22
CÁTEDRA DE DISEÑO Y PROYECTO MECÁNICO I - NOTAS DIDÁCTICAS DE LA CÁTEDRA 1 CAJA REDUCTORA CON ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS RELACIONES GEOMÉTRICAS: d 2 D D a 2 D D p z D m z p D p i p s - = + = π = = = π ( 29 s / m 10 60 n D v n n z z D D i 3 tangencial 2 1 1 2 1 2 × π = = = = n n max s e n t p t t t N 2 k N N f N N cos F F D M 2 F n N 716200 M = = = α = = = FALLAS DE LOS ENGRANAJES: 1. Rotura de diente: Diente mas robusto, mas m y/o b Material mas resistente 2. Falla de flanco por desgaste, marcado o picado: presión específica elevada, dureza insuficiente Aumentar diámetro primitivo Aumentar el ancho CALIDADES: Estas de finen la tolerancia, o sea la precisión.

Diseño cajas reductoras

  • Upload
    gabobrk

  • View
    36

  • Download
    6

Embed Size (px)

Citation preview

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    1

    CAJA REDUCTORA CON ENGRANAJES DE DIENTES RECTOS

    RELACIONES GEOMTRICAS:

    d2DDa2DD

    pz

    Dm

    zpD

    pi

    ps

    =

    +=pi

    ==

    =pi

    ( )s/m1060

    nDv

    n

    n

    z

    z

    DDi

    3tangencial

    2

    1

    1

    2

    1

    2

    pi=

    ===

    nnmax

    sen

    t

    p

    tt

    t

    N2kNNfNN

    cosFFDM2F

    n

    N716200M

    ==

    =

    =

    =

    =

    FALLAS DE LOS ENGRANAJES:

    1. Rotura de diente: Diente mas robusto, mas m y/o b Material mas resistente

    2. Falla de flanco por desgaste, marcado o picado: presin especfica elevada, dureza insuficiente Aumentar dimetro primitivo Aumentar el ancho

    CALIDADES:

    Estas de finen la tolerancia, o sea la precisin.

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    2

    Calidad I: dentado de precisin, velocidad perifrica > 16 m/s Calidad II: dentado corriente, velocidad perifrica entre 4 y 16 m/s

    LUBRICACIN:

    De acuerdo a la carga mxima lineal sobre el diente F/b, es el tipo de lubricante. Aceite mineral hasta 10 kg/mm Aceite mineral c/aditivos de 10 a 20 kg/mm Aceite de extrema presin > 20 kg/mm

    Segn la velocidad perifrica: Hasta 6 m/s por salpicado De 6 a 16 m/s por salpicado o forzado Mas de 16 m/s forzado (aleteado para refrigeracin)

    MATERIALES

    Orden Material R 0,2 Dureza adm Observaciones A A 1045 N 60 34 HB 175 9,5 B A 1045 60 34 HB 560 9,5 Templado p/ llama o induccin C A 4130 N 65 50 HB 180 14 D A 4130 T590 95-100 80-95 HB 248 22,2 Templado y revenido E A 4140 T650 95-110 80-95 HB 248 22,2 Templado y revenido antes tallado F A 4340 T650 105-123 87-105 HB 260 24,2 Templado y revenido antes tallado G A 8620 T200 120 95 Rc 36-41 26,4 Para cementado H FG G 4000 (121) 28 HB 207 6,5 I FN C100-70-03 70 49 HB 250 14

    Coeficientes de seguridad a0 = 1,8, C1 = 2 x 1,8 = 3,6 y para piezas fundidas C2 = 1,2 x 3,6 = 4,3

    Combinaciones:

    Pin Rueda A A-C-H B B E D-E-H-I F F-I G G

    ANCHO DEL DENTADO:

    Se define como b = C.m, el coeficiente C depende de la calidad del dentado. Para Calidad I, C = 16 y para Calidad II, C = 12,5. Se recomienda que para pin de engranaje rectos, b< D1/2

    ENGRANAJES CILNDRICOS RECTOS:

    Se usan para velocidades perifricas < 5 m/s e imax< 6

    NMERO MNIMO DE DIENTES DEL PIN

    Para = 20, Z1 = 17, pero de acuerdo la dureza del material y una buena duracin el nmero de dientes es de 19, se prefiere 25.

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    3

    RESISTENCIA MECNICA DEL DENTADO:

    La capacidad resistente del dentado est dada por:

    '

    tvadme Ff..b.m.YF = (del momento mximo)

    Y es el factor de forma que depende del ngulo de presin y del nmero de dientes fv es el factor velocidad, que es funcin de la calidad, de la velocidad perifrica.

    Para Calidad I v6,5

    6,5fv+

    =

    Para Calidad II v6

    6fv+

    =

    Factor de forma: para ngulo de presin de 20 Z 16 18 20 22 26 30 38 50 75 100 150 Y 0,296 0,308 0,321 0,330 0,346 0,359 0,384 0,410 0,434 0,447 0,460

    Si se reemplaza b = m.C, queda:

    vadm

    '

    t

    f.C.YF

    m

    = que puede darnos una primera aproximacin del mdulo

    RESISTENCIA AL DESGASTE

    Est dada por:

    tzv21d Fk.f.f.b.DF = (del momento nominal)

    fz es el factor de relacin 2/(1+1/i) k coeficiente de resistencia al desgaste, depende del material

    Combinacin Pin HB Rueda HB K (kg/mm2) A - A 175 175 0,039 A - C 175 180 0,041 A - H 175 207 0,071 B - B 560 560 0,370 E - D 248 248 0,089 E - E 248 248 0,089 E - H 248 207 0,119 E - I 248 250 0,126 F - F 260 260 0,102 F - I 260 250 0,150

    G - G 600 600 0,640

    CARGAS SOBRE LOS EJES

    Se debe considerar la carga normal y radial descompuestas a partir de la fuerza tangencial, afectndola del factor de servicio y del factor dinmico, que es la inversa del factor de velocidad (1/fv)

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    4

    EJEMPLO: Predimensionar una caja reductora con los siguientes datos:

    Datos: Ne = 15 CV n1 = 960 rpm i = 1:2,5 = 20

    Accionamiento con motor elctrico con ms de 10 arranques por hora, sin golpes

    CV5,37275,18kNNCV75,1825,115fNN

    nmax

    sen

    ===

    === 5,27976

    9605,37716200

    n

    N716200Mt === kgmm

    Primera aproximacin: partimos de un eje de A-1045 por lo tanto el dimetro mnimo ser:

    25,33960

    5,3798n

    N98d 33e === mm, adoptamos 35 mm y a partir de este prediseamos

    el eje, adoptando para el pin los siguientes valores:

    D1 = 100 mm z1 = 24 dientes z2 = 60 dientes D2 = 250 mm Material: se adopta en principio hacer la rueda y el pin con (E) A-4140 admE = 22,2 kg/mm2 y k = 0,089

    5,559100

    5,279762DM2F

    1

    t't =

    == kg ; 5

    60000960100

    60000nD

    v 11 =pi

    =

    pi= m/s Calidad II C=12,5

    545,056

    6v6

    6fv =+=

    += ; interpolando 338,0Y =

    43,3545,02,225,12338,0

    5,559fCY

    Fm

    vadm

    '

    t=

    =

    = se adopta este valor

    Verificacin: b = C x m = 12,5 x 4 = 50 mm debiendo cumplirse 50

    2Db 1 = , verifica

    kg5,559kg9,817545,02,22504338,0Fe >== verifica

    ( ) ( ) 428,15,2/112

    i/112fz =+

    =

    +=

    kg75,2792

    5,5592Fkg3,346089,0428,1545,050100kffbDF

    '

    tzv21d ==>=== verifica

    Carga sobre los rodamientos:

    - Por el tren de engranaje:

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    5

    3,13988960

    75,18716200Mt == kgmm

    8,279100

    3,139882DM2F

    1

    tt =

    == kg ; ( ) ( ) 833,1

    656

    6v6k =+=+= (factor dinmico)

    1,6418,279833,125,1FkfF t's === kg

    - Por cargas transversales

    Accionado por acople directo 75,30960

    75,18220n

    N220T n === kg

    Verificacin del eje:

    El eje debe ser verificado a las cargas mximas. El momento flector se calcular a partir de las cargas:

    - Por el tren de engranaje:

    5,559100

    5,279762DM2F

    1

    t't =

    ==

    - Por cargas transversales:

    Acoplamiento 5,43960

    5,37220

    n

    N220T max === kg

    Si la distancia entre apoyos es de 0,7 D2 = 0,7 x 250 = 175 mm y la rueda est a la mitad, adems la carga transversal se ubica a 2,5 x de = 2,5 x 35 = 87,5 mm., del apoyo cercano, las reacciones de apoyo sern:

    ( )345

    175

    58717554321755559=

    ++=

    ,,)/(,R A kg ; RB = 559,5 + 43,5 345 = 258 kg 25,38065,875,43MfA == kgmm

    5,27976MtA = kgmm 0,2 = (A-1045) = 34 kg/mm2 0,2 = 0,2 / 2 = 17 kg/mm2 adm = 0,2 / a0 . k = 17 / (1,45 x 2,5) = 4,7 kg/mm2

    ( ) ( ) ( ) ( ) 43152797638065174

    16163

    223

    22,,,

    ,

    MfMfd ttfmadm

    A =+pi

    =+pi

    = mm

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    6

    Dimensiones mnimas para el diseo del pin

    El ancho de ncleo del pin L = b1 + 4m, mnimo L = b1

    Ancho del diente bbb1 +=

    Dimetro primitivo mnimo del pin 4md2D e1 +=

    El espesor entre fondo de chavetero y dimetro de fondo del dentado mnimo 5z

    me =

    Diseo de la Caja

    1. Abulonado de la platina:

    Las platinas deben tener espigas o pernos de centrado, no llevan junta solo pegamento para evitar prdidas. De la posicin y distribucin de los bulones en la platina, ya se ha indicado en captulos anteriores. Hay que considerar que para cada apoyo (rodamiento) se deben ubicar un buln a cada lado del mismo. La dimensin nominal A (mm2) de los bulones se determina con:

    NPA = donde P es

    el permetro de los ejes de los bulones, siendo q2p2P += y N el numero de bulones. Con la dimensin nominal de A se puede elegir el tipo de buln de acuerdo a la siguiente tabla:

    Buln A (mm2) Buln A (mm2) M 10 x 1,25 78,5 M 18 x 1,5 254 M 12 x 1,25 113 M 20 x 1,5 314 M 14 x 1,5 154 M 22 x 1,5 380 M 16 x 1,5 201 M 24 x 1,5 452

    Es conveniente que lo bulones que soportan los rodamientos sean de mayor seccin, adoptando una relacin de 3,12,1

    dd

    2

    1 = .

    Siendo definitivamente el permetro 2211 ANANP +=

    2. Espesor de las paredes

    El espesor de las paredes e (mm) de una caja fundida est dada por las siguientes frmulas empricas. Siendo A (cm2) la superficie exterior de la semicaja cb2ca2baA ++=

    A 19000 cm2 A > 19000 cm2

    20001000A9e +=

    400019000A18e +=

    Para una caja soldada el espesor hallado debe reducirse a un 65%, o sea e65,0es =

    Deber indicarse con leyenda que la caja ser o normalizada o recocida, previa al mecanizado.

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    7

    3. Detalles de ejes y engranajes fundidos, forjados soldados

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    8

    4. Detalles de las cajas fundidas

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    9

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    10

    5. Detalles de las cajas soldadas

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    11

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    12

    ENGRANAJES CILNDRICOS HELICOIDALES:

    Se usan para velocidades perifricas > 5 m/s = ngulo de la hlice vara en 8, 15 y 23 z = nmero de dientes Paso aparente:

    z

    Dpapi

    = ; Paso real: = cos.pp a ;

    Paso de la hlice: pi

    =pi=sen

    zmtgcDL

    Mdulo aparente: z

    Dpm aa =

    pi= ; mdulo real: = cosmm a y

    ==

    cos

    zmzmD a

    Para que los dientes tengan un engrane continuo b.tg > pa.

