de alineacin del eje con respecto al alojamiento.

Se debe acotar que se utilizara este tipo de rodamiento en los 3 ejes.

Para el eje 1

Determinacin de las reacciones.

Del catlogo general de SKF se tiene que para un dimetro del eje (apoyo de los rodamientos) se obtienen las siguientes caractersticas:

Designacin Rodamiento agujero cilndrico 22308CC Dimetro mayor Ancho del rodamiento Capacidad carga dinmica Capacidad carga esttica Carga lmite de fatiga Velocidad nominal. Lubricacin con aceite Masa Factor de carga

Carga dinmica equivalente.

para

Este valor se compara con y y se nota que es mucho menor, por tanto, es adecuado

Clculo de la vida del rodamiento en horas del SKF

De la pgina 40 se tiene:

Donde:

Factor de ajuste de la vida, por fiabilidad. Para un 97% de fiabilidad (segn tabla 6 pgina 35) se tiene .

Factor de ajuste de la vida basado en la nueva teora de la vida.

Exponente de la frmula

Clculo del con lubricacin de aceite

Del diagrama 1

Se escoge una clase de aceite ISO VG22 de la tabla 7 pgina 38, con una viscosidad cinemtica a 40C de .

Factor de ajuste

Del diagrama 5 para y tenemos que

Entonces:

Clculo del eje 2Diagrama tridimensional de las fuerzas en el eje 2.100mm

80mm100mm150mm

En este eje entre los puntos C y D se encuentra el sincrnico.CREYP2Fr2Yx ZP3RAZREZRAYA EDFr3Ft6Fr6P6P2BFa2Ft2

Calculo de las reacciones. Plano X-Z

2029,415 Nm

0kgmm

Diagrama de fuerzas

Diagrama de momento flector

Clculo de las reacciones. Plano x-y


El momento flector mximo se produce en la seccin crtica B.

Clculo de la velocidad crtica en el eje i

Segn Decker pgina 245 para un eje sometido a flexin:

;Donde:


Gravedad

Flecha mxima

Y sabemos que este eje gira a la velocidad .

Se cumple con esta condicin.La velocidad crtica a torsin ser:

Donde:

Rigidez elstica




Se debe cumplir que

Siendo

cumple!

Clculo por carga esttica (von misses)

El eje se fabricar con el mismo material que los engranaje, ya que se supone que lo mismo se fabrique sobre el eje.Propiedades del material AISI 4130:


CLCULO POR FATIGA

Segn la ecuacin de Goodman:



Lmite a la fatiga


Factor de tamao.



Se toma 52cm ya que garantiza que no habr fallas ni por fatiga ni por esttica.Clculo de rodamientos del eje 2

Para este diseo tambin estar sometida a cargas combinadas, ya que los engranajes helicoidales presentan tanto cargas axiales como cargas radiales. Para estos casos el catlogo general SKF recomienda el uso de los Rodamientos de Rodillo a Rtula.



Se debe acotar que se utilizara este tipo de rodamiento en los 3 ejes.Para el eje 2

Determinacin de las reacciones.


Designacin Rodamiento agujero cilndrico 22309CCK Dimetro mayor Ancho del rodamiento Capacidad carga dinmica Capacidad carga esttica Carga lmite de fatiga Velocidad nominal. Lubricacin con aceite Masa Factor de carga


para

Este valor se compara con y y se nota que es mucho menor, por tanto, es adecuadoClculo de la vida del rodamiento en horas del SKF


Dnde:





Del diagrama 1


Factor de ajuste


Entonces:

Clculo del eje 3 . 100mm100mm

230mm

ABCDEngrane 4Engrane 6

Diagrama tridimensional de las fuerzas en el eje 1.BRDYFt4Ft6Fr6Yx ZP6RAZRDZRAYCAP4DFr4

,,,

,,,

Diagramas de esfuerzos cortantes, momentos flectores y torsores. Plano x-z

Diagramas de esfuerzos cortantes, momentos flectores y torsores. Plano x-y

Reacciones resultante

Clculo de la velocidad crtica en el eje III


;Donde:


Gravedad

Flecha mxima

Y sabemos que este eje gira a la velocidad de 400Rpm en la mnima reduccin y a 100Rpm en la mxima



Donde:

Rigidez elstica




Se debe cumplir que

Siendo

cumple!Clculo por carga esttica (von misses)




CLCULO POR FATIGA




Lmite a la fatiga


Factor de tamao.



Se toma 69 ya que garantiza que no habr falla ni por fatiga ni por esttica.

Clculo de rodamientos del eje IIIPara este diseo se tiene que la caja reductora estar sometida a cargas combinadas, ya que los engranajes helicoidales presentan tanto cargas axiales como cargas radiales. Para estos casos el catlogo general SKF recomienda el uso de los Rodamientos de Rodillo a Rtula.Sus caractersticas son:


Se debe acotar que se utilizara este tipo de rodamiento en los 3 ejes.Para el eje IIIDeterminacin de las reacciones.




para




Donde:





Del diagrama 1


Factor de ajuste

Del diagrama 5 para y tenemos que Entonces:

Clculo del eje 3

Este eje es el que permitir el sistema de cambio sincrnico. 100mm100mm

Diagrama tridimensional de las fuerzas en el eje 1.230mm

ABCDEngrane 4Engrane 6

BRDYFt4Ft6Fr6Yx ZP6RAZRDZRAYCAP4DFr4

,,,

Diagramas de esfuerzos cortantes, momentos flectores y torsores. Plano x-z

Diagramas de esfuerzos cortantes, momentos flectores y torsores. Plano x-y


El momento flector mximo se produce en la seccin crtica B.

