UNIVERSIDAD VERACRUZANA

FACULTAD DE INGENIERA MECANICAREGIN XALAPA

SISTEMAS DE TRASPORTE DE FLUIDOS

ANALISIS DE UN SISTEMA TRIBOLOGICO DEL ENGRANE TORNILLO SIN FINCARRERAINGENIERIA MECANICAALUMNOS

HERNANDEZ AGUILAR ADRIANA

LANDA RODRIGUEZ JAVIER EDUARDO

ORTIZ SANTAMARA MARIAZELI

SIU CALDERN OSCAR ALFREDO

MAESTRO DR. ANDRS LPEZ VELZQUEZ

Xalapa-Enrquez Veracruz

2014 INDICE

3INTRODUCCIN:

3Marco terico Y JUSTIFICACIN

6Diseo de engranes (Prioridades)

6Anlisis de un engrane de tornillo sinfn

9ANALISIS DE PUERTAS AUTOMATICAS

12Bibliografa

INTRODUCCIN:

La American Gear Manufacturers Association (AGMA) ha establecido normas para el anlisis y diseo de varios tipos de engranes cnicos y de tornillo sinfn. Esta asociacin ha establecido mtodos similares para otros tipos de engranes, que siguen el mismo enfoque general.

Marco terico Y JUSTIFICACINEngranes cnicos: descripcin general

Los engranes cnicos se clasifican como sigue:

Engranes cnicos rectos

Engranes cnicos espirales

Engranes cnicos Zerol

Engranes hipoidales

Engranes espiroidales

FUENTE : DISEO EN INGENIERIA DE SHIGLEY

FUENTE : DISEO EN INGENIERIA DE SHIGLEY

Diseo de engranes (Prioridades)Un conjunto til de decisiones para disear engranes cnicos rectos es:

Anlisis de un engrane de tornillo sinfnEn comparacin con otros sistemas de engranajes, el acoplamiento tornillo sinfn-engranetiene una eficiencia mecnica mucho menor. En ocasiones, el enfriamiento en beneficio dellubricante se convierte en una limitante de diseo que provoca que parezca ser una superficiede engrane demasiado grande en vista de su contenido. Si el calor se puede disipar mediante

refrigeracin natural, o sencillamente por medio de un ventilador en el eje del tornillo sinfn,persiste la sencillez. Las bobinas de agua dentro de la superficie del engrane o bombeo dellubricante hacia un refrigerador externo es el siguiente nivel de complejidad. Por esta razn,el rea de engrane superficial es una decisin de diseo.Para reducir la carga de refrigeracin, se hace uso de tornillos sinfn de roscado mltiple.Tambin se mantiene el dimetro de paso del tornillo tan pequeo como sea posible.Los tornillos de roscado mltiple pueden eliminar la caracterstica de autocontencin de

muchos controladores de tornillo sinfn. Cuando el sinfn controla el ngranaje, la eficiencia mecnica eW est dada por

donde los valores de festat pueden hallarse en el ANSI/AGMA 6034-B92. Para evitar que elengrane-tornillo sinfn controle al sinfn, consulte la clusula 9 del 6034-B92 si desea analizar la autocontencin en condicin esttica. Es importante tener una manera de relacionar el componente tangencial de la fuerza del engrane WtG con el componente tangencial de la fuerza del sinfn WtW , lo que incluye el papel de la friccin y las ngularidades de n y . Remtase a la ecuacin (13-45), con WtW

despejada:

La eficiencia mecnica de la mayora de los engranes es muy alta, lo que permite que la

potencia de entrada y de salida se utilicen casi de manera indistinta. Los engranajes de tornillo sinfn tienen tan poca eficiencia que trabajamos con, y hablamos de, la potencia de salida. La magnitud de la fuerza transmitida del engrane WtG puede relacionarse a la potencia de salida H0, el factor de aplicacin Ka, la eficiencia e y el factor de diseo nd por medio de

Se utiliza la ecuacin (15-57) para obtener la fuerza del sinfn orrespondiente WtW

. De esto se sigue que

De la ecuacin (13-44),

La velocidad de deslizamiento del sinfn del cilindro de paso Vs es

y la potencia de friccin Hf est dada por

La tabla 15-9 proporciona el ngulo de avance mx ms grande asociado con un ngulo

de presin normal n.

ANALISIS DE PUERTAS AUTOMATICASDATOS DEL SISTEMA

VELOCIDAD : 1600 rpm

NUMERO DE DIENTES: 24 dientes

POTENCIA ; 16 Hp

DIAMETRO DE PASO: 3in

PASO DIAMETRAL DEL ENGRANE :4 D/pul

ANGULO DE PRECION: 14.5

TEMPERATURA AMBIENTAL: 70 F FACTOR DE APLICACIN: 1.25

FACTOR DE DISEO: 1 100%

ANCHO DE CARA DE LA CORONA : 2 PUL

mG = NG/NW = 24/1 = 24,

D = NG/Pt = 24/4 = 6.000 pulg,

tornillo sinfn: d = 3.000 pulg.

El paso circular axial es px = /Pt = /4 = 0.7854 pulg.Las velocidades tangenciales del tornillo sinfn, VW, y el engrane, VG, son respectivamente,

VW = (3)1 800/12 = 1 414 pies/min VG = ((6)1 800/24)/ 12 = 117.8 pies/minEl avance del tornillo sinfn, de la ecuacin (13-27), es L = px NW = 0.7854(1) = 0.7854 pulg.

El ngulo de avance , de la ecuacin (13-28), es

= tan1 Ld= tan1 0.7854(3)= 4.764El paso diametral normal de un tornillo sinfn es el mismo que el de un engrane helicoidal, el cual, de la ecuacin (13-18) con = , esPn = Pt cos =4cos 4.764 = 4.014pn = Pn= 4.014= 0.7827 pulgLa velocidad de deslizamiento, de la ecuacin (15-62), es

Vs = dnW12 cos = (3)1 80012 cos 4.764 = 1 419 pies/min

b) El coeficiente de friccin, de la ecuacin (15-38), es

f = 0.103 exp[0.110(1 419)0.450] + 0.012 = 0.0178La eficiencia e, de la ecuacin (13-46), es

e =(cos n f tan )/ (cos n + f cot )

=(cos 14.5 0.0178 tan 4.764)/(cos 14.5 + 0.0178 cot 4.764)

= 0.818

El diseador utiliz nd = 1, Ka = 1.25, as como una potencia de salida de H0 = 3 hp. El componente de la fuerza tangencial del engrane WtG , de la cuacin (15-58), esWtG=33 000ndH0KaVGe=33 000(1)3(1.25)117.8(0.818)= 1 284 lbf

La fuerza tangencial sobre el engrane est dada por la ecuacin (15-57):

WtW = (WtG cos n sen + f cos )/(cos n cos f sen ) = 1 284 cos 14.5o sen 4.764_ + 0.0178 cos 4.764_cos 14.5o cos 4.764_ 0.0178 sen 4.764_

= 131 lbfPuesto que WtG (Wt)perm, el acoplamiento sobrevivir al menos 25 000 horas. La fuerza de friccin Wf est dada por la ecuacin (15-61):

Wf = (f WtG)/( f sen ) cos n cos

= 0.0178(1 284)0.0178 sen 4.764 cos 14.5 cos 4.764= 23 .7 lbf

ConclusinEl modelado matemtico desarrollado en el sistema de puertas automticas muestra el comportamiento detallado de los materiales y los efectos de la friccin y el diseo de los componentes y detectamos que es ineficiente. Encontramos que el tornillo sin fin y el engrane no son la mejor opcin para este sistema.

Bibliografa DISEO EN INGENIERIA DE SHIGLEY

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