Universidad del Bío- Bío Facultad de Ingeniería Dpto. Ing. Mecánica Proyecto Nº2 “Diseño Reductor engranaje cónico” Página 1 /26 INDICE Pagina Tema del proyecto 1 Índice 2 Nomenclatura 3 Formulario 4 Introducción 5 Objetivos 6 Calculo de electos geométricos y contructivos 9 Piñón 9 Corona 19 Materiales utilizados 26 calculo de elementos mecánico A través de la resistencia de materiales 27 Diámetro del eje del piñón 31 Selección del rodamiento 33 Dibujo de elementos y detalles del sistema 35
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Tema del proyecto 1Índice 2Nomenclatura 3Formulario 4Introducción 5 Objetivos 6Calculo de electos geométricos y contructivos 9Piñón 9Corona 19 Materiales utilizados 26 calculo de elementos mecánico A través de la resistencia de materiales 27Diámetro del eje del piñón 31Selección del rodamiento 33Dibujo de elementos y detalles del sistema 35Conclusiones 43Bibliografía 44Anexos 45
Nuestro diseño del reductor de engranaje cónico comprende de varios elementos geométricos y contructivos los que fueron diseñados minuciosamente a través de cálculos intrínsecos de la mecánica y resistencia de materiales.
Para el diseño del diseño primero que nada evaluaran diferentes diseños, todos con ciertas ventajas y desventajas en su comparación, en cual se tendrá que poner en manifiesto todos los conocimientos aprendidos referidos al diseño a lo largo de nuestra carrera, principalmente los conocimientos entregados en el ramo de diseño de elemento de maquinas.
En este informe se dará a conocer un sistema de engranaje cónicos con dientes rectos ,los que están formados por 2 engranes de transmisión de potencia, piñón y corona.En el sistema de engranaje se trabajara como reductor teniendo un momento de entrada a través del piñón y sucesivamente uno de salida en la corona.
El piñón es una parte fundamenta del sistema debido que recibe todo el impacto del mecanismo principalmente de motor, nuestro engranaje fue hecho a través de un acero con un tratamiento de endurecimiento por flama o inducción (con raíces endurecidas)Destacándose el material por una gran dureza dureza superficial o de contacto que impide la picadura de los dientes de trabajo, presentándose la corona del mismo material generalmente ocurridos en estos casos por costos del material.
Además como todo sistema mecánico el reductor de engranaje cónico estará compuesto a de una carcaza compuesta de acero y hecha a través de el proceso de fundición.También contara de un sistema de rodamiento conformados a través de una estructura conformada en 0 para el eje de la corona, también se tendrá en consideración un tipo de rodamiento que sea capaz de recibir gran cantidad de carga axial para el piñón.Cabe mencionar en esta introducción el rodamiento que a utilizar es de gran utilidad debido que mantiene en el conjunto un movimiento suave en su momento torsor, sin fricción siendo mucho más cómodo para la persona que opere el mecanismo.
En este informe además de proporcionar los diferentes cálculos para poder determinar y diseñar nuestro gato en donde se proporcionara un detallada descripción del criterio de elección de materiales y la razón fundamental por la cual se utilizaron.También se describirá el proyecto a través del software (autocad) en el cual se describirá detalladamente las piezas y sus detalles y tolerancias.
-determinación de elementos contractivos y geométricos de los engranajes cónicos rectos-calculo de los elementos de lo engranajes a través de la resistencia de materiales.-Dibujo de los elementos del mecanismo de engranajes cónicos rectos y detalles del sistema.
Carcaza: para la construcción de nuestro reductor de engranajes cónicos utilizo una cacarza hecha en fundición a través del proceso, por ser una pieza de fundición teóricamente es anisotropica, ósea sus propiedades físicas tienden ser iguales en todas partes, una ventaja en comparación con una pieza hecha de partes soldadas.
6.1) Ecuación fundamental Numero de Esfuerzo contacto
La relación de resistencia y esfuerzo de contacto
La cual debe ser menor a
Por tanto se cumple con el criterio del factor de seguridad de esfuerzo contactoSiendo el material capaz de Soportar tal esfuerzo de contacto a través de la ecuaciones AGMA.
La relación de resistencia y esfuerzo a la flexiónLa cual debe ser menor al factor
Por tanto se cumple con el criterio del factor de seguridad de esfuerzo ala flexiónSiendo el material capaz de Soportar tal esfuerzo de Flexion a través de la ecuaciones AGMA.
Para calcular el diámetro del eje de la zona más crítica, se debe ocupar la formula de eje solo en flexión y torsión, entonces:
=0.021.5mts=21.5mm
Este diámetro se normaliza a 25mm de la corona según esfuerzo por tresca.
1.0) CALCULO DEL DIAMETRO DE LA CORONA A TRAVES DE FATIGA DEL MATERIAL
Según la ecuación que a continuación se dará a conocer, se basaran los cálculos del diámetro mediante fatiga.
Sn = Ks * Ka * Kc * Kd * Ke * Sn’
Sn : Limite de resistencia a la fatiga.Sn’ : Limite de resistencia a la fatiga de la muestra de viga rotatoriaKs : Factor de superficieKa : Factor de tamañoKc : Factor de cargaKd : Factor de temperaturaKv : Factor efectos diversos
Como el material a utilizar es un acero SAE 1045 Rolado en caliente, las características que este material tiene son las siguientes:
Como se ha mencionado anteriormente el momento resultante que esta sometido el eje del piñón es de igual magnitud que esta sometido el eje de la corona, entonces:
Para calcular el diámetro del eje de la zona más critica (C) se debe ocupar la formula de eje solo en flexión y torsión, entonces:
Para un sae1045, Sy=310Mpa
=
=20,67mm
Se normaliza a 25 mm Donde ira el piñon
1.0) CALCULO DEL DIAMETRO DE PIÑON POR FATIGA DE MATERIAL
El diámetro del eje de la corona es de 30 mm, entonces la sección transversal de la chaveta corresponde a 8x7(bxh) mm. Para determinar la longitud se va a realizar el siguiente procedimiento.
F=7009.6N
El largo de la chaveta donde se encuentra la corona con el eje de la corona, es de 18,98mm.
El diámetro del arbol donde se conecta el motor, es de 20mm, entonces la sección transversal de la chaveta corresponde a 4x4(bxh) mm. Para determinar la longitud se va a realizar el siguiente procedimiento.
En este presente informe se puede concluir que el diseño de nuestro reductor de engranajes cónicos rectos fue minuciosamente calculado para obtener un diseño optimo aplicando los conocimientos de ingeniería basados en el ámbito del diseño, a través de esto se pudo optimizar recursos.Primordialmente en relación al peso y en todo lo que implica realizar un cálculo de esta naturaleza involucrando todas las variables posibles para realizar un diseño que contenga todos los estándares requeridos.
El mecanismo consiste de partes primordiales en el piñón que recibe la potencia de entrada como a la vez todos los impactos producidos por el motor produciéndose un gran cantidad de moviendo provocando vibraciones y ruidos de alta intensidad en el sistema, que involucran en una disminución de la vida útil de nuestros conjunto, por eso es primordial poder escoger unos tipos de rodamientos que sean capaces de recibir esta carga y amortiguarla si perder su capacidad funcional.El rodamiento utilizado fue escogido debido a su gran capacidad de aceptar carga axial y presentar un movimiento deslizante que es fundamental para obtener un buen torque.
Otro componente importante es la carcaza ya que este es de gran tamaño y gran peso en comparación con los otras partes del sistema, se necesita obtener una excelente relación peso vs tamaño para que el diseño sea el optimo se opto por un proceso de fundición por movimiento rotacional el cual debido a la rotación del fundente en su proceso SAV.
Obteniendo excelentes propiedades, teniendo alta densidades del material en las partes externas de la carcaza.La experiencia de hacer este tipo de diseño implicando todo la realización de todo el mecanismo es de gran ayuda para nuestro futuro laboral.
Bibliografía
-JOSEPH SHIGLEY PROY. EN ING. MECANICA McGRAW HILL-FAIRES DIS. ELEM.DE MAQUINAS McGRAW HILL-APUNTES DE CLASES DISEÑO ELEMENTOS DE MAQUINAS PAGINAS www.iimpi.com www.scrib.com