Reducción Con Una Transmisión Continua Variable

Introducción:

En la industria existen algunas máquinas o dispositivos que no siempre tienen la velocidad o el torque que se requiere para poder trabajar óptimamente con ellas, es por esto que la aplicación de transmisiones ha sido la opción más utilizada al momento. El funcionamiento de las transmisiones ha sido tan exitoso debido a que estas son mecanismos utilizados para transmitir energía a partir de fuerzas y momentos transformados, para modificar las velocidades provenientes de otro dispositivo y regular con ello la salida de velocidad que se requiere. Otro caso por el cual se utilizan las transmisiones es cuando el motor no puede ser conectado directamente con el mecanismo a mover y sin importar si el movimiento que se necesita ocasionar es rotacional o simplemente lineal.

Aunque existen diversos tipos de transmisiones mecánicas, tales como transmisiones cicloidales; reductores de engranes de transmisión directa, tornillos sinfín o sistemas planetarios, de banda, de cadena; CVT´s toroidales, de conos invertidos, poleas de diámetro variable, de banda, etc.

Para la realización de este proyecto se utilizará una transmisión conjunta entre un reductor de velocidad y un CVT toroidal , el primero es un mecanismo que consiste generalmente en un grupo de engranes (cilíndricos, una relación de tornillos sinfín y engrane, o sistemas planetarios) que sirve para relacionar las velocidades angulares entre una flecha motriz de entrada y una flecha de salida, donde la velocidad de salida disminuye con respecto a la velocidad de entrada, y como consecuencia el par torsional de salida se aumenta. Debido a que la potencia es directamente proporcional a la velocidad angular y al torque, esta se mantiene constante a la entrada y salida del reductor. Por otro lado el CVT toroidal funciona con dos discos y dos rodillos que a base de contacto transmiten la potencia de un disco a otro para así reducir o amplificar la velocidad.

Objetivo:

Realizar un proyecto integrador de la materia, en el que tendrán que diseñar y construir un prototipo de reductor de engranes, con una reducción de 4 a 1 entre las flechas de entrada y de salida; así como una transmisión de variación continua (CVT) toroidal. Por lo que el alumno tendrá que desarrollar las habilidades necesarias para realizar los componentes necesarios para el proyecto, los cuales deberán de ser fabricados en el laboratorio de mecánica y/o en la celda de manufactura del campus.

Marco teórico:

REDUCTORES Y ENGRANES

Descripción General

Los engranes son piezas mecánicas utilizadas en casi todo elemento mecánico en existencia. Esta pieza es una rueda o cilindro dentado que transfiere un movimiento giratorio a otro engrane en el mismo mecanismo. La utilización de engranes permiten modificar el movimiento giratorio ya sea en el par, velocidad o incluso posición y ángulo del mismo.

Figura 1.1 Engrane(Remaqchile.com)

Tipos de engranes:

Los engranes vienen en varias maneras:

De dientes rectos

Helicoidales

Simples

Dobles

Cónico

Tornillo sin fin

Planetario

Cremallera

Cinemática de engranes, diseño de trenes y reductores

El funcionamiento de los engranes es sencillo, a medida de que uno gira, este genera una fuerza opuesta en el siguiente engrane causada por el contacto de los dientes, lo que el movimiento del segundo engrane sea opuesto al del primero. Para que un tren de engranes funcione los dientes de los engranes deben de estar en permanente contacto.

Este mecanismo puede ser utilizado para variar el torque o la velocidad de salida de una flecha, únicamente variando los diámetros de los engranes utilizados. La velocidad linear de la corona se mantiene igualen ambos engranes, pero la angular, debido al diferente tamaño de los engranes, varia de manera proporcional al radio del engrane.

v=θr

Así mismo sucede con el torque.

T=F/r

Para poder generar un tren de engranes, se deben elegir o diseñar engranes que posean el mismo módulo, es decir la misma relación entre el diámetro y el número de dientes

m=d/n

Utilizando estas ecuaciones, el diseño de reductores con engranes se vuelve en la teoría relativamente sencillo, sólo habrá que escoger una relación apropiada entre el número de dientes del engrane de salida con respecto al engrane de entrada, o del mismo modo se pueden dividir los diámetros para obtener la relación de reducción. Cuando se quieren crear trenes de reducción de más de dos engranes, existe una fórmula ya desarrollada que nos ahorra bastante tiempo y que al fin y al cabo nos lleva al mismo resultado y es la siguiente:

n_L=en_F

Dónde:

n_L = la velocidad angular del último engrane del tren

n_F = la velocidad angular del primer engrane del tren

e=(producto del número de dientes de engranes motrices)/(producto del número de dientes de engranes impulsados)

Procedimientos de manufactura de engranes.

Los procedimientos más comunes para el tallado de engranes se dividen en dos

grandes grupos:

Procedimientos de reproducción.

Procedimientos de generación o rodadura.

Procedimientos de Reproducción

En los procedimientos de mecanizado de engranes por reproducción, la herramienta cortante es una copia exacta de la rueda a tallar o de cierta parte de ella. Estos métodos exigen de un número elevado de herramientas, ya que incluso para fabricar engranes con el mismo módulo es necesario contar con una herramienta para cada número de dientes puesto que el hueco interdental varía.

Los procedimientos más utilizados son:

Fundición: Se utiliza un molde en el cual se vierte la fundición del material el cual va a formar el engrane, el molde es una copia exacta pero negativa de la rueda final.

Estampado: Se utiliza una matriz como herramienta de corte, la cual tiene la forma del engrande final. Este método se utiliza únicamente para piezas delgadas.

Por corte con herramientas: La herramienta de corte tiene la forma exacta del hueco interdental. Hay dos procedimientos más utilizados según la herramienta utilizada:

Cepillado: La herramienta en la sección perpendicular a la dirección de su movimiento tiene perfiles cortantes que corresponden perfectamente con el contorno del hueco interdental del engranaje a tallar.

Fresado: Los de esta herramienta dientes tienen

...