facultad de ingeniera mecnica - el presente proyecto se realiza en el departamento de mecnica...

PROYECTO DE

ELEMENTOS DE MQUINAS

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

DEPARTAMENTO DE MECNICA APLICADA

Ttulo: Diseo de un reductor de velocidad de engranajes cilndricos con dientes helicoidales.

Autor: Juan Miguel Acosta Snchez Grupo: 42

No. : 1

La Habana, abril 2010

Resumen

El presente proyecto se realiza en el Departamento de Mecnica Aplicada

de la facultad de Ingeniera Mecnica perteneciente al Instituto Superior

Politcnico Jos Antonio Echeverra (ISPJAE), con el fin de hacer el diseo de un

reductor de velocidad de engranajes cilndricos con dientes helicoidales, como

parte de un ejercicio terico de la asignatura Elementos de Mquinas. Esta

investigacin aborda el estudio de diferentes tipos de reductores de velocidad que

actualmente se fabrican en el mundo, para definir la mejor variante de solucin y

los tipos de elementos de mquinas que lo componen as como su secuencia y

pasos de fabricacin. Se definen adems los materiales que se utilizarn en cada

uno de los componentes as como sus propiedades fundamentales, tambin

queda definido el tipo de lubricante y la cantidad que se emplear para dicho

reductor.

Abstract:

The present project is developed in the Department of Applied Mechanical of

the career of Mechanical Engineering belonging to the Instituto Superior

Politcnico Jos Antonio Echeverra (ISPJAE), with the purpose of making the

design of a reducer of speed of cylindrical engagements with helical teeth, like part

of a theoretical exercise of the course Elements of Machines. This investigation

approaches the study of different types of reducers of speed that at the moment

are manufactured in the world to define the best solution variant and the types of

elements of machines that compose it as well as its sequence and steps of

production. They are also defined the materials that will be used in each one of the

components as well as their fundamental properties, it is also defined the type of

lubricant and the quantity that will be used for this reducer.

ndice

Introduccin ............................................................................................................. 1 Captulo I. Estado del arte. ................................................................................... 2

1.1 Introduccin: .............................................................................................. 2 1.2 Que tener en cuenta para disear un reductor: ........................................ 3 1.3 Algunos datos de inters: ........................................................................... 3 1.4 Definicin del problema o tarea general a resolver: ................................... 4 1.5 Objetivos: ................................................................................................... 5 1.6 Tareas a desarrollar para cumplir el objetivo: ............................................ 5 1.7 Descripcin grfica de la ejecucin del trabajo: ........................................ 6 1.8 Breve comentario sobre las fuentes bibliogrficas: .................................... 7

Captulo II. Clculo de Transmisiones. ............................................................... 8 2.1 Clculo de las ruedas dentadas: ................................................................ 8

2.1.1 Clculo de la distancia entre ejes de las ruedas. ................................ 9 2.1.2 Clculo del nmero de dientes y correccin. ..................................... 12 2.1.3 Comprobacin a contacto: ................................................................. 14 2.1.4 Comprobacin a fractura: .................................................................. 15 2.1.5 Clculo de los dimetros del engranaje: ............................................ 20 2.1.6 Clculo de las potencias del reductor: ............................................... 21

2.2 Transmisin por correas: ......................................................................... 22 2.2.1 Seleccin del motor: .......................................................................... 22 2.2.2 Clculo de la transmisin por correas: .............................................. 24

2.3 Transmisin por cadenas: ........................................................................ 31 Captulo III. rboles y Rodamientos. ................................................................. 36

3.1 Dimensionado previo de rboles. ............................................................. 36 3.2 Clculo de las fuerzas actuantes: ............................................................ 39 3.3 Comprobacin de los rboles: ................................................................. 41 3.4 Chavetas y Chaveteros: ........................................................................... 53 3.5 Seleccin de rodamientos: ....................................................................... 60 3.6 Comprobacin de los tornillos de las tapas de los rodamientos: ............. 64 3.7 Lubricacin: .............................................................................................. 69

Conclusiones ......................................................................................................... 70 Recomendaciones ................................................................................................ 70 Referencias Bibliogrficas ..................................................................................... 71

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Proyecto de Elementos de Mquinas

Introduccin

Toda mquina cuyo movimiento sea generado por un motor (ya sea

elctrico, de explosin u otro) necesita que la velocidad de dicho motor se adapte

a la velocidad necesaria para el buen funcionamiento de la mquina. Adems de

esta adaptacin de velocidad, se deben contemplar otros factores como la

potencia mecnica a transmitir, la potencia trmica, rendimientos mecnicos,

estticos y dinmicos.

Esta adaptacin se realiza generalmente con uno o varios pares de

engranajes que adaptan la velocidad y potencia mecnica montados en un cuerpo

compacto denominado reductor de velocidad.

A los alumnos de cuarto ao de la Facultad de Ingeniera Mecnica del

Instituto Superior Politcnico Jos Antonio Echeverra (ISPJAE), se las ha

asignado la tarea de disear un reductor de velocidad.

Existe una amplia gama de reductores de velocidad, los cuales se

diferencian entre s, principalmente por su forma constructiva, disposicin de

montaje y resistencia. Ejemplo de ellos son: Engranajes Helicoidales, Corona y

Sin Fin, Ortogonales, Ejes Paralelos, Pendulares y Planetarios.

Para el ensamble de estos equipos se necesitan diferentes accesorios, como

son ruedas dentadas, rboles, rodamientos, etc. Los cuales sern diseados

mediante los clculos pertinentes y sus planos de piezas, o bien seleccionados

de los distintos catlogos.

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Proyecto de Elementos de Mquinas

Captulo I. Estado del arte.

1.1 Introduccin:

Los reductores de velocidad como bien lo seala su nombre- sirven para

reducir la velocidad. Las industrias requieren de este tipo de equipos para variar

las revoluciones por minuto (r.p.m.), ya que en la mayora de los procesos, las

velocidades de los motores son muy altas. Con la implementacin de los

reductores de velocidad se obtiene un menor nmero de r.p.m. de salida, pero sin

disminuir de manera significativa la potencia, aumentando el torque de forma

segura y eficiente.

Para procesos que requieren una velocidad inferior a 900 r.p.m., las

alternativas diferentes a la utilizacin de reductores de velocidad son poco

exitosas: los variadores de frecuencia implican una elevada potencia para estos

requerimientos, lo que conlleva un alto costo; mientras que el sistema de cadenas

o poleas es muy poco eficiente.

Por ello, los reductores de velocidad son la alternativa que brinda mayores

beneficios para la industria en general. De aqu puede surgir la siguiente

pregunta:

Cuales son los beneficios de los reductores de velocidad?

A diferencia de los mecanismos que algunas industrias an utilizan para

reducir la velocidad -como las transmisiones de fuerza por correa, cadena o

trenes de engranajes-, los reductores de velocidad traen consigo una serie de

beneficios, entre los cuales destacan:

Una regularidad perfecta tanto en la velocidad como en la potencia

transmitida.

Una mayor eficiencia en la transmisin de la potencia suministrada por el

motor.

Mayor seguridad en la transmisin, reduciendo los costos en el

mantenimiento.

Menor espacio requerido y mayor rigidez en el montaje.

Menor tiempo requerido para su instalacin.

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Proyecto de Elementos de Mquinas

1.2 Que tener en cuenta para disear un reductor:

A continuacin se muestran algunos elementos que hay que tener en cuanta

para disear adecuadamente una unidad de reduccin:

1. Caractersticas de operacin:

Potencia en Hp o Kw.

Velocidad (RPM de entrada como de salida).

Torque (par) mximo a la salida en kg-m o N*m.

Relacin de reduccin (I).

2. Caractersticas del trabajo a realizar:

Tipo de mquina motriz (motor elctrico, a gasolina, hidrulico, u otro).

Tipo de acople entre mquina motriz y reductor.

Tipo de carga uniforme, con choque, continua, discontinua, entre otras.

Duracin de servicio horas/da.

Arranques por hora, inversin de