    ANCHO DEL DENTADO:

    Se define como b = C.m, el coeficiente C depende de la calidad del dentado y si es recto, helicoidal, etc. Para los engranajes helicoidales es Calidad I: C = 20 y Calidad II: C = 15 Se recomienda que para pin de engranaje helicoidal, b < D1, adems de cumplir con:

    s/mv 10

    sen

    m,b 773

    s/mv 10

    sen

    m,b 714

    NMERO MNIMO DE DIENTES DEL PIN

    Para = 20, Z1 = 17, pero de acuerdo la dureza del material y una buena duracin, el nmero de dientes es de 19. Es preferible 25.

    RESISTENCIA MECNICA DEL DENTADO:

    La capacidad resistente del dentado est dada por:

    '

    tvadm

    e Fcosf..b.m.Y,F

    =

    71 (del momento mximo)

    Y es el factor de forma funcin del ngulo de presin y del nmero de dientes

    = 3cosz

    z '

    fv es el factor velocidad, que es funcin de la calidad, de la velocidad perifrica.

    Si se reemplaza b = m.C, queda: vadm

    '

    tf.C.Y,

    cosFm

    =

    71 que puede darnos una primera

    aproximacin del mdulo

    RESISTENCIA AL DESGASTE

    Est dada por:

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    13

    tzv

    d Fcos

    k.f.f.b.DF = 221

    (de la potencia nominal)

    fz es el factor de relacin 2/(1+1/i) k coeficiente de resistencia al desgaste, depende del material

    CARGAS SOBRE LOS EJES

    Se debe considerar la carga normal y radial, descompuesta a partir de la fuerza tangencial,

    DMF tt

    2= ; = tgFF tax y

    =

    cos

    tgFF tr

    La fuerza tangencial debe afectarse con factor de servicio (fs) y factor dinmico (k), quedando:

    t'

    s FkfF = , para lo cual,

    Calidad I ( )65

    65,

    v,ak +=

    Calidad II ( )6

    6 vak += donde

    6 a 10 15 30 45 a 1 0,95 0,90 0,85

    PRECCULO DE CAJA REDUCTORA DE DIENTES HELICOIDALES

    Datos: Ne = 28 CV n1 = 960 rpm i = 2:1 = 20 = 15

    Accionamiento con motor elctrico con ms de 10 arranques por hora, sin golpes

    CV70235kNNCV3525,128fNN

    nmax

    sen

    ===

    === 52223

    96070716200

    n

    N716200Mt === kgmm

    Primera aproximacin: Partimos de un eje de A-1045 por lo tanto el dimetro mnimo ser:

    5,329607098

    n

    N98d 33e === mm, adoptamos 35 mm y a partir de este prediseamos

    el eje, adoptando para el pin los siguientes valores:

    D1 = 125 mm z1 = 24 dientes z2 = 48 dientes Material: como se desea hacer la rueda fundida (H) seleccionamos para el pin (E) A-4140 admE = 22,2 kg/mm2 , admH = 6,5 kg/mm2 y k = 0,119

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    14

    6,835125522232

    DM2F

    1

    t't =

    == kg ; 28,6

    60000960125

    60000nD

    v 11 =pi

    =

    pi= m/s Calidad II C=15

    488,028,66

    6v6

    6fv =+=

    += ; 41,0Y2,53

    901,048

    cos

    z'z 3

    2====

    5948,4488,05,61541,07,1

    9659,06,835fCY7,1

    cosFm

    vadm

    '

    t=

    =

    = se adopta este valor

    Verificacin:

    17,59659,05

    cos

    mma === ; 08,1242417,5zmD 1a1 === mm ; D2 = 248,16 mm

    b = C.m = 15 x 5 = 75 mm debiendo cumplirse 83,72sen

    m77,3b = , verifica

    237,660000

    96008,12460000

    nDv 11 =

    pi=

    pi= m/s ; 49,0

    237,666

    v66fv =+

    =

    += ; z = 53,2 ; Y =

    0,41

    kg76,84108,124

    522232kg4,8629659,0

    49,05,675541,07,1Fe =

    >=

    = verifica

    ( ) ( ) 33,12/112

    i/112fz =+

    =

    +=

    kg8,4172

    5,8352Fkg5,773

    933,0119,033,149,07508,124

    cos

    kffbDF'

    t2

    zv21d ==>=

    =

    = verifica

    Carga sobre los rodamientos:

