proyecto de diseño mecánico ii entrega copy
DESCRIPTION
Diseño MecnicoTRANSCRIPT
I. Consideraciones preliminares y clculos
Primeramente, debemos indicar las especificaciones por las que optamos en este grupo, que son las siguientes:
MODULO CIRCUNFERENCIAL (mt): es la relacin entre el dimetro primitivo expresado en milmetros y el nmero de dientes de la rueda.
Otros datos proporcionados fueron:Relacin de velocidad1:8
Factor de servicio2
Efecto de los choques y cargas medianasK = 1.25
10 arranques por horaK= 1.25
Eficiencia mecnica98%
Transformando a kW la potencia de entrada del reductor:
Y a radianes por segundo las revoluciones a la entrada:
Tener estos valores nos permite obtener el momento de torsin a la entrada del reductor:
Dada la eficiencia mecnica que se requiere, la potencia de salida es:
La velocidad de salida en radianes por segundo:
Entonces, el momento de torsin en la salida es:
Disearemos el presenta sistema de manera tal que ambos juegos de reduccin tengan la misma razn de engranajes. Siendo as, la razn de engranajes de 1 solo acople est dada por:
A partir de esta razn de engranajes, es posible buscar el nmero mnimo de dientes necesario para nuestro diseo. La razn de dientes m que habr entre el pin y el engrane al cual se acopla es el inverso del nmero encontrado previamente. Esto da como resultado 3.46. Suponiendo dientes completos, podemos estimar la k del engranaje como 1. Se nos dice en una de las especificaciones tcnicas que el ngulo de presin es de 20. Ya disponemos de toda la informacin necesaria para poder calcular el nmero mnimo de dientes:
Redondeando al siguiente entero, concluimos que el nmero mnimo de dientes recomendable es de 16. Entonces:
Calculamos la cantidad de dientes de los otros dos engranajes:
Tambin resulta oportuno calcular los momentos de torsin en las secciones intermedias:
Ahora, con estos datos preliminares, nos es posible empezar con el tratamiento geomtrico de los engranes que se estarn utilizando.
II. Anlisis geomtrico del primer tren de engranesEn cuanto al pin el eje de entrada, disponemos de la siguiente informacin:Pc= Mc*15.7015.70
Velocidad3600 rpm3600 rpm
ngulo de presin2020
ngulo de avance15 D15 IZ
Angulo de presin transversal20.65 20.65
Dimetro primitivo Pc*Z/80 mm225 mm
Modulo normal Dp cos/Z4.82 mm4.82 mm
Diametro base Dp-2.5Mn67 mm212.95mm
Distancia entre ejes152.5 mm152.5 mm
Mf22
Con el paso circular
mmDando un ancho de cara con un Mf= 2F=152mm
Con el paso axial, podemos buscar el paso transversal del pin:
Buscamos el paso circular normal:
Buscamos el paso diametral transversal:
Procedemos con buscar el adendo y dedendo:
Exponemos mediante la siguiente tabla, el resumen de los resultados geomtricos obtenidos para el primer tren:PinEngrane
Nmero de dientes1645
Paso diametral transversaldientes/mmdientes/mm
Paso transversalmmmm
Paso axial mmmm
Paso diametral normal dientes/mmdientes/mm
Adendo mm/dientemm/diente
Dedendomm/dientemm/diente
III. Anlisis de fuerzas
Fuerza tangencial que acta sobre el engranaje.
Ahora, la carga radial:
Carga axial:
Para el segundo tren con el torque de salida aplicando la eficiencia de 0.98
P= 73.5kWW= T=
Radial:
Axial:
IV. Anlisis de materiales del trenMaterial que se emplear para el engrane 14NiCr18 Numero de esfuerzos de flexin permisible St= 700 MPa Sc = 1330 MPaMaterial que se emplear para el pin 14NiCr14 Numero de esfuerzos de flexin permisible St=63000psi St = 1270 MPa psi
Con las velocidades y la tabla siguiente
Aproximando el parmetro Qv
Q1-4ABKv
11920.251.12
10840.391.20
Ko = 1.25 (potencia uniforme a impacto)Factor de servicio = 2Arranque= 1.25Ks factor de tamao=Para el pin, con 16 dientes:
Para el engrane, con 45 dientes:
b=303mm, P=0.0781645
1.621.63
Pero estos factores estn sobre expuestos o errados por que la formula est dada en pulgadas por eso decidimos usar el inverso de kb segn la ecuacin 6-20
Buscando el dimetro efectivo de la tabla 6-3
Dando un kb=0.88 y 0.75Ks=1.13, 1.33
KH Factor de distribucin de carga en mm segn ANSI/AGMA:
Calculamos la raz y la cabeza para el primer tren de engranes:
KB factor de espesor de aro=
J factor geometrico: Con la figura 14.7-14.8 de shigley pg. (734-735)JG= 0.6*0.98 =0.588JP= 0.48*0.93=0.446
Flexin del diente del pin 1 y 2:
22
14.23
4.819
Flexin del diente del engrane 1y 2:
43.90 N/mm2 129.67 N/mm2
Factor Geomtrico:
Factor geomtrico de resistencia superficial ( Zi)
Coeficiente elstico (ZE)
Factor de sobrecarga (K0)
Factor de la condicin superficial (ZR)
Factor de relacin de la dureza CH
Factores de los ciclos de esfuerzos YN y ZN El ciclo de vida es de 107 por lo tanto YN =1ZN=1Factor de confiabilidad (YZ)Confiabilidad 0.99YZ=1.00
Factor de temperatura KTKT=1
Desgaste en el diente del pin:
Desgaste en el diente del engrane:
V. Anlisis de fuerzas Primero analizamos el eje de entrada. Recordamos de los clculos previamente efectuados las cargas que actan sobre l: Tangencial:
Radial:
Axial:
Como el engrane est ubicado en el centro del eje las reacciones en los cojinetes sern
Tangencial:
Radial:
Axial:
Las reacciones del eje intermedio Tangencial:
Radial:
Axial:Debido al diseo el eje de salida est inclinado 45 grados provocando que las reacciones en el segundo juego de engranes sea la sumatoria de las competentes tangenciales y radiales. Dando como resultado 12.28KN y 15.82KN
Raz = -1.51KN
En el eje de salida las reacciones en los engranajes 12.28KN y 15.82KN
VI. Anlisis de material en el eje de entradaDe los materiales que proporciona inventor para ejes escogimos cast Steel con un sy de 400MPa, Aproximando al material ms cercano del shigley para comenzar el clculo del dimetro del eje tomamos el 1020 CD con sut de 470 MPa
los factores que modifican la resistencia a la fatiga:
ka= factor de condicin superficialkb= factor de tamaokc= factor de cargakd= Factor de temperaturake= factor de confiabilidad
Calculamos ahora la resistencia del material bajo las condiciones de fatiga:
Se emplea un factor de diseo n=2Ahora, calculamos los dimetros adecuados en los diversos puntos del eje:
*Por mtodo de Ed-Goodman
Ayudados de los diagramas de momentos del inventor.
Mas el torque de 550NM
Comparndolo con el de inventor en ese mismo punto
Con las siguientes estimaciones se comprueba el factor d seguridad
Y las siguientes ecuaciones
Kf= 1.57Kfs=1.44 =20.15N=1.97Se comprob el factor de seguridad de 2 para esa seccin del eje pero el texto no aclara como hacer el anlisis de las siguientes secciones por lo cual nos decidimos por tomar el dimetro de inventor.
Primer eje
Tercer eje
Diseo de los cuerosSegn la tabla 7-6 del shigleyDimetro W ancho
D1= 45mm = 14964in1/2in
D2=70mm5/8in
D3=75mm3/4in
Entramos a key desing de inventor para encontrar alguna chaveta con esas dimensiones o crearla
I. Resumen de los resultados obtenidos para el diseo de los ejesMediante la siguiente tabla, presentamos el resumen de los resultados obtenidos para los diseos de ejes: Para el eje de entradaeje pionmaterial: Acero AISI soqt 300FPieza:
Momentos FlexionantesFuerzas cortanteDiametros en (pulg)
Seccindiametros ( y componentes relacionados)Par torsor (Nm)Mx (Nm)My (Nm)Vx (N)Vy (N)Kt Minimo (mm)Diseo
AD1 (Acoplamiento)12.36
BD2 (Rodamiento)988.5426612.36
CD4 (Pion)39.54170.6988.5426622.47
DD5 (Rodamiento)618.54266
Para el eje intermedioeje secundariomaterial:Pieza:
Momentos FlexionantesFuerzas cortanteDiametros en (pulg)
Seccindiametros ( y componentes relacionados)Par torsor (Nm)Mx (Nm)My (Nm)Vx (N)Vy (N)Kt CaracteristicasMinimo (mm)Diseo (mm)
AD1 (Rodamiento)1608229.1
BD2 (Engrane)191.9164.969.1641608229.117.2
BD2 (Engrane)191.91369.319.16416089863.133.7
CD3 (Pion)191.91209.44403.6952369863.133.7
DD4(Rodamiento)52369863.1
Para el eje de salidaTercer eje smaterial: Acero AISI soqt 300FPieza:
Momentos FlexionantesFuerzas cortanteDiametros en (pulg)
Seccindiametros ( y componentes relacionados)Par torsor (Nm)Mx (Nm)My (Nm)Vx (N)Vy (N)Kt CaracteristicasMinimo (mm)Diseo
AD1 (Rodamiento)954.956950
BD2 (Engrane)597.32477.5347.5954.956950
BD3 (Engrane)597.32261.9347.552376950
CD4 (Rodamiento)597.325237695021.71
DD5(Acoplamiento)597.32021.71
1II. Seleccin de rodamientos
Los clculos previos tenemos el siguiente resumen de la reacciones en ejesEje de entrada
Eje segundo
Eje de salida
En base al catlogo NTN Rodamiento de bolas y de rodillos tomaremos los rodamientos ms apropiados Rodamientos para eje entrada Izquierda RODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNDe acuerdo a las reacciones en los puntos a y b se seleccionaron los siguientes rodamientos:Para
Rodamiento 6302
DerechaRODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNPara D=22.47mm
Rodamiento 62/22
Rodamiento Segundo Eje Izquierda RODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNPara
Rodamiento 6804
DerechaRODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNPara
Rodamiento 62/32
Rodamiento eje de salida
Izquierda RODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNPara RRodamiento 6008
DerechaRODAMIENTO DE BOLA RGIDA NTNPara Rodamiento 6006