Calculos Para Caja Reductora

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE

MECATRÓNICA

PROCESOS DE MANUFACTURA

TRABAJO DE DISEÑO DE UN REDUCTOR

INTEGRANTES:CRISTIAN GARCÍA

JOSÉ LUIS HIDALGOSANTIAGO ZAMBRANO J.

PROFESOR: ING. ERAZO

OCT - FEB 2015

Diseño para una caja reductora de un motor de ¾ hp de relación 32 a 1

Especificaciones previas de diseño:

Cada eje será de material AISI 1518 con una longitud de 400 mm y diámetro 12 mm para los ejes 1, 2 y para los ejes 3, 4, y 5 será de 13 mm

Los engranes serán hechos de material bronce, por lo tanto el valor de C será 6 Los engranes A, B, C y D son engranes rectos Los engranes E, F, G y H son engranes helicoidales El engrane piñón tendrá una separación con respecto al eje de 100 mm, mientras que cada

engrane que se encuentre en un mismo eje con respecto a otro engrane, tendrán una separación de 25 mm entre engranes, excepto para los engranes G y H q tendrán una separación con respecto al inicio del eje de 300 mm.

Cálculo del número de dientes de cada engrane:

RT=321

= ZcZm

32= ZB∗ZD∗ZF∗ZHZA∗ZC∗ZE∗ZG

=2∗2∗2∗4

ZB∗ZD∗ZF∗ZHZA∗ZC∗ZE∗ZG

=44∗44∗44∗8822∗22∗22∗22

ZA=22

ZB=44

ZC=22

ZD=44

ZE=22

ZF=44

ZG=22

ZH=88

Velocidades angulares de los engranes:

NA=1800RPM

NB=900 RPM

NC=900RPM

ND=450RPM

NE=450RPM

NF=225RPM

NG=225 RPM

NH=56.25 RPM

Cálculo del módulo de los engranes

Suponiendo que la caja está diseñada para transmitir una velocidad de piñón de 1800 RPM tendremos:

F=34HP∗1.014CV

1HP=0.7605CV

C=6

ZA=22

N=1800 RPM

M= 3√ 75∗60∗F∗1000ZA∗π∗N∗C∗1.52

=1.44≈2

elmódulo :M=2

Cálculos para cada engrane:

Engranes Rectos:

Engrane A:

Dp=M∗Z=2∗22=44mm

Dex=Dp+2M=44+4=48mm

V=Dp∗π∗N60

=44∗π∗180060∗1000

=4.15m /s

Altura del diente:

h=2.167 (M )=4.334mm

Espesor del engrane:

b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (12 )+20=41.6mm

l=1.5 (de )=1.5 (12 )=18mm

Fuerzas sometidas por el engrane:

P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=1800

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1 REV=188.5 rad /s

τ= Pω

=2.968N−m

FA= τr= 2 τDp

=134.9N

Engrane B:

Dp=M∗Z=2∗44=88mm

Dex=Dp+2M=88+4=92mm

V=Dp∗π∗N60

=88∗π∗90060∗1000

=4.15m / s

Altura del diente:

h=2.167 (M )=4.334mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (12 )+20=41.6mm

l=1.5 (de )=1.5 (12 )=18mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=900

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1 REV=94.25 rad / s

τ= Pω

=5.94 N−m

FB= τr= 2 τDp

=135N

Engrane C:

Dp=M∗Z=2∗22=44mm

Dex=Dp+2M=44+4=48mm

V=Dp∗π∗N60

=44∗π∗90060∗1000

=2.07m /s

Altura del diente:

h=2.167 (M )=4.334mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (12 )+20=41.6mm

l=1.5 (de )=1.5 (12 )=18mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=900

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1 REV=94.25 rad / s

τ= Pω

=5.94 N−m

FC= τr= 2 τDp

=270N

Engrane D:

Dp=M∗Z=2∗44=88mm

Dex=Dp+2M=88+4=92mm

V=Dp∗π∗N60

=88∗π∗45060∗1000

=2.07m / s

Altura del diente:

h=2.167 (M )=4.334mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (13 )+20=43.4mm

l=1.5 (de )=1.5 (13 )=19.5mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=450

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1REV=47.12rad /s

τ= Pω

=11.87N−m

FD= τr= 2 τDp

=270N

Engranes Helicoidales:

α=15 °

Engrane E:

Mf= Mcosα

=2.0706

Dp=Mf∗Z=2.0706∗22=45.55mm

Dex=Dp+2M=45.55+4=49.55mm

V=Dp∗π∗N60

=45.55∗π∗45060∗1000

=1.0732m /s

Zi= Zcos α3 =24.41

Paso de la hélice:

P=Dp∗πtan α

=534.05

Altura del diente:

h=2.166 (M )=4.332mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (13 )+20=43.4mm

l=1.5 (de )=1.5 (13 )=19.5mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=450

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1REV=47.12rad /s

τ= Pω

=11.87N−m

FE= τr= 2 τDp

=521.2N

Engrane F:

Mf= Mcosα

=2.0706

Dp=Mf∗Z=2.0706∗44=91.1mm

Dex=Dp+2M=91.1+4=95.1mm

V=Dp∗π∗N60

=91.1∗π∗22560∗1000

=1.0732m /s

Zi= Zcos α3 =48.82

Paso de la hélice:

P=Dp∗πtan α

=1068.1

Altura del diente:

h=2.166 (M )=4.332mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (13 )+20=43.4mm

l=1.5 (de )=1.5 (13 )=19.5mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=225

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1 REV=23.56 rad /s

τ= Pω

=23.74 N−m

FF= τr= 2 τDp

=521.2N

Engrane G:

Mf= Mcosα

=2.0706

Dp=Mf∗Z=2.0706∗22=45.55mm

Dex=Dp+2M=45.55+4=49.55mm

V=Dp∗π∗N60

=45.55∗π∗22560∗1000

=0.5366m /s

Zi= Zcos α3 =24.41

Paso de la hélice:

P=Dp∗πtan α

=534.05

Altura del diente:

h=2.166 (M )=4.332mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (13 )+20=43.4mm

l=1.5 (de )=1.5 (13 )=19.5mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=225

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1 REV=23.56 rad /s

τ= Pω

=23.74 N−m

FG= τr= 2 τDp

=1042.37 N

Engrane H:

Mf= Mcosα

=2.0706

Dp=Mf∗Z=2.0706∗88=182.2mm

Dex=Dp+2M=182.2+4=186.2mm

V=Dp∗π∗N60

=182.2∗π∗22560∗1000

=0.5366m/ s

Zi= Zcos α3 =97.64

Paso de la hélice:

P=Dp∗πtanα

=2136.21

Altura del diente:

h=2.166 (M )=4.332mm


b=8 (M )=16mm

Diámetro de cubo:

dc=1.8 (de )+20=1.8 (13 )+20=43.4mm

l=1.5 (de )=1.5 (13 )=19.5mm


P=34HP∗746W

1HP=559.5W

ω=56.25

RPM∗1min60 s

∗2π rad

1REV=5.89 rad /s

τ= Pω

=94.99 N−m

FH= τr= 2 τDp

=1042.37N

Diseño de los ejes:

Eje 1:

Diámetro de eje =12 mm

∑ Fy=0

RA+RB=134.9N

∑MA=0

−134.9 (100 )+400 (RB )=0

RB=33.725 N

RA=101.175N

Mmax=0.1 (RA )=10.1N−m

σ F=32∗Mmaxπ∗de3 = 32∗10.1

π∗0.0123 =59.53MPa

σ t=16∗τπ∗de3 =

16∗2.968π∗0.0123 =8.75MPa

σ eq=√σ F2 +σ t2=60.2MPa

δyσeq≥n

49060.2

=8.13

Eje 2:


∑ Fy=0

RA+RB=405N

∑MA=0

−135 (100 )−270 (125)+400 (RB )=0

RB=118.125N

RA=286.857N

Mmax=0.1 (RA )=28.6875N−m

σ F=32∗Mmaxπ∗de3 =32∗28.68

π∗0.0123 =169.1MPa


16∗5.94π∗0.0123 =17.5MPa

σ eq=√σ F2 +σ t2=170MPa

δyσeq≥n

490170

=2.88

Eje 3:


∑ Fy=0

RA+RB=791.2N

∑MA=0

−270 (125 )−521.2(150)+400 (RB )=0

RB=279.825 N

RA=511.4N

Mmax=0.125 (RA )=63.92N−m

σ F=32∗Mmaxπ∗de3 =32∗63.92

π∗0.0133 =296.4MPa


16∗11.87π∗0.0133 =27.5MPa


δyn≥σ eq

490297

=1.64

Eje 4:

∑ Fy=0

RA+RB=1564N

∑MA=0

−521.2 (150 )−1042.37(300)+400 (RB )=0

RB=977N

RA=587N

Mmax=0.125 (RA )=88.05N−m

σ F=32∗Mmaxπ∗de3 =32∗63.92

π∗0.0133 =408MPa


16∗23.74π∗0.0133 =55MPa


δyn≥σ eq

490412

=1.18

Eje 5:


∑ Fy=0

RA+RB=1042.3N

∑MA=0

−1042.37(300)+400 (RB )=0

RB=781.725N

RA=260.575N

Mmax=0.125 (RA )=78.1725N−m

σ F=32∗Mmaxπ∗de3 =32∗63.92

π∗0.0133 =363MPa


16∗95π∗0.0133 =220MPa


δyn≥σ eq

490425

=1.15

Especificaciones finales:

Al usar un acero AISI 1518 el cual tiene un límite de fluencia de 490 MPa, nos es posible diseñar la caja reductora con los engranes especificados, sin que sufra ningún fallo.

Calculos Para Caja Reductora

Documents

Transcript of Calculos Para Caja Reductora