Proyecto de Elementos

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO

“ANÁLISIS, CÁLCULOS Y VERIFICACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA DE

UN TORNO – POLEAS, ENGRANAJES Y RODAMIENTOS”

FACULTAD DE MECÁNICA

ESCUELA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ELEMENTOS DE MÁQUINAS

PAOLA NARANJO

FRANKLIN DÁVILA

FERNANDO ORDOÑEZ

WILLIAM SALAZAR

SÉPTIMO “1”

CAPÍTULO I

1. GENERALIDADES

1.1 Antecedentes

Los equipos y maquinaria con los que se cuentan en el taller de Máquinas Herramientas de la Facultad de Mecánica, tienen ya un largo periodo de uso, durante el cual estas han sido muy necesarias para la formación de los diferentes profesionales de la facultad, en la parte de mecanizado y manejo de éstas, permitiendo adquirir las diferentes destrezas y conocimientos necesarios en esta área, con lo cual se han logrado formar profesionales competitivos y de calidad.

Es de conocimiento general, que el estado técnico de las instalaciones y equipos existentes en el taller de máquinas herramientas no cumplen ya con los parámetros de operación establecidos para su uso, debido a que muchos de los equipos han recibido un escaso mantenimiento no planificado, tanto en la parte mecánica como en la parte eléctrica y por el mismo uso dado a los mismos.

En la actualidad el uso de estos equipos ha llevado a que muchos de ellos se encuentren en una etapa de desgaste e incluso que otros estén fuera de servicio, por no cumplir con los parámetros de operación establecidos para su uso por lo anteriormente mencionado.

1.2 Justificación

El presente trabajo pretende analizar, calcular y verificar los elementos de transmisión de potencia del torno 11 en cuanto se refiere a poleas, engranajes y rodamientos que se encuentra en las instalaciones del taller de máquinas y herramientas de la facultad de Mecánica y así alcanzar los objetivos planteados.

1.3 Objetivos

1.3.1 Objetivo General

Realizar el análisis, cálculos y verificación de los elementos de transmisión de potencia de un torno – poleas y rodamientos.

1.3.2 Objetivos Específicos

Corroborar si las poleas empleadas en el sistema de transmisión de potencia en el torno están bien diseñadas.

Verificar si están correctamente seleccionado los rodamientos para que cumplan con los requerimientos necesarios.

ELEMENTOS DE MAQUINAS Página 2

CAPÍTULO II

2. MARCO TEÓRICO

2.1 Máquinas Herramientas.

Son máquinas que trabajan con arranque de viruta dando forma al metal y lo elaboran al tamaño y forma deseados, recortando las secciones no deseadas, todas estas máquinas trabajan con una herramienta razón por la cual se llaman máquinas herramientas, distinguiéndose entre éstos los tornos, las máquinas de taladrar, las de cepillar, las de fresar, las de rectificar, etc. Los necesarios movimientos de la herramienta o de la pieza se realizan guiados y obligados por la máquina.

2.2 Torno Paralelo.

El torno probablemente una de las máquinas herramientas más antiguas, es asimismo, una de las más adaptables y que se usa con mayor amplitud. Debido a que el mayor porcentaje del corte de metales que se realiza en un taller mecánico es cilíndrico.

El progreso en el diseño del torno paralelo básico y las máquinas que se relacionan con él ha permitido el desarrollo y producción de millares de artículos que utilizamos y disfrutamos todos los días.

La función del torno paralelo es hacer girar perfiles y piezas cilíndricas, el trabajo se lo efectúa cuando la pieza que está sostenida en un dispositivo diseñado a propósito, mientras se fuerza una herramienta de corte contra su circunferencia.

Algunos de las operaciones comunes que se efectúan en un torno son: refrentado, torneado cónico, torneado cilíndrico, roscado, moleteado, ensanchamiento de agujeros, taladrado y escariado. El tamaño de un torno se determina por el diámetro máximo de la pieza admisible y la longitud de la bancada.

2.3 Tornos del taller de máquinas herramientas.

El aprendizaje en los tiempos actuales nos motiva a tener conocimientos de las máquinas herramientas más comunes que se utilizan diariamente en nuestros medios es por eso que la Facultad de Mecánica no se queda atrás en estos conocimientos por lo que se ve necesaria la implementación del conocimientos de las máquinas herramientas para la prácticas de los estudiantes, algunos de estas máquinas herramientas son el torno 11 que presenta los siguientes datos al momento de la adquisición.


Tabla 1. Ficha técnica del torno # 11

Código : T11 FICHA DE MÁQUINA # 11

Máquina: Torno paralelo. Fecha : Lugar :

Marca : Tos Trencín

Modelo: SN 40B01-12-1975 ESPOCH

Recibida: Montada : ( x )

N; de fabricación: 1128

Mecanizado de pieza Motor

Piezas en revolución Característica Marca KW RPM

Entalladuras#040200821125

Copiado de piezasTipo: SN 40B 1450

Rectificación de interioresTOS

TRENCÍN 1060 HZ

Y exteriores 220 V25,4 A

Realiza 5 operaciones a la vez.

Accesorios

Bancada templada y rectificada, equipo de refrigeración completo, luneta fija, luneta móvil,

plato universal de 3 mordazas de 8" de Ø con su brinda autocentrante, plato de 4 mordazas,

Independiente de 12" Ø con su brinda autocentrante. Juego de 4 porta herramientas,

porta Broca, punto giratorio C N # 4. Plato de arrastre, engranajes de recambio.

2.4 Polea

Una polea es una máquina simple, un dispositivo mecánico de tracción, que sirve para transmitir una fuerza.

2.5 EngranajeSe denomina engranaje al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina.


CAPÍTULO III

3. CÀLCULOS

DATOS:n= 1450P= 10 KWDp=254mmdp=142mm

SELECCIÓN DE CORREAS/BANDAS TRAPEZOIDALES

Potencia transmitida

Pot trans=Pmotor∗eficienciaPot trans=10KW∗0,9

Pot trans=9kw

n=1450revmin

x2πrad1 rev

x1min60 s

n=145 π3

1. Cálculo de la relación de transmisión

i=Dpdp

=254mm142mm

=1,7887

2. Cálculo de la potencia de diseño

C1 -> Pág 3 tablaC1 = 1,3

PD=9kw∗1,3

PD=11,7 kw ;15,6899HP

3. Seleccionar la correa más adecuada

{ PD=11 ,7KWnmayor=1450 rpm}seleccionamos el perfil pá g5; PERFIL TIPO B


4. Distancia entre ejesC=550mm

5. Determinar la distancias entre centros

C≥( i+1 )dp

2+dp

C≥( 127

71+1)142

2+142

C≥340mm

Dp≤C≤3 (Dp+dp )

254mm≤550mm≤188mm

6. Longitud de la cadena. Pág. 6

L=2C+ [1,57 (Dp+dp ) ]+ (Dp−dp )2

4C

L=2 (550 )+[1,57 (254+142 ) ]+ (254−142 )2

4 (550 )L=1281,5418mm

7. Número de banda. Pág 7

L= 1281,5418mm

Longitud de la banda seleccionada: L = 1338 mm ; Banda # 51; C2= 0,89

8. Distancia de centro corregido. Pág 8

Cc=C±|L−ln2 |→L< ln¿

Cc=550+|1281,5418−13382 |

Cc=521,77mm


9. Determinar el ángulo de contacto. Pág 8

α 1=180 °−57 °(Dp−dpCc )>120 °

α 1=180 °−57 °( 254−142521,77 )>120 °

α 1=1687,75 °>120 °

10. Determinar la potencia transmitida. Pág 10

∅=142mmi=1,7887rpm=1450

Interpolamos:

rpm=1450→ ∅=140mm

i= 1,50 5,14i= 1,7887 Xi= 3,00 5,29

X= 5,16887 HP

rpm=1450→ ∅=160mm

i= 1,50 6,61i= 1,7887 Xi= 3,00 6,81

X= 6,64849 HP

140142

5,16887X

160 6,64849

X= 5,3168 HP

11. Número de bandas necesarias. Pág 14 – Tabla C3= ?

Dp−dpCc

=245−142521,77


Dp−dpCc

=0,1974

0,1 0,990,1974 X

0,2 0,97

X= C3 = 0,9705

Z=PD

(C 2∗C3∗P1 )

Z= 15,6899HP(0,89∗0,9795∗5,3168 ) HP

Z=3,41→Z=4

12. Velocidad de la banda

V=n1∗π∗dp

60000 [ms ]≤VmáxV=1450∗π∗142

60000 [ms ]≤VmáxV=10,78 [ms ]≤Vmáx

Vmáx=25….30msPerfil normal

CALCULO PARA RODAMIENTOS

9kw=9000N .ms

1450 revmin

x2 πrad1 rev

x1min60 s

=145π3

τ=Pot . transn

= 9000145 π

3


τ=59,271N .m

T1

T2

=e f∗θ

T 1=e f∗α1∗T2

T 1=e(0,6 )∗15π

16 ∗T 2

T 1=5,85∗T 2

τ=(T 1−T 2 )∗245

2

τ=(5,85T 2−T 2 )∗245

2


T2 T1

59,271=590,95T 2

T 2=0,1004NT 1=0,587N

(T 1−T 2 )=0,4868N .m

1. CALCULO DE RODAMIENTOS

τ polea=τ engranaje

59,271N .m=r∗F

59,271N .m=562

∗10−3∗F2

F2=2116 ,82N

2.

τ engranaje(2)=F2∗34

2∗10−3

τ engranaje=35,986N .m

3.τ engranaje3=τ engranaje2

212

∗10−3∗F 3=35,986

F3=3427,23N

4.

τ engranaje4=552

∗10−3∗F3

τ engranaje4=94 ,249N .m

5.τ engranaje4=τ engranaje5


94,249=652

∗10−3∗F 4

F 4=2899,968N

Plano XY:

∑M A=0

0,455 F 4+0,72 RBy=0,31∗0,2F 4+0,722∗0,5 F 4

RBy=0,31∗0,2 F4+0,722∗0,5F 4−0,455 F 40 ,72

↓RBy=−128 ,887N

∑ Fy=0

RAy=0,2F 4+0,5 F4−F 4−RBy

↓RAy=−870,09N

Plano XZ:

∑M A=0


0,1 F4∗0,455– 0,30∗0,722∗F 4=0,1 F 4∗0,31+0,72RBy+0,025∗0,2F 4

RBy=−1111,6265N

∑ Fz=0

RAy=0,1F 4−0,3 F 4−0,1F 4−RBy

RAy=241,626N

Rra=√241,6362+870,092

Rra=903,019N

Raa=0

Rrb=√128,8872+1111,62652

Rrb=1119,07N

Rab=0,2F 4=579,99N

RODAMIENTO B (CONTACTO ANGULAR)

Pág. 92.

Carga dinámica

P=Fr paraFaFr

≤1,14

0≤1,14

P=903 ,019N

C= fl∗Pfn

C=2,35∗903KN0,405

C=5,24


Rpm = 500 fn = 0,405

40000 fl = 4,31

Carga estática:Pág. 92

Po=Fr paraFaFr

≤1,9

0≤1,9

P=903 ,019N

fs Pág17−→fs ( 0 ,7 – 1,0 ) cargareducidas

Co=0,8∗903,019N

Co=0,722N

Pág. 99 FAG7215B TVP

C= 68Co = 58,5

Vida útil

fl=C∗fnP

=68∗0,4050,903

fl=19,95

Rodamiento C.Pág. 92

Carga Dinámica:

P=Fr paraFaFr

≤1,14

579,991119,07

≤1,14

0,51≤1,14


C= fl∗Pfn

=4,31∗1,119KN0,405

C=11,908Carga estática:

Po=FrPo=1,119

paraFaFr

≤1,9

0,51≤1,9

Co=fs∗Po

Co=0,8∗1,119

Co=0,8952Rodamiento: FAG 7215B TVP

CAPÍTULO IV

4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

4 ConclusionesRealizamos un análisis del torno número 10 del taller de mecanizado de la facultad de mecánica, donde pudimos corroboras que el uso de 4 bandas para la transmisión de la potencia del el motor hacia el mecanismo del torno es la más adecuada, basada en nuestros cálculos.Corroborar si las poleas empleadas en el sistema de transmisión de potencia en el torno están bien diseñadas.Verificamos que las poleas son las adecuadas ya que cumplen con las características de acoplamiento con las bandas para la transmisión.Encontramos una elevada viada útil de los rodamientos acoplados en el árbol donde se encuentra el mandril, lo que concuerda con el hecho de que no han sido cambiados, durante el tiempo que el torno se encuentran en el taller.Gracias a el análisis determinamos que se debería usar un tipo de banda B según nuestro catalogo, esto podría ser una de las razones por las cuales la maquina recalienta.

4.1 Recomendaciones

Antes de realizar el análisis de una maquina o mecanismo, se deberá establecer un método de obtención de información ya que existen datos que no se registran, como fechas de mantenimientos y cambios de piezas.


4.2 Bibliografía-Linkografía

https://es.wikipedia.org/wiki/Polea https://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje

CAPÍTULO V

5. ANEXOS





Proyecto de Elementos

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