Reacciones resultant3

Clculo de la velocidad crtica en el eje III


;Donde:


Gravedad

Flecha mxima

Y sabemos que este eje gira a la velocidad de 400Rpm en la mnima reduccin y a 100Rpm en la mxima



Donde:

Rigidez elstica




Se debe cumplir que

Siendo

cumple!

Clculo por carga esttica (von misses)




CLCULO POR FATIGA




Lmite a la fatiga


Factor de tamao.



Se toma 69 ya que garantiza que no habr falla ni por fatiga ni por esttica.Clculo de rodamientos del eje III

Para este diseo se tiene que la caja reductora estar sometida a cargas combinadas, ya que los engranajes helicoidales presentan tanto cargas axiales como cargas radiales. Para estos casos el catlogo general SKF recomienda el uso de los Rodamientos de Rodillo a Rtula.



Se debe acotar que se utilizara este tipo de rodamiento en los 3 ejes.

Para el eje 1IIDeterminacin de las reacciones.




para




Donde:





Del diagrama 1


Factor de ajuste


Entonces:

DISEO DEL SISTEMA DE CAMBIO DE VELOCIDADES

El sistema de cambio de la caja es sincronico por lo tanto se realizaran los cal clculos pertenecientes.

Se asumen los siguientes datos:

Dimetro de la manivela : Paso: 134mm

Para el estudio se tomara la palanca como una viga empotrada con una carga en el extremo que es igual a la fuerza que puede aplicar una persona que es : 29kgf aproximadamente.

Clculo del eje de la palanca.

Se selecciona un acero AISI 1020 con:

455,837kgcm43,5kgf43,5kgf

Si asumimos un factor de seguridad de de 2,5

Se selecciona

DISEO DEL EJE DE LA MANIVELA.

Del atlas de mquina pgina 180, se escoge un eje corto con bola caso I con las siguientes dimensiones:

Seleccin del material

De la tabla AT-7 del Faires se selecciona un acero AISI-1020 con .Para calcular el momento torsor se utiliza la fuerza axial ya asumida para accionar la palanca, que es aproximadamente 150kg.

Para calcular R se tiene:

, asumiendo que el ngulo de la palanca es aproximadamente .

Entonces:

El esfuerzo de torsin vendr dado:

El factor de seguridad ser:

Lo que demuestra que el eje ser capaz de soportar el torque y no fallar.

Dimensiones del sincrnico para realizar el cambio

El sincrnico para realizar los cambios tendr la siguiente disposicin donde se puede apreciar que las piezas A y B van unidas tanto a los engranajes y permiten que al momento de realizar el anclaje entre el sincrnico con el engranaje perteneciente este tenga la misma velocidad y se acople con facilidad, permitiendo as su acople a la velocidad deseada. Sern del mismo material que el eje, el sincrnico tendr una anchura de 40 mm y los aditamentos a los engranajes de 10 cm.SincrnicoBA

DISEO DE LA BIELA DE CONEXIN CON EL BLOQUE MOVIL.

30202610

Se selecciona un hierro dulce como material.

Factor de seguridad.

RESORTE PARA EL DISPOSITIVO DE FIJACION DE LA MANIVELA

El material a utilizar es alambre de grado musical con acero conformado con por ser apto para varias aplicaciones.

Dimetro medio del resorte: 10mmLongitud del resorte : 180mmDimetro del alambre : 1mmNmero de espiras : 9

MANGO DE PALANCA

El uso de un mango para palanca resulta conveniente por razones de ergonoma y para facilitar la aplicacin del esfuerzo que realiza el operador sobre la mquina para el cambio de velocidad.

Del Atlas de Mquinas se tiene que la manivela esfrica segn GOST 3055-45 resulta conveniente para la aplicacin de cambio de velocidad.

El mango tiene la siguiente forma:

Se va elegir el mango tipo B, ya que proporciona un ngulo de 20, evitando posible contacto con la pared de la carcasa y facilita la maniobrabilidad del operario.

Debido a que se produce una fuerza axial es necesario fijar la palanca. Se puede utilizar como sistema uno muy parecido al cabezal divisor de la fresadora. Se ve como se muestra en la figura.

CLCULO DE LA CARCAZA DE LA CAJA REDUCTORA

Consideraciones del diseo

1. Si la caja de los engranajes se calienta en exceso, la pelcula lubricante se puede adelgazar mucho y cortarse dando lugar a que se establezca el contacto directo entre las superficies. Cuando esto ocurre el rozamiento aumenta, se genera ms calor y se produce una serie abrasin.2. La cantidad de calor que disipa la caja por conversin y radiacin depende de los factores siguientes: el rea de la caja, la diferencia de temperatura entre la caja y el ambiente, y la transmitancia o coeficiente de transferencia de calor.3. La mxima temperatura del lubricante no debe exceder, en l posible, de 88C, o bien 190F.

Clculo y diseo

Para dimensionar la carcasa se usarn las ecuaciones establecidas en el Atlas de Mquinas (hoja 144) tabla 1 (relacin de medidas de los elementos del cuerpo y tapas de un reductor) en mm.

Tipo de reductor: De doble transmisin. Espesor de pared del cuerpo del reductor de una transmisin

Distancia entre centros

Para este tipo de reductor el espesor no debe ser menor de 8mm, por lo tanto el espesor dado cumple con esa condicin.

Espesor de pared de la tapa del reductor

Para este tipo de reductor el espesor no debe ser menor de 8mm, por lo tanto el espesor dado cumple con esa condicin.

Espesor del borde superior del cuerpo

Espesor del borde inferior del cuerpo

Anchura del bordeDe la tabla 5 (medidas de anchura del borde k distancias del eje de perno a la pared del cuerpo C, dimetros de agujeros para pernos d, radio para cantos r (mm)).

Entonces, para pernos de rosca M24 se tiene:

Espesor del borde de la tapa

Dimetro del perno de fijacin

De la tabla 6 (medida de los pernos de fijacin de los reductores en mm) para un reductor de doble transmisin con se tiene que y deben usarse 8 pernos.

Dimetro de pernos fijadores de tapa y cuerpo

Radio para cantos

De la tabla 5 para pernos M24, el radio es:

Anchura de superficie de apoyo del borde inferior

Espesor del nervio del cuerpo

Juego mnimo entre rueda y cuerpo

Material de la carcasa

De la tabla AT-6 del Faires se escoge un hierro fundido nodular con tratamiento trmico, con las siguientes propiedades:

CAPACIDAD TRMICA DE LA CARCASAEl calor que debe ser disipado en una caja de engranajes a la prdida debido al rozamiento, la cual se toma a su vez igual a la potencia de entrada en HP, as tenemos:

Donde:

Calor que debe ser disipado por la carga.

Eficiencia del reductor

Potencia de entrada

Entonces:

La cantidad de calor que disipa la carcasa de la caja reductora, depende de varios factores:

Coeficiente de transmisin de calor La diferencia de temperatura entre la caja y el ambiente El rea de la caja .

Esta cantidad de calor que realmente disipa la caja por conveccin y radiacin est dad por:

Para el clculo del rea de la caja se usar el mtodo del Faires (pg. 562) para reductores de tornillo sin fin de servicio pesado segn AGMA y viene dada por:

, siendo C la distancia total entre centros.

De la figura AF21 del Faires, tenemos la transmitancia para una caja de engranajes con

Ahora, la temperatura del lugar de trabajo se considerar como , y la temperatura mxima de la caja reductora (aceite) ser de ,

Sustituyendo los valores se tiene:

Para una eficiente disipacin de calor se debe cumplir que , entonces tenemos que se satisface tal condicin.

CLCULO DE LOS PERNOS DE ANCLAJE

Los pernos de anclaje tienen un dimetro de 24mm, estn sometidos a esfuerzos de traccin y su designacin es:

(Se deben usar 8 pernos)

Con paso fino, segn UNF:

rea de esfuerzo de tensin:

rea del dimetro menor:

Seleccin del material

Segn tabla AT-7 Faires se selecciona un acero AISI 3150, por su aplicacin, con las siguientes propiedades:

Resistencia a la traccin

Con ; se tiene,

Entonces:

SISTEMA DE LUBRICACIN DE LA CAJA REDUCTORA

La lubricacin del sistema de caja reductora es importante porque de esta depende el buen funcionamiento de la mquina, as como la vida de la misma.

Con una adecuada lubricacin se logra:

Reducir el desgaste de los flancos de los engranajes. Reducir el roce. Disipar calor generado por el roce.

Los parmetros numricos que permiten determinar las condiciones de lubricacin del reductor son la velocidad perifrica del engranaje de mayor velocidad de giro, en este caso se toma la velocidad del eje I:

De la pgina 474 del Decker tabla 129 (orientacin para conocer la viscosidad cinemtica del aceite de lubricacin y del tipo de lubricacin de engranaje de ruedas dentadas), se tiene que:

Para una velocidad de

La viscosidad cinemtica ser desde:

Tipo de lubricacin:Lubricacin por inyeccin, el aceite se inyecta mediante una bomba en forma de chorro ancho, casi siempre radialmente.Seleccin de acoples:

Se selecciona un acople tipo flexible PARA- FLEX con las siguientes caractersticas:Factor de servicio para tipo de maquina:

De la tabla 2 1,5Potencia nominal del motor : 24HPVelocidad nominal: 1180 RPMDe la tabla 4 se selecciona el tipo de acople: P320Especificaciones Velocidad 1000RPM- 1850RPM Tipo estndar : X Tamao 320Para las dimensiones del acople ver la Pg. 70-10 del catalogo PARA FLEX.

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