Calculo de transmisiones por engranajes

CONDICIONES.

Diseñar un tren de transmisión para un elevador de cubos (carga pesada) que operara en un lugar de excavación donde los turnos son de 6h.

Datos y restricciones al diseño:

Potencia del motor: 4 Hp

Revoluciones del motor: 1800

Velocidad de salida: 150 RPM

El sistema debe ocupar el menor espacio posible.

Seleccionar (de catálogo) y posicionar los engranajes del sistema justificando cada decisión de diseño.

Presentar memoria de cálculo con esquema de la transmisión donde se detalle la posición y tipo de engranajes usados, así como los planos del piñón recto, el engrane helicoidal y el piñón cónico.

Distribución de los ejes:

SELECCIÓN POTENCIA DE DISEÑO.

Dadas las condiciones de operación de nuestra máquina y sabiendo que:

Potencia de diseño = (Potencia de entrada) (Factor de servicio).

Tenemos que nuestra potencia de entrada es igual a 4Hp y nuestro factor de servicio lo obtenemos del siguiente catálogo.

Asi nuestra potencia de diseño será:

Ps = (4HP)* (1.25)= 5Hp

RELACION DE TRANSMISION TOTAL

Teniendo como velocidad de entrada 1800RPM y como velocidad de salida 150RPM nuestra relación de transmisión total será:

Ut= (1800rpm )/150rpm

Ut=12

TIPO DE ENGRANAJES SEGÚN POSICION DE LOS EJES.

Ejes 1-2 están a 90° por lo tanto en estos tendremos una transmisión por engranajes cónicos.

Ejes 2 y 3 están en paralelo por lo tanto podemos usar engranajes rectos o helicoidales, se tomaran engranajes helicoidales ya que su ruido es menor que el de los rectos y además soportan más carga que los rectos sin mayores aumentos en su tamaño.

Ejes 3 y 4 están en paralelo, por esta razón se tomaran engranajes rectos.

Nota: Para minimizar el espacio que ocupado por el sistema se evaluaron tres casos cambiando las relaciones de transmisión entre los engranes, estos se muestran a continuación con sus respectivas conclusiones.

CASO 1

Relaciones de transmisión (µ):

μ ejes1-2=3

μ ejes 2-3=2

μ ejes 3-4=2

EJES 1-2

De la siguiente formula podemos hallar la velocidad angular del engrane ya que conocemos µ y Wp.

µ=Wp/We

Donde

Wp = velocidad angular del piñón.

We = velocidad angular del engrane.

3= 1800Rpm/We

We = 600RPM

Con estas velocidades y nuestra potencia de diseño procedemos a buscar nuestra pareja de engranajes del catálogo de la BOSTON GEAR.

Vemos que el Piñón escogido soporta la potencia de diseño y por lo tanto nuestra pareja de engranajes cónicos será la siguiente.

EJES 2-3

Engranajes helicoidales

Para estos ejes nuestro piñón Helicoidal gira con la misma Velocidad de la rueda cónica que es 600Rpm y por lo tanto al tener una relación de transmisión entre los engranajes helicoidales igual a 2 tendremos la siguiente pareja, ya que nuestro piñón soporta la potencia requerida.

EJES 3-4

Engranajes rectos

Aplicando los mismos principios aplicados anteriormente tenemos que nuestra pareja de engranajes rectos con una transmisión de 2 serán:

Para comprobar si la pareja del engranaje recto soporta la potencia de diseño debemos interpolar entre 200 y 100RPM.

Velocidad angular (RPM) POTENCIA (HP)

200 6,41

150 X

100 4,31

(200-100)/(150-100)=(6,41-4,31)/(x-4,31)

X=5,36Hp Como cumple la potencia requerida nuestra pareja de engranajes rectos será la siguiente:

CASO 2

Relaciones de transmisión a utilizar:

μ ejes 1-2=2

μ ejes 2-3=3

μ ejes 3-4=2

Utilizando el mismo proceso de selección mostrado en el caso 1 tendremos:

EJES 1-2

Engranajes cónicos

Relación de transmisión=2

Ejes 2-3

Engranajes Helicoidales.

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