Diseo de una Caja reductora de VelocidadIngeniera Civil Mecnica. Minera. Calor. Soldadura. Engranajes. Ejes. Torsin. Pernos. Rodamientos Enviado por:Patricio Rodriguez Gutierrez Idioma:castellano Pas:Chile 34 pginas

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1. Disipacin de Calor.Generalmente la perdida de potencