DISEÑO DE UN REDUCTOR DE VELOCIDADES

Objetivo.- Se desea diseñar todos lo elementos que componen un reductor de velocidades capaz de transmitir una potencia de 48 HP en un rango de velocidad de salida entre 50 a 60 RPM.

1. Esquema.-

2. Selección del Motor.- Considerando perdidas de 2% para cada uno de los trenes, tendremos:

Por lo tanto, la potencia nominal del motor estará dada por:

Por lo tanto, elegiremos un motor de inducción asincrónicotrifásico de 60HP y 2960RPM.

3. Diseño del 1º Tren.- (Engranajes Helicoidales)

3.1. Calculo Geométrico.-Para el diseño del primer par de engranaje helicoidades, trabajaremos con una relación de velocidades de 5.

Supondremos un numero de dientes para el piñon 1:

Con la velocidad del piñon 1 y la potencia nominal del motor, leemos:Calculando los diámetros del piñon 1y del engrane 2:

Calculando el paso Circular normal:

Usaremos un Angulo Helicoidal:Y un Angulo de Presión normal:

Calcularemos:

Angulo de Presión:

Paso Diametral:

Paso Circular:

Paso Axial:

3.2. Calculo de Esfuerzos.-

3.2.1. Para el Piñon 1.-

Velocidad tangencial:

Para una velocidad de 2336.4ft/min, tomaremos una calidad de

Carga Transmitida:

Carga Axial:

Carga Radial:

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

3.2.2. Para el Engrane 2.-

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

Diseño para una vida útil de: 107 ciclos Kl = 1 Kr = 1Y una confiabilidad de: 99% Kl = 1 Kr = 1

Entonces utilizaremos para el diseño:

Entonces utilizaremos, para el Piñon 1, un acero grado 1 con una dureza de 135 HBEntonces utilizaremos, para el Engrane 2, un acero grado 1 con una dureza de 44 HB

4. Diseño del 2º Tren.- (Engranajes Helicoidales)

4.1. Calculo Geométrico.-Para el diseño del primer par de engranaje helicoidades, trabajaremos con una relación de velocidades de 4.

Sabemos que:

Entonces:

Supondremos un numero de dientes para el piñon 3:

Con la velocidad del piñon 3 y la potencia nominal del motor, leemos:Calculando los diámetros del piñon 3 y del engrane 4:

Calculando el paso Circular normal:

Usaremos un Angulo Helicoidal:Y un Angulo de Presión normal:

Calcularemos:

Angulo de Presión:

Paso Diametral:

Paso Circular:

Paso Axial:

4.2. Calculo de Esfuerzos.-

4.2.1. Para el Piñon 3.-

Velocidad tangencial:

Para una velocidad de 467.28ft/min, tomaremos una calidad de

Carga Transmitida:

Carga Axial:

Carga Radial:

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

4.2.2. Para el Engrane 4.-

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

Diseño para una vida útil de: 107 ciclos Kl = 1 Kr = 1Y una confiabilidad de: 99% Kl = 1 Kr = 1

Entonces utilizaremos para el diseño:

Entonces utilizaremos, para el Piñon 3, un acero grado 1 con una dureza de 474 HBEntonces utilizaremos, para el Engrane 4, un acero grado 1 con una dureza de 431 HB

5. Diseño del 3º Tren.- (Engranajes Cónicos)

5.1. Calculo Geométrico.-Para el diseño del primer par de engranaje helicoidades, trabajaremos con una relación de velocidades de 2.7.

Supondremos un numero de dientes para el piñon 5:

Pero el numero de dientes tiene que ser entero,

Nuestra nueva relación de velocidades será:

Sabemos que: Entonces:

que está dentro del rango.

Con la velocidad del piñon 5 y la potencia nominal del motor, leemos: 3Calculando los diámetros del piñon 5 y del engrane 6:

Calculando el paso Circular normal:

Calculando los angulos del Piñon 5 y del Engrane 6:

Calcularemos:

Profundidad total:

Profundidad media de trabajo:

Espaciamiento:

Cabeza: Engrane

Cabeza: Piñon

Diámetro externo: Engrane

Diámetro externo: Piñon

Distancia cónica externa:

Espesor que se prefiere:

Espesor maximo:

Tomaremos un valorintermedio:

Otras dimensiones.-

5.2. Calculo de Esfuerzos.-

5.2.1. Para el Piñon 5.-

Velocidad tangencial:

Para una velocidad de 219.575ft/min, tomaremos una calidad de

Torque:

Carga Transmitida:

Carga Axial:

Carga Radial:

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Porque:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

5.2.2. Para el Engrane 6.-

Torque:

Carga Transmitida:

Carga Axial:

Carga Radial:

Esfuerzo de Tensión:

Donde:

Porque:

Esfuerzo de Contacto:

Donde:

Diseño para una vida útil de: 107 ciclos Kl = 1 Kr = 1Y una confiabilidad de: 99% Kl = 1 Kr = 1

Entonces utilizaremos para el diseño:

Entonces utilizaremos, para el Piñon 5, un acero grado 1 con una dureza de HBEntonces utilizaremos, para el Engrane 6, un acero grado 1 con una dureza de HB

Piñon 5 Engrane 6

5.3. Calculo de Reacciones.-5.3.1. Para el Pión 5.- (Apoyos A y C)

X.-

Y.- (Plano x-y)

Z.- (Plano x-z)

5.3.2. Para el Engrane 6.- (Apoyos D y F)

X.- (Plano x-y)

Y.-

Z.-

(Plano y-z)