    - Por el tren de engranaje: 20889

    96028716200Mt == kgmm

    7,33608,124

    208892DM2F

    1

    tt =

    == kg ; ( ) ( ) 937,1

    6237,6695,0

    6v6ak =+=+=

    2,8157,336937,125,1FkfF t's === kg

    4,2182679,02,815tgFFax === kg

    - Por cargas transversales

    Accionado por acople directo 4296035220

    n

    N220T n === kg

    Verificacin del eje:

    El eje debe ser verificado a las cargas mximas. El momento flector se calcular a partir de las cargas:

    - Por el tren de engranaje:

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    15

    6,835125522232

    DM2F

    1

    t't =

    == ; 2,889

    9396,06,835

    20cosFF

    '

    t=== kg

    - Por cargas transversales:

    Acoplamiento 4,5996070220

    n

    N220T max === kg

    Si la distancia entre apoyos es de 0,7 D2 = 0,7 x 248,16 = 174 mm y la rueda est a la mitad, adems la carga transversal se ubica a 85 mm. del apoyo cercano, las reacciones de apoyo sern:

    ( ) 533174

    851744,59872,889RA =++

    = kg ; RB = 889,2 + 59,4 533 = 415,6 kg

    5049854,59MfA == kgmm 52223MtA = kgmm

    0,2 = (A-1045) = 34 kg/mm2 0,2 = 0,2 / 2 = 17 kg/mm2 adm = 0,2 / a0 . k = 17 / (1,45 x 2,5) = 4,7 kg/mm2

    ( ) ( ) ( ) ( ) 52,385222350495,17,4

    16MfMf16d 3 223 2tt2

    fmadm

    A =+pi

    =+pi

    = mm > 35 mm

    adoptados deber incrementarse el dimetro, se adopta 40 mm.

    2,361572

    1746,415M fmax =

    = kgmm

    ( ) ( ) ( ) ( ) 3,43522232,361575,17,4

    16MfMf16d 3 223 2tt2

    fmadm

    max =+pi

    =+pi

    = mm se

    adopta para ese dimetro 50 mm.

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    16

    pi

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    17

    REDUCTOR A TORNILLO SINFN Y CORONA O RUEDA

    Apto para grandes reducciones y espacios reducidos. Es de bajo rendimiento y el campo de aplicacin mximo 25 CV, 2000 r.p.m. y i = 10 a 80

    RELACIONES GEOMTRICAS:

    Tornillo:

    d = es el dimetro del tornillo Zt = es el N de filetes del tornillo de 1 a 6, normal 2 a 3 m = mdulo real o normal = p / pi ma = mdulo aparente = m/cos (en el plano axial) p = paso real = pa . cos pa = paso aparente = pi . ma L = avance o paso de la hlice = Zt . pa = ngulo de inclinacin hlice

    dmZ

    dLtg at =pi

    = = ngulo de presin Valores de ngulos, addendum y dedendum a adoptar:

    Zt a (addendum) e (dedendum) 1-2 10 20 m 1,25 m 2-3 20 25 0,8 m m 3-4 >20 30 0,7 m 0,9 m

    di = dimetro interior = d 2e de = dimetro exterior = d + 2 B = longitud mnima til del tornillo (0,15 Zt + 7) ma

    Rueda o corona:

    Zr = N de dientes de la rueda conviene > 30 m = mdulo real o normal = D / Z ma = mdulo aparente = m/cos (en el plano axial) D = dimetro primitivo = ma . Zr = m. Zr / cos

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    18

    Re = radio exterior = 0,5 d a Ri = radio interior = 0,5 d + e De = dimetro exterior = Dg + 1,5 ma Dg = dimetro de garganta = D + 2 a Co = distancia entre centros = 0,5 (D + d)

    CALIDADES:

    Estas definen la tolerancia, o sea la precisin. Calidad I: dentado de gran precisin, Calidad II: dentado de precisin,

    RELACIONES MECNICAS:

    r

    t

    t

    r

    n

    n

    ZZi ==

    N = potencia sobre el tornillo N = potencia sobre la rueda = . N = rendimiento engranaje

