Reporte. Calculo y simulacin de engranes

[Reporte. Calculo y simulacin de engranes]Diseo elementos de Maquinas

Unidad Profesional Interdisciplinaria de IngenieraCampus Guanajuato

Reporte ProyectoClculo y simulacin de engranesDiseo de elementos de maquinas

Gonzlez Ontiveros Karim GilbertoCordoba Arteaga Victor HugoMurillo Melndez Carlo Martn

30 de Mayo de 2014

Resumen.

En este reporte se emplearan diversos mtodos para la solucin de un sistema de engranes, determinar una serie de esfuerzos que se producen en los dientes de los engranes. As mismo, se empleara CAD para el diseo y modelado del mismo sistema, se apreciar un video de la simulacin misma.

Objetivo.El alumno ser capaz de Analizar, modelar y disear un sistema de engranajes y su correcta resolucin.

Marco terico.

Se denominaengranajealmecanismoutilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de unamquina. Los engranajes estn formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denominacoronay la menorpin. Un engranaje sirve para transmitirmovimiento circularmediante el contacto de ruedas dentadas. Una de las aplicaciones ms importantes de los engranajes es la transmisin del movimiento desde elejede una fuente de energa, como puede ser unmotor de combustin internao unmotor elctrico, hasta otro eje situado a cierta distancia y que ha de realizar un trabajo. De manera que una de las ruedas est conectada por lafuente de energay es conocida como engranaje motor y la otra est conectada al eje que debe recibir el movimiento del eje motor y que se denomina engranaje conducido.1Si el sistema est compuesto de ms de un par de ruedas dentadas, se denominatren.

Metodologa.

ProblemaUn reductor de velocidad tiene dientes de altura completa a 200 y el engrane de engranes rectos de reduccin sencilla tiene 22 y 60 dientes. El paso diametral es de 4 dientes/in y el ancho de la cara es de 3 in. La velocidad del eje del pin es de 1145 rpm. La meta de vida de vida de 5 aos, para un servicio de 24 horas al da, corresponde aproximadamente a 3x109 revoluciones del pin. El valor absoluto de la variacin del paso es tal que el nmero del nivel de precisin de la transmisin es 6. Los materiales son aceros AISI 4340 endurecidos completamente grado 1, tratados trmicamente para obtener una dureza 250 Brinell, en el ncleo y la superficie de ambos engranes. La carga es por impacto moderado y la transmisin de la potencia es uniforme. Para una confiabilidad de 0.99, calcule la potencia nominal del reductor de velocidad.

=200SF=1 Se supone igual a 1 ***Np=22YN=0.85 Se obtiene de la table 14-14Nc=60KR=0.50-0.109 (1-R) [in]F=3.25 inKT=1 Se supone porque no tenemos temperaturaPd=4St=71.3 HB + 12800 St=32125 Se elige grado 1.Qr=6R=0.99HB=250 Wt=

J=0.32 Se obtiene de Tabla 14-6V=1648.6814 ft/minKv= =1145=2290/minA=50 + 56 (1-B)B=0.25(1.2-QT)1/3B=0.825 A=59.8

Dp==Dp=5.5rp=2.75Kv=1.53K0=1.25 Tabla 14-18 impacto moderado, engrane uniformeKs=1.192Y=0.331 Tabla 14-2 para 22 dientesKs=1.144KB=1 Suponemos mB=>1.2Km= Cmf= 1 + Cmc [Cpf Cpm + Cmf Ce]Cpf= Cma= A+ BF +CF2A=0.127B=0.0138C=-0.765x10-4Ce=1 Tomamos otras condiciones

Wt= 2613.459 lbfWPOR POLIGONOSW2= Wt2 + Wr2Wr=W2 Wt2WtWr=951.218 lbf Fuerza en diente

POR LEY DE SENOS

W= 2781.184 lbf Fuerza en diente

T= (Wt)(rp)T=2613.459 lbf (2.15 in)T= 7187.01225 lbf in

I=0.985 Tabla 14-8Cp=1 No conocemos volume de 14-13Wt=2613.454 lbfKo= 1.25Kv= 1.333Ks= 1.144Km= 1.2392Dp= 5.5 inc= 20.101 psi Esfuerzo por contacto

F=3.25 in Wr= 951 lbCf=1A=bh= 3.5(1.2)A=4.2 in2 Se toma como un rectngulo.= 226.48 psi Esfuerzo de compresin

Simulacin y procedimiento

El funcionamiento del mecanismo se encuentra en el siguiente link: mecanismo.wmv

IMAGEN 1: sistema de engranaje

IMAGEN 2: geometra de engranaje en ansys

IMAGEN 3: mallado libre

IMAGEN 4: mallado usando la herramienta sweep

IMAGEN 4: vista isomtrica de mallado con sweep

Primera posicin: carga sobre cara lateral del diente

IMAGEN 5: restricciones de movimiento y presin sobre la cara lateral del diente

IMAGEN 6: resultante de fuerzas sobre el diente

IMAGEN 7: esfuerzos resultantes de la presin sobre la cara lateral del diente

IMAGEN 8: vectores que indican la direccin de las fuerzas de la presin ejercida sobre la cara lateral del diente

IMAGEN 9: distribucin y magnitud del torque

El comportamiento de la presin ejercida en la cara lateral se encuentra en el siguiente link: fuerzascaralateral.wmv

Segunda posicin: presin sobre cara superior del diente

IMAGEN 10: resultante de fuerzas sobre la cara superior del diente

IMAGEN 11: distribucin de los esfuerzos resultantes de la presin sobre la cara superior del diente

IMAGEN 12: vectores que muestran la direccin de las fuerzas sobre el diente

El comportamiento de las fuerzas sobre la cara superior se encuentra en el siguiente link: fuerzascarasuperior.avi

Comparacin de resultados

AnalticoANSYS

Fuerza resultante entre dientes2781.1842780

Esfuerzo por compresin (psi)226.48240

Esfuerzo por flexin (psi)27306.2527496

Esfuerzo por contacto (psi)20.101-

Bibliografa.[1].- Adrin Martn Rodrguez; Simulacin mediante el mtodo de los elementos finitos de una estructura metlica. Noviembre 2010; Universidad Carlos III Madrid.

[2].- S. Moaveni, 1999, Finite Element Analysis Theory and Application with ANSYS. Prentice Hall.

Profesor: Jorge Luis Barroso| Ingeniera Aeronutica

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