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Caja Reductora
Caja Reductora
Caja Reductora
PRESENTADO A:
ING. DARO ALFONSO MARTNEZ LEAL
Profesor de Elementos de mquinas II
UNIVERSIDAD DE IBAGU
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA
FACULTAD DE INGENIERA
IBAGU
2014
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIN....................................................................................................................
OBJETIVOS.............................................................................................................................
DESCRIPCIN DEL PROBLEMA A RESOLVER................................................................
PLANTEAMIENTO GRAFICO DEL PROBLEMA...............................................................
ANLISIS CINEMTICO DEL SISTEMA............................................................................
CONSIDERACIONES INICIALES.........................................................................................
CAJA REDUCTORA...............................................................................................................
CONCLUSIONES....................................................................................................................
ANEXOS..................................................................................................................................
BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................
INTRODUCCIN
OBJETIVOS
Aplicar los conocimientos obtenidos durante el desarrollo del curso para realizar de
forma correcta el diseo del sistema.
Realizar los planos del conjunto y de cada uno de los elementos que lo conforman.
Dadas las condiciones particulares de trabajo (choque fuerte, fluctuacin de carga), resulta
conveniente acondicionar una transmisin compuesta que involucre un tren de engranajes
cilndricos (con el fin de obtener una buena eficiencia) y a continuacin una transmisin
por cadena de rodillos (Este arreglo favorece el amortiguamiento de sobrecargas y acta
como elemento fusible). Se recomienda que la relacin de reduccin de velocidades por
cadena no sea superior a 2:1. Por disponibilidad de espacio y funcionalidad, se recomienda
un dimetro del rodillo bobinador (del cable metlico) entre 0,5 m y 0,9 m.
Considerando aspectos como eficiencia, disponibilidad comercial y mantenibilidad, se
sugiere utilizar un motor elctrico de induccin de cuatro polos.
Con base en la anterior informacin, disee una solucin a este requerimiento. (La
informacin adicional requerida, deber ser estimada por el diseador con claros criterios
tcnicos).
Fuente: Autores
El conjunto contenedor-cable-rodillo
Transmisin por cadena
Caja reductora
Motor elctrico
Fuente: Autores
Para hallar la fuerza tangencial (Ft) , se realiza una sumatoria de fuerzas en cada uno de los
ejes coordenados, teniendo en cuenta que el anlisis se har desde la esttica, es decir,
cuando el sistema est en equilibrio.
Fx=F tW =0
Ft =W
Ft =23544 N =23.54 KN
Luego de hallar los parmetros anteriormente mecionados, a continuacin se hallar la
potencia requerida por el sistema:
P=F t V
P=23.54 KN 1.5
m
=35.32 Kw
s
El dimetro del rodillo bobinador est entre un rango de los 0.5 a 0.9 metros, se asumir
que el dimetro en ste diseo ser de 0.7 m y una velocidad de 1.5 m/s, para as poder
hallar la velocidad angular del rodillo bobinador (
rodillo
V =rodillo r rodillo
rodillo =
V
r rodillo
m
s
rodillo =
0.35 m
1.5
rad
60 s
s
1 rev
1 min
rodillo =4.285
2 rad
rodillo =40.92 rpm
Despus de hallar todos los datos del rodillo bobinador, se obtiene la siguiente tabla:
CONSIDERACIONES INICIALES
Siguiendo la recomendacin de una relacin 2:1 en la transmisin por cadenas y aplicando
la ecuacin que se desarrollara a continuacin para determinar las rpm del elemento
conductor en este mismo sistema.
R=
rpmconductor
rpmconducido
Z 1=18 Dientes
Z 2=48 Dientes
Z 5=27 Dientes
Z 6 =75 Dientes
Z 3=22 Dientes
Z 4 =60 Dientes
Despus de tener los mdulos, nmeros de dientes y ngulo de hlice, se halla los
dimetros primitivos para cada uno de los engranes.
CAJA REDUCTORA
Etapa 1 (engranajes 1 y 2)
Para la primera etapa de transmisin se tienen los siguientes datos:
A continuacin se realiza el diagrama de cuerpo libre del engrane 1, teniendo en cuenta que
el sentido de rotacin es anti horario en el eje de entrada.
=W t K o K v K s
1 KH KB
b mt Y J
St Y N
Sf Y Y Z
perm
Del mismo modo, la potencia de salida en el engranaje 2 est definida por el producto entre
la fuerza tangencial, el radio y la velocidad angular de este engranaje, la ecuacin es la
siguiente:
StY N
b mt Y J
K T K RS f
Ps=
r p 2 2
K 0 K v Ks K H K B
Calculando los factores para la PRIMERA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
FLEXIN segn la norma AGMA.
Fs
Esfuerzo de Trabajo
(Mpa)
171,715948
3
Factor de Seguridad
1,58346868
3
Se debe de tener en cuenta que el factor de ciclos de esfuerzo se halla por grfica de la
norma AGMA (sern los parmetros para las 3 etapas)
Para el factor de temperatura no hay condiciones de temperatura (sern los parmetros para
las 3 etapas)
El factor de confiabilidad por frmula de la norma AGMA (sern los parmetros para las 3
etapas)
Escogimos un acero 4140 que tiene una dureza de 320 HB (sern los parmetros para las 3
etapas)
Calculando los factores para la PRIMERA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
CONTACTO segn la norma AGMA.
Etapa 2 (engranajes 3 y 4)
Para la segunda etapa de transmisin se tienen los siguientes datos:
A continuacin se realiza el diagrama de cuerpo libre del engrane 3, teniendo en cuenta que
el sentido de rotacin es anti horario en el eje de entrada.
1 KH KB
b mt Y J
St Y N
Sf Y Y Z
perm
Del mismo modo, la potencia de salida en el engranaje 2 est definida por el producto entre
la fuerza tangencial, el radio y la velocidad angular de este engranaje, la ecuacin es la
siguiente:
StY N
b mt Y J
K T K RS f
Ps=
r p 2 2
K 0 K v Ks K H K B
Calculando los factores para la SEGUNDA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
FLEXIN segn la norma AGMA.
Calculando los factores para la PRIMERA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
CONTACTO segn la norma AGMA.
Etapa 3 (engranajes 5 y 6)
Para la tercera etapa de transmisin se tienen los siguientes datos:
A continuacin se realiza el diagrama de cuerpo libre del engrane 3, teniendo en cuenta que
el sentido de rotacin es anti horario en el eje de entrada.
1 KH KB
b mt Y J
St Y N
Sf Y Y Z
perm
Del mismo modo, la potencia de salida en el engranaje 2 est definida por el producto entre
la fuerza tangencial, el radio y la velocidad angular de este engranaje, la ecuacin es la
siguiente:
StY N
b mt Y J
K T K RS f
Ps=
r p 2 2
K 0 K v Ks K H K B
Calculando los factores para la TERCERA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
FLEXIN segn la norma AGMA.
Calculando los factores para la TERCERA ETAPA para LOS ESFUERZOS POR
CONTACTO segn la norma AGMA.
Conclusin: Se requieren seis engranajes helicoidales para la caja reductora, cada uno de
ellos estar fabricado con acero 4140 y sus caractersticas se especifican en la hoja de
clculos anexa, en donde se encuentran los datos del numero de dientes, modulo en el plano
normal, ngulos de presin y de hlice, dimetros, factores de diseo y factores de
seguridad para cada una de las ruedas as como las caractersticas que influyen en los
clculos de cada uno de estos valores.