    3tt

    t 1060ndV

    pi= , velocidad tangencial del tornillo

    = tgVV ttta , velocidad axial del tornillo

    == senV

    cos

    VV attd , velocidad de deslizamiento del tornillo

    ta3

    rrt V1060

    nDV =

    pi= , velocidad tangencial de la rueda

    MATERIALES

    Uso Material R 0,2 Dureza adm A A 4140 T650 95-110 80-95 HB 248 22,2 Tornillo B A 8620 T200 120 95 Rc 36-41 26,4 C SAE 65 (bronce fosforoso) 60 34 HB 82 6,1 D FG G 4000 (121) 28 HB 207 6,5

    Rueda

    E FN C100-70-03 70 49 HB 250 14

    FALLAS DE LOS ENGRANAJES:

    3. Rotura de diente: 4. Falla de flanco por desgaste, marcado o picado: presin especfica elevada,

    dureza insuficiente

    RESISTENCIA MECNICA DEL DENTADO:

    La ms dbil es la corona, por lo tanto es la que se verifica. La capacidad resistente del dentado est dada por:

    '

    tvadmae Ff..b.m.YF = , para b = 7 ma, resulta vadm

    '

    ta fY7

    Fm

    =

    Y es el factor de forma que depende del ngulo de presin y del nmero de dientes

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    19

    Zr = 20 = 25 = 30 Zr = 20 = 25 = 30 22 0,30 0,43 0,48 42 0,37 0,50 0,56 25 0,32 0,45 0,50 46 0,38 0,51 0,57 27 0,33 0,46 0,52 60 0,40 0,53 0,59 30 0,34 0,47 0,53 80 0,41 0,54 0,60 34 0,35 0,48 0,54 100 0,42 0,55 0,61 38 0,36 0,49 0,55 125 0,43 0,58 0,63

    fv es el factor velocidad, que es funcin de la calidad, de la velocidad axial. Calidad I: ( )av V7

    7f+

    = y para Calidad II ( )av V55f

    +=

    DM2F

    '

    2t't

    = ; r

    '

    max'2t n

    N716200M = ; max'max NN = y emax N2N =

    +

    =gcotfcos

    tgfcos ; f = es el coeficiente de rozamiento

    f combinaciones Calidad (1 tanteo) 0,1 A con C,D y E I 0,6 0,4 B con C II 0,75

    VALORES DE ORIENTACIN

    Valores para un primer tanteo y aconsejados Distancias entre centros para nt = 1460 r.p.m. (para 960 r.p.m. multiplicar por 1,1 1,2)

    Co (mm) Relacin de reduccin i Ne

    (CV) 40 30 20 15 10 5 160 145 130 115 100

    10 215 190 170 150 130 15 270 235 200 180 160 20 325 280 240 215 190

    El nmero de dientes de la rueda Zr es funcin de C0 y de Zt. Zt > 1 Zt = 1 C0

    (mm) Zr min Zr max Zr min Zr max 50 a 100 20 40 20 60 100 a 150 25 50 25 70 150 a 250 30 60 30 80 250 a 350 35 70 35 90 350 a 500 40 80 40 100

    > 500 45 90 45 110

    Valores aproximados de i 10 15 20 25 30 40 19 - 27 14 - 20 11 - 15 8 - 12 7 - 10 4 - 6

    El dimetro primitivo del tornillo d = 0,3 (C0 + 25) (mm) d = . ma, donde los valores admisibles mnimos son:

    ma 4 5 6 8 10 12 11 10 9 8 8 8

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    20

    RESISTENCIA AL DESGASTE

    Est dada por: t2'

    vd F

    cos

    kfbDF

    =

    fv es el factor de velocidad 4/(4+Vt) . La velocidad tangencial del tornillo en m/s.

    k coeficiente de resistencia al desgaste en kg/mm2. k combinaciones Calidad

    0,04 A con D y E II 0,06 A con C II 0,10 B con C I

    LUBRICACIN:

    De acuerdo a la carga mxima lineal sobre el diente F/b, es el tipo de lubricante. Aceite mineral hasta 10 kg/mm Aceite mineral c/aditivos de 10 a 20 kg/mm Aceite de extrema presin > 20 kg/mm

    Segn la velocidad perifrica: Hasta 6 m/s por salpicado De 6 a 16 m/s por salpicado o forzado Mas de 16 m/s forzado (aleteado para refrigeracin)

    LMITE TRMICO Hay que evaluar la disipacin de calor mediante:

    5iC

    aN5,1

    0c

    +=

    Para reductores de caja lisa a = 0,1 y para cajas aletadas, a = 0,125

    CARGAS SOBRE LOS EJES Y APOYOS

    Las fuerzas iguales y de sentido puestos sobre la rueda y el tornillo son:

    =

    tgFF ab ;

    =

    cos

    tgFF ac y Fa = Ft

    Estas fuerzas se trasladan al plano normal de cada eje, efectuando la siguiente adopcin conservativa:

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    21

    1. Para el eje de la rueda Las fuerzas Fc y Fa, se reemplazan por td's FkfF = , que tiene en cuenta las cargas dinmicas y que genera flexin y corte.

    Factor de servicio fs para 10 hs da Impulsor Uniforme Golpes moderados Golpes Fuertes

    Motor elctrico 1 1,25 1,5 Motor de combustin interna Motor elctrico con ms de 10 arranques/das

    1,25

    1,5

    1,75

    kd es el factor dinmico, que es 1/fv La carga axial sobre el eje ser

    =

    tgFF ab

    2. Para el eje del tornillo Las fuerzas Fc y Fb, se reemplazan por

    =

    tgFF' , que tiene en cuenta las cargas

    dinmicas y que genera flexin y corte.

    La carga axial sobre el eje ser FFa = , y su verificacin ser sobre el dimetro di.

    PRECCULO DE CAJA REDUCTORA SINFN Y CORONA

    Datos: Ne = 10 CV nt = 1460 rpm i = 20:1 nt = 1460 / 20 = 73 rpm Se requiere Calidad II combinacin B C

    De los valores de orientacin para 10CV e i = 20, corresponde C0 = 170 mm El dimetro primitivo del tornillo d = 0,3 (C0 + 25) = 0,3 (170 + 25) = 58, 5 mm Adoptamos d = 60 mm El n de filetes es normal de 2 a 3, adoptamos Zt = 2, por lo tanto Zr = 40 y = 25; 20 El dimetro primitivo de la rueda es D = 2C0 d = 2 x 170 60 = 290 mm. Como la calidad es II, = 0,75 y e'max N2N = = 0,75 x 2 x 10 = 15 CV

    14716473

    15716200n

    N716200Mr

    '

    max'2t =

    =

    = kgmm

    10132901470002

    DM2F

    '

    2t't =

    =

    = kg

    Interpolando el coeficiente de forma Y = 0,365 De acuerdo al material adm = 6,1 kg/mm2

    1,11060

    73290V1060nDV 3

    ta3

    rrt =

    pi==

    pi= m/s

    ( ) ( ) 86,01,177

    V77f

    av =+

    =

    +=

    88,786,01,6365,07

    1013fY7

    Fm

    vadm

    '

    ta =

    =

    =

  • CTEDRA DE DISEO Y PROYECTO MECNICO I - NOTAS DIDCTICAS DE LA CTEDRA

    22

    D = ma . Zr = 8 x 40 = 320 mm

    Co = distancia entre centros = 0,5 (D + d) --- d = 2 C0 D = 0,3 (C0 + 25) de donde

    C0 = (D + 7,5) / 1,7 = (320 + 7,5) / 1,7 = 192,64 adoptamos 192 mm

    d = 0,3 (C0 + 25) = 0,3 (192,64 + 25) = 65 adoptamos 64 mm

    9,41060146064

    1060ndV 33

    ttt =

    pi=

    pi= m/s , ( ) ( ) 45,09,44

    7V4

    4'f

    tv =+

    =

    += , k = 0,1

    25,064

    82dmZtg at === , 14= , 97,0cos = , 94,0cos2 =

    Mt = Mt / 2 = 147164 / 2 = 73582 kg mm

    9,459320735822

    DM2F tt =

    =

    = kg , b = 7 . ma = 7 x 8 = 56 mm

    9,459F8,85794,0

    1,045,056320cos

    kfbDF t2'

    vd ==

    =

    = kg verifica

    845,0404,094,025,004,094,0

    gcotfcostgfcos

    =

    +

    =+

    =

    6,10520

    1921,05i

    CaN

    5,15,10

    c =+

    =

    += CV no requiere nervios de ventilacin