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DISEO DE TRASMISIN POR CADENA

EDWIN ANDRES CORREA QUINTANA

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO DE INGENIERA MECNICA MEDELLN 2010

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CONTENIDOINTRODUCCIN ................................................................................................................................ 5 OBJETIVO GENERAL ....................................................................................................................... 6 OBJETIVOS ESPECFICOS .............................................................................................................. 6 DESARROLLO DEL DISEO............................................................................................................ 7 1. DISEO DE TRANSMISIN POR CADENA. .............................................................................. 8 1.1 POTENCIA DE ENTRADA....................................................................................................................... 8 1.2 SELECCIN DEL NMERO DE DIENTES DEL PIN Y RUEDA. ................................................................ 9 1.3 SELECCIN DE LA CADENA. .............................................................................................................. 10 1.4 TIPO DE PRODUCTO ........................................................................................................................... 10 1.5 CLASIFICACIN DE CARGA. ............................................................................................................... 10 1.5.1 Caractersticas de la maquina conductora. ............................................................................. 10 1.5.2 Caractersticas de la maquina conducida. .............................................................................. 11 1.6 TIPO DE LUBRICACIN. ..................................................................................................................... 12 1.7 CONDICIONES AMBIENTALES............................................................................................................ 12 2. CLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE CENTROS. ................................................................ 13 3. CLCULO DE LA TRANSMISIN POR CADENA CON SOFTWARE RENOLD. ............. 15 4. CHEQUEOS DE LA TRANSMISIN POR CADENA................................................................ 20 4.1 NMERO DE PASOS CP. ..................................................................................................................... 20 4.2 VELOCIDAD LINEAR DE LA CADENA. ................................................................................................ 21 4.3 LONGITUD DE LA CADENA. ............................................................................................................... 21 5. DIMENSIONES DE LOS SPROKETS. ........................................................................................ 23 5.1 DIMENSIONES DEL PIN......................................................................................................... 23 5.1.1 Espesor de alma S ..................................................................................................................... 23 5.1.2 Dimetro exterior dex. ............................................................................................................... 23 5.1.3 Dimetro primitivo . ............................................................................................................ 24 5.1.4 Espesor de llanta F. .................................................................................................................. 24 5.1.5 Dimetro de la llanta .......................................................................................................... 25 5.1.6 Radio ................................................................................................................................... 25 5.1.7 Dimetro del eje. ...................................................................................................................... 25 5.1.8 Dimetro del cubo . ............................................................................................................ 26 5.1.9 Longitud del cubo . ................................................................................................................. 26 5.2 DIMENSIONES DE LA RUEDA. ................................................................................................... 26 5.1.1 Espesor de alma S ..................................................................................................................... 26 5.1.2 Dimetro exterior Dex . ............................................................................................................. 27 5.1.3 Dimetro primitivo . ............................................................................................................ 27 5.1.4 Espesor de llanta F. .................................................................................................................. 28 5.1.5 Dimetro de la llanta .......................................................................................................... 28 5.1.6 Radio ................................................................................................................................... 28 5.1.7 Dimetro del eje. ...................................................................................................................... 29

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5.1.8 Dimetro del cubo . ............................................................................................................ 29 5.1.9 Longitud del cubo . ................................................................................................................. 29 6. CLCULO DE CHAVETEROS PIN Y RUEDA. .................................................................... 31 6.1 CLCULO DE CHAVETRO PARA EL PIN. .......................................................................................... 31 6.2 CLCULO DE CHAVETERO PARA LA RUEDA. ...................................................................................... 33 CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 38 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................................................ 39

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TABLA DE ILUSTRACIONES

Ilustracin 1.Esquema de transmisin general. ............................................................................ 7 Ilustracin 2.Parmetros de operacin de maquinaria. ............................................................... 7 Ilustracin 3.Caractersticas de la maquina conductora. ........................................................... 10 Ilustracin 4. Caractersticas de la maquina conducida. ........................................................... 11 Ilustracin 5 Determinacin factor de servicio. ......................................................................... 13 Ilustracin 6 Seleccin del paso de la cadena. ........................................................................... 14 Ilustracin 7. Distancia entre centros recomendada .................................................................. 14 Ilustracin 8.Datos de entrada software Renold......................................................................... 15 Ilustracin 9.Resultados obtenidos ............................................................................................. 16 Ilustracin 10 Distancia entre centros ........................................................................................ 17 Ilustracin 11.Reclculo de transmisin ..................................................................................... 17 Ilustracin 12.Resultados obtenidos en reclculo de transmisin .............................................. 18 Ilustracin 13.Esquema de la cadena. ........................................................................................ 20 Ilustracin 14 Tabla de valores de K catlogo INTERMEC....................................................... 22 Ilustracin 15.Clculo espesor del alma del pin. ..................................................................... 23 Ilustracin 16.Clculo espesor del alma de la rueda. .................................................................. 26 Ilustracin 17.Dimensiones de cadenas ...................................................................................... 30 Ilustracin 18.Clculo chaveta para el pin. ............................................................................ 31 Ilustracin 19. Resultados obtenidos chavetero del pin.......................................................... 32 Ilustracin 20.Clculo chaveta para la rueda. ........................................................................... 33 Ilustracin 21.Resultados obtenidos chavetero de la rueda. ...................................................... 34 Ilustracin 22 Dimensiones de la chaveta. ................................................................................. 34 Ilustracin 23 Dimensiones del chavetero. ................................................................................. 35

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INTRODUCCIN Dentro de los elementos de maquinaria para transmitir potencia, se encuentran las cadenas, que son elementos de maquinas utilizados pata transmitir potencia a bajas velocidades, entre sus ventajas se encuentra que no sufren alteracin con el pasar de los aos, como tampoco son afectadas por el sol, aceite o grasa, pueden tambin operar a altas temperaturas. Una trasmisin por cadena no requiere tensin en el lado flojo de la cadena por tanto impone menos carga en los cojinetes de los ejes que las transmisiones por banda, esta disminucin de la carga reduce el mantenimiento de cojinetes, lo mismo que las perdidas por friccin, que en ellas se originan. Este diseo se llevara a cabo con la ayuda del software proporcionado por la marca Renold, y hace parte del diseo final de la trasmisin general compuesta por bandas, engranajes cnicos, rectos y helicoidales, los cuales funcionando conjuntamente permiten trasmitir la potencia y velocidad rotacional a las respectivas maquinas, en este caso una mezcladora de concreto y un molino de bolas.

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OBJETIVO GENERAL Disear un sistema de trasmisin por cadena, el cual cumpla con los requerimientos de operacin de un molino de bolas.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Aplicar los conocimientos tericos en el diseo de la trasmisin por cadena para comprender la relacin que existe entre los diferentes parmetros y hacer ms prctico el diseo del dispositivo logrando as una mayor eficiencia y durabilidad de la trasmisin. Utilizar el software proporcionado por la marca Renold para seleccionar un tipo de cadena adecuado para los requerimientos del diseo de la transmisin.

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DESARROLLO DEL DISEO A lo largo del diseo de trasmisin general se han venido denotando cada una de sus componentes como lo son, bandas, engranajes helicoidales y rectos. Para este diseo nos enfocamos en la trasmisin por cadena la cual est montada solidaria al eje rueda helicoidal como se muestra en la figura. Por consiguiente la funcin de la transmisin por cadena ser reducir la velocidad en el eje para garantizar un ptimo funcionamiento del molino.

Ilustracin 1.Esquema de transmisin general.

Con la ayuda del software proporcionado por la marca Renold, se disea esta componente de la transmisin general, los datos de operacin son los siguientes. Impulsor Mquina # 1 Potencia salida Mquina # 1 (Hp) Velocidad salida Mquina # 1 (Rpm) Velocidad Rueda helicoidal(Rpm) Motor CA sncrono Torque normal Molino de bolas 15 100 301.2

Ilustracin 2.Parmetros de operacin de maquinaria.

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1. DISEO DE TRANSMISIN POR CADENA. A continuacin se presenta un anlisis llevado cabo con la ayuda del software de Renold, para garantizar un ptimo funcionamiento de la trasmisin por cadena. 1.1 Potencia de entrada. La potencia de entrada se determina con la siguiente relacin teniendo en cuenta las perdidas por trasmisin de cadena y la respectiva velocidad de la rueda helicoidal que se obtuvo en el diseo de trasmisin por engranajes helicoidales.

La velocidad de entrada al pin de la transmisin por cadena ser la misma velocidad que se obtuvo para la rueda helicoidal en el diseo de la trasmisin helicoidal, por consiguiente:

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1.2 Seleccin del nmero de dientes del pin y rueda. Teniendo en cuenta que la relacin de trasmisin por cadena es:

Se selecciona un nmero de dientes adecuados que cumpla la siguiente relacin:

Donde Son los respectivos nmeros de dientes de la rueda y del pin. Segn la norma DIN 8196 los siguientes nmeros de dientes para el pin son preferidos: 17,19,21,23,25,38,57,76,95,114. Se recomienda que el nmero de dientes del pin sea impar ya que as se logra que los dientes del pin, engranen con distintos eslabones de la cadena, por consiguiente se distribuye mejor el desgaste.

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1.3 Seleccin de la cadena. Para seleccionar la cadena se debe especificar el tipo de norma y si la seleccin debe ser automtica o manual, cuando se elige una seleccin automtica en el programa se aplica por defecto una vida mnima de duracin de 15000 horas.

1.4 Tipo de producto Se determina utilizar la cadena tipo Renold sinergy ya que es una cadena de transmisin de alto rendimiento con unas propiedades excepcionales de resistencia a la fatiga y al desgaste. La cadena posee casquillos extruidos en frio con un eje especialmente recubierto para reducir la friccin en la zona de contacto, la cadena tendr una vida de trabajo mas larga que cualquier otra cadena de transmisin de potencia disponible en el mercado.

1.5 Clasificacin de carga. 1.5.1 Caractersticas de la maquina conductora. Teniendo en cuenta que el motor impulsor de transmisin es elctrico sncrono AC torque normal tenemos que se trata de un funcionamiento suave.

Ilustracin 3.Caractersticas de la maquina conductora.

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1.5.2 Caractersticas de la maquina conducida. Teniendo en cuenta que la maquinaria conducida es un molino de bolas, en la tabla de caractersticas de la maquina conducida proporcionado por el software de Renold no aparece caracterizada este tipo de maquina, por consiguiente se encuentra que este tipo de maquinaria aparece como medianamente impulsiva haciendo uso de la tabla de acoples.

Ilustracin 4. Caractersticas de la maquina conducida.

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1.6 Tipo de lubricacin. La lubricacin tiene una gran influencia en el rendimiento al desgaste de la cadena. Con una inadecuada lubricacin la vida de la cadena se reduce drsticamente. El programa Renold ofrece unas recomendaciones sobre la lubricacin que debe ser seleccionada bajo condiciones de trabajo normales. Para este diseo se elige una lubricacin segn lo recomendado, cuando se selecciona este tipo de lubricacin se puede esperar la vida dada para la cadena si el mantenimiento se lleva a cabo regularmente.

1.7 Condiciones ambientales La aplicacin del molino de bolas ser interior y en un ambiente normal.

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2. CLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE CENTROS. Haciendo uso de la siguiente relacin y el nmero de dientes del pin tenemos que se puede determinar la distancia entre centros. El factor de seleccin se toma en base a las caractersticas de la maquinaria conductora y conducida.

Ilustracin 5 Determinacin factor de servicio.

Determinada la potencia de seleccin y las revoluciones del pin se determina el paso.

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Ilustracin 6 Seleccin del paso de la cadena.

Determinado el paso donde:

Por consiguiente con ayuda de la siguiente tabla se determina la distancia entre centros recomendada.

Ilustracin 7. Distancia entre centros recomendada

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3. Clculo de la transmisin por cadena con software Renold. Luego de ingresar al software todos los parmetros descritos anteriormente se obtienen los siguientes resultados.

Ilustracin 8.Datos de entrada software Renold

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Ilustracin 9.Resultados obtenidos

El programa muestra tres referencias de cadenas, se decide utilizar la cadena ANSI 80 (ISO 606) simple, por consiguiente se debe recalcular la distancia entre centros ya que segn la denominacin el paso correspondiente a la cadena debe ser:

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Determinado el paso correspondiente a esta denominacin de la cadena ANSI 80(ISO 606) SIMPLE, se determina con la siguiente tabla la nueva distancia entre centros.

Ilustracin 10 Distancia entre centros

Nuevamente se vuelve a calcular con la el valor hallado anteriormente para la distancia entre centros y los mismos parmetros de operacin que se explicaron anteriormente, por consiguiente se obtuvieron los siguientes resultados.

Ilustracin 11.Reclculo de transmisin

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Ilustracin 12.Resultados obtenidos en reclculo de transmisin

Las dimensiones representativas que de la cadena proporcionadas por el fabricante Renold son las siguientes.

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Ilustracin 13.Esquema de la cadena.

4. CHEQUEOS DE LA TRANSMISIN POR CADENA. Para que la transmisin funcione eficientemente deben hacerse los siguientes chequeos.

4.1 Nmero de pasos Cp. El nmero de pasos se calcula de acuerdo a la siguiente ecuacin, este valor debe estar en el rango de .

Donde

Por consiguiente este valor esta en el rango indicado anteriormente.

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4.2 Velocidad linear de la cadena. De los resultados que se obtuvieron en el software tenemos que:

Por consiguiente el diseo esta en un rango optimo de funcionamiento.

4.3 Longitud de la cadena. La longitud de la cadena se determina por medio de las siguientes ecuaciones.

Donde:

Para determinar el valor de K, se debe utilizar la siguiente tabla, por consiguiente tenemos que:

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Ilustracin 14 Tabla de valores de K catlogo INTERMEC.

Por consiguiente el valor respetivo de K ser:

Luego se calcula

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5. DIMENSIONES DE LOS SPROKETS. A continuacin se presenta las dimensiones correspondientes al pin y rueda de la transmisin por cadena. 5.1 DIMENSIONES DEL PIN.

5.1.1 Espesor de alma S El espesor del alma S se determina en base a la siguiente tabla por consiguiente tenemos que:

Ilustracin 15.Clculo espesor del alma del pin.

5.1.2 Dimetro exterior dex.

Donde

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5.1.3 Dimetro primitivo

.

5.1.4 Espesor de llanta F.

24

5.1.5 Dimetro de la llanta

5.1.6 Radio

.

5.1.7 Dimetro del eje.

Donde:

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5.1.8 Dimetro del cubo

.

5.1.9 Longitud del cubo .

5.2 DIMENSIONES DE LA RUEDA. 5.1.1 Espesor de alma S El espesor del alma S se determina en base a la siguiente tabla por consiguiente tenemos que:

Ilustracin 16.Clculo espesor del alma de la rueda.

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5.1.2 Dimetro exterior Dex .

Donde

5.1.3 Dimetro primitivo

.

27

5.1.4 Espesor de llanta F.

5.1.5 Dimetro de la llanta

5.1.6 Radio

.

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5.1.7 Dimetro del eje.

Donde:

5.1.8 Dimetro del cubo

.

5.1.9 Longitud del cubo .

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Con la ayuda de la siguiente tabla se sacan las dimensiones faltantes para la construccin del diente en el pin y la rueda estas dimensiones son:

Ilustracin 17.Dimensiones de cadenas

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6. CLCULO DE CHAVETEROS PIN Y RUEDA. En base a la potencia de transmisin en cada uno de los componentes, su velocidad angular y los dimetros para los ejes calculados anteriormente para el pin y la rueda se determinan las dimensiones de los chaveteros.

6.1 Clculo de chavetro para el pin. Potencia pin=11.656 KW=15.625HP Revoluciones eje =301.2 Rpm Dimetro del eje=57 mm Longitud del cubo=85.5 mm

Ilustracin 18.Clculo chaveta para el pin.

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Ilustracin 19. Resultados obtenidos chavetero del pin.

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6.2 Clculo de chavetero para la rueda. Potencia rueda=11.19KW=15HP Revoluciones eje =100 Rpm Dimetro del eje=75 mm Longitud del cubo=112.5 mm

Ilustracin 20.Clculo chaveta para la rueda.

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Ilustracin 21.Resultados obtenidos chavetero de la rueda.

Ilustracin 22 Dimensiones de la chaveta.

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Ilustracin 23 Dimensiones del chavetero.

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CONCLUSIONES

Es de gran importancia para la realizacin del diseo de estos elementos trasmisin de potencia tener en cuenta sugerencias dadas por personas con mayor conocimiento, comprensin y legado sobre el tema, con la finalidad poder evitar la toma de decisiones equivocadas que comprometan funcionamiento del equipo y la vida til de este.

de un de el

Es importante recalar que la utilizacin de software de clculo es una herramienta muy valiosa, ya que permiten ser ms eficientes cuando se presente un problema de tipo industrial, en este diseo se utilizo el software proporcionado por la firma Renold que es un fabricante de elementos de transmisin de potencia reconocido a nivel mundial. Con este diseo de transmisin de potencia por cadenas finaliza una serie de diseos como transmisin por banda ,engranajes helicoidales y rectos, engranajes cnicos que vienen formando parte de la transmisin general, en la cual su objetivo es transmitir la potencia desde un motor elctrico hacia una mezcladora de concreto y un molino de bolas

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BIBLIOGRAFIA

Software: Solid Edge V.17 Software: MDESING Software Renold transmission drive chain selector. BUDYNAS Richard. DISEO EN INGENIERA MECNICA DE SHIGLEY. Mc Graw Hill. Octava edicin. Mxico, 2008.

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