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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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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.shtml7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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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:
REDUCTOR DE VELOCIDAD
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.shtml7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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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.shtml7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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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.shtml7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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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
Numero de dientes 118
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
=
==
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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
Numero de dientes 21
Paso diametral 18 pulg
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
Numero de dientes 107
Paso diametral 18 pulg
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
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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.
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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
=
=
=
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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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REDUCTOR DE VELOCIDAD36
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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REDUCTOR DE VELOCIDAD44
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 =
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REDUCTOR DE VELOCIDAD57
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
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REDUCTOR DE VELOCIDAD
EJE PION SELECCION DE RODAMIENTOS
SKF 6305
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REDUCTOR DE VELOCIDAD71
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 =
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REDUCTOR DE VELOCIDAD
SELECCIN DE RETENES
PARA EL PRIMER EJE EN EL RODAMIENTO 6305
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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
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93/105
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94/105
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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
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
96/105
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
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REDUCTOR DE VELOCIDAD82
TABLAS DURABILIDAD EN HP
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
99/105
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REDUCTOR DE VELOCIDAD83
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
100/105
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REDUCTOR DE VELOCIDAD84
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
101/105
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniera Mecnica Y Elctrica UPA
REDUCTOR DE VELOCIDAD85
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
102/105
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
103/105
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniera Mecnica Y Elctrica UPA
REDUCTOR DE VELOCIDAD87
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
104/105
INSTITUTO POLITCNICO NACIONALEscuela Superior de Ingeniera Mecnica Y Elctrica UPA
REDUCTOR DE VELOCIDAD88
7/29/2019 Tesis Final Mecanica
105/105
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