diseño de un tornillo sin fin
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8/9/2019 Diseño de Un Tornillo Sin Fin
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE
FACULTAD DE INGENIERÍA ENCIENCIAS APLICADAS
INGENIERÍA MECATRÓNICA
Tema: DISEÑO DETORNILLO SIN FIN
CON RUEDADENTADA
Asignat!a: Diseño Mecánico II
D"#ente: Ing. Carlos Villareal
At"!es: Andrade Jeferson
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Garrido Alex
Orbe Jonathan
Fe#$a: 31!1"!131.- Tema: Diseño de Tornillo Sin Fin con Rueda Dentada
2.- Introducción:
El mecanismo de tornillo sin fin-corona permite transmitir movimiento de rotación entre dos ejes
perpendiculares. Se caracteriza porque reduce drásticamente la velocidad de iro del eje conducido
!el que no está conectado al motor". En la imaen se puede o#servar su funcionamiento $ el nom#re
de sus componentes.
Fue inventado por %rqu&medes en el silo ' a.(. Desde su invención )asta a)ora se )a utilizado
para el #om#eado de fluidos. Es tam#i*n un medio para transmitir potencia mecánica a un
enranaje.
La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del
número de dientes de la rueda.
Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste de una vuelta avanzará un diente.
La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y delnúmero de dientes de la rueda.
Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste dé una vuelta avanzará un diente.
Características:
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Relaciones de transmisión altas.
(oste elevado.
Transmite el movimiento a trav*s de ánulos rectos.
Sólo permite el movimiento del tornillo a la rueda dentada+ #loqueándolo a la inversa.
3.- Objetivos:
Objetivo General:
Diseñar un Tornillo Sin Fin con Rueda Dentada+ para demostrar su funcionamiento.
Objetivos Específicos:
Determinar los parámetros a controlar en el funcionamiento de un tornillo sin fin.
Diseñar el tornillo sin fin.
Realizar el diseño de la rueda dentada o corona.
Diseñar un pórtico para soportar el peso del mecanismo.
Escoer el motor reductor adecuado para que produzca movimiento al sistema.
Determinar las conclusiones en #ase a los pro#lemas que se )an presentado durante el
diseño.
4.- Marco Teórico
El tornillo sin fin es un mecanismo de transmisión circular compuesto por dos elementos, eltornillo !sinf&n"+ que acta como elemento de entrada !o motriz" $ la rueda dentada+ que acta
como elemento de salida !o conducido" $ que alunos autores llaman corona. a rosca del
tornillo enrana con los dientes de la rueda de modo que los ejes de transmisión de am#os
son perpendiculares entre s&.
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El funcionamiento es mu$ simple, por cada vuelta del tornillo+ el enranaje ira un solo diente
o lo que es lo mismo+ para que la rueda d* una vuelta completa+ es necesario que el tornillo
ire tantas veces como dientes tiene el enranaje. Se puede deducir de todo ello que el
sistema posee una relación de transmisión mu$ #aja+ o lo que es lo mismo+ es un e/celentereductor de velocidad $+ por lo tanto+ posee elevada anancia mecánica. %demás de esto+
posee otra ran ventaja+ $ es el reducido espacio que ocupa.
Este mecanismo permite transmitir el movimiento entre ár#oles que se cruzan. El ár#ol motor
coincide siempre con el tornillo sin fin+ que comunica el movimiento de iro a la rueda dentada que
enrana con *l+ llamada corona. 0na vuelta completa del tornillo provoca el avance de un diente de
la corona. En ninn caso puede usarse la corona como rueda motriz. 1uede o#servarse un tornillo
sin fin en el interior de muc)os contadores mecánicos.
1or lo tanto+ la relación de transmisión del mecanismo es simplemente
i 2 3 4 d corona
Donde
i , relación de transmisión
d corona , nmero de dientes de la corona
a relación de transmisión resulta ser inferior a la unidad+ de manera que el mecanismo acta
siempre como reductor. %lternativamente+ puede calcularse en función del diámetro primitivo de la
corona $ del paso de rosca del tornillo+ definido como la distancia entre dos surcos consecutivos de
la )*lice. a e/presión adecuada resulta ser
i 2 p 4 !p D corona"
Dónde,
p 2 '+3536
p, paso de rosca del tornillo
D corona, diámetro primitivo de la corona.
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El tornillo es el elemento conductor. 7a acoplado al eje motor+ que a su vez puede ir acoplado a un
motor el*ctrico+ una manivela u otro elemento capaz de producir movimiento. a corona es una
rueda dentada que ira a medida que lo )ace el eje acoplado al tornillo
%&' C()#)"s Rea)i*a+"s
CALCULO TORNILLO SIN FIN , RUEDA DENTADA
Datos#
CV CV Hp A 63.13!.1"#3$
#!63!.1 ===
$otencia re%&erida#
RPM RPM motor 1#1$=
Ad'itiendo &n resbala'iento del 'otor de "( )$M'otor *1+,!-1!!"/
RPM RPM tambor $.=
RPM RPM rueda 3.3!=
dientes Z rueda $%=
entradatornent N 1.& =
Material# 0ronce 01" A2M C!+!!4 C!5!!4 C",!!/
'(1''%6.% mmkg xdiseño ==σ
)esistencia tracci6n "! a 3! 7g8''"
mm Mx Paso '#!3.')== π
As&'i'os Mod&lo M *
mm x MxN D P !$%$% ===
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mm x MxN D P !$%$% ===
mm P D D E P $%.!)1!##$.% =+=
Diá'etro 'a9or 9 sobre aristas D1/
mm xP A '').#363).' =+=Ancho de )&eda A/#
Conca:idad ;eri<=rica )/
mm xmdp R 36%$.%$.% =−=−=
mm x P r #'#!3.')'$.%'$.% ===)adio de la cabe>a r/
mmd D
E P P '#%'
%!$%
'=
+=
+=
Distancia entre centros#
Resmen:
$otencia re%&erida# 1.3? @$ * 1.3 CV
)esbala'iento# Motor "(
)$MMotor * 1+,!x5( * 1+1, )$M.
)$M 2ornillo * )$MMotor
)$M)&eda * 3?.3 )$M
B)&eda * ,! dientes
Bntrada * 1 del tornillo/
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Material de la )&eda Corona# 0ronce 01" A2M C!+!!/
'(1''%6.% mmkg xd =≈σ
)esistencia a la tracci6n "! a 3! 7g8''"
Re+a
Mod&lo M/# as&'ido/
mm M '#!3.')" =π
$aso $/#
mm N M !$%" =Diá'etro ;ri'iti:o D$/#
mm M N !6)"*'+ =+ Diá'etro exterior D/#
mm P D E $%.!)1"!##$.% =+Diá'etro 'a9or D1/#
mm P #%63).' =+Ancho de )&eda A/#
mm M d P 36$.% =−Conca:idad $eri<=rica)/#
mm P #'$.% =)adio de la cabe>a r/#
T"!ni))"
De ac&erdo a reco'endaciones to'a'os. d; * 1!M
d; * ! ''
de * ! "M * 1!5 ''
d * 1!5 E "-".1+M/ * '' diá'etro de <ondo/.
h * ".1+ M * 1., '' alt&ra de Flete/.
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* M * '' alt&ra cabe>a Flete/.
l * 1.1+M * 1!., '' alt&ra del ;ie del Flete/
1.%== P
d
M tg α
α
Hng&lo de inclinaci6n Flete o de la h=lice /
o#1.$=α
o'=δ *+δ
Hng&lo total entre ancos
$or nor'a ;ara Flete si';le/
mmd D
E P P '#%'
=+
=
Distancia entre centros /#
mm N
P L Rueda R $1.1$$
$%
$%$.!'#!3.')
$%$.! =
+=
+=
ongit&d de la ;arte roscada)/
xtre'os sin rosca /
* $ * "5."+?3
)adio en la cabe>a del Flete )/
) * !.!,x$ * !.!,x"5."+?3 * 1.?13+ ''
C-LCULO DEL MOTORREDUCTOR
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Motor el=ctrico#
$otencia# 3! @$
rec&encia# ! @>
Velocidad# 55! )$M
α
=α
Hng&lo de inclinaci6n del Flete o de la h=lice
P d
M tg =
α
D6nde#
M# Mod&lo M * ''/
d; * diá'etro ;ri'iti:o d$ * !''/
mm#1.$=α
=
mm
mmarctg
%
α
=
P d
M arctg α
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&er>a de contacto4 la %&e origina el tor%&e es#
α cos, F F =
@alla'os las K#
m
m N F
%3!$.%
.'.'3$,=
N F 3.6)1#,=
R F "=D6nde#
N m
m N F 3.6)1#
%3!$.%
.'.'3$, == R
F =,
α cos, F F =)ee';la>ando#
*#1.$cos+3.6)1# o F = N F $6.6#)3=
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F
!
F ! M "=
$6.6#)3"''.%= M
m N M .!3.1$$3=
CALCULO DE PÓRTICO
C()#)" +e Ine!#ia . m"ment" !esistente +e) #ana) U +e /&0 m +e)"ngit+:
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D6nde#
a * +.5 '' b * "!? '' d * 3,! ''
h * "1.5! '' l * 31.+? '' n * 1.3 ''
s * 1,.1! '' t * 5.? '' 9 * d8"
*+' n sadt A ++= -!ea +e )a Se##i1n:
*63.161.1$+6).#'6!.)3$% ++= x x x A
'##.''' mm A =
Distan#ia +e) e2e net!" a )a 34!a e5te!na:
'
d " =
'
3$%= "
mm " 1#$=
( )
−−= !!3
!
1
1'
1! #
g bxd $
M"ment" +e Ine!#ia:
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n la c&al g es la inclinaci6n del ala#t b
! # g
−−
=
6!.)'%!
#!.316).31
−−
= g
%1$66.%= g
$or lo tanto#
−−= *#!.316).31+
%1$66.%!
13$%'%!
1'
1 !!3
x x $
!'%!%%$'!3mm $ =
( ) "
$ ! #
g bxd
d % =
−−= !!3
!
1
6
1
M"ment" Resistente
cm
cm%
$.1#
$'.'%!%% !
=
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3#!.116$ cm% =
F F R& RA !.% !.% 3'.!
6.- Conclsiones:
• El desaste se presenta ma$ormente en la zona de tra#ajo más usada que comnmente es
la rosca del tornillo sin fin.
• El material de#e ser el adecuado para que soporte la a#rasión+ frailidad+ requerimiento de
potencia.
• (uando el accionamiento del tornillo es en vac&o es mu$ pequeño en comparación con la
potencia necesaria para el desplazamiento del material.
!.- "iblio#rafía:
$ibros:
• -udynás ., /is0ett 1. +'%%)*. Diseño en $ngenier(a mec)nica de %#ig!e" +)va
ed.*. 2é3ico, 2c4ra57ill.
• 2899, o0ert L. +'%%6*. Diseño de e!ementos de m)*uinas +!ta :d.*. 2é3ico,
;rentice 7all 7ispanoamericana S.<.
%blicaciones en línea:
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• a (iencia es Fácil+ 8ecanismo tornillo sin fin-corona. Recuperado de, )ttp,44electricidad-
te9no.#lospot.com4:;3;4;'4mecanismo-tornillo-sin-fin-corona.)tml
• <os* =ierro+ Tornillo sin fin > corona. Recuperado de,
)ttp,44???.iesjose)ierroetafe.com4Dep4tecnoloia4mecanismos4tornillo@sin@fin.)tm
• %#ra)am ópez+ tornillo sin fin. Recuperado de, )ttp,44es.scri#d.com4doc45:AB5'B:4Tornillo-
Sin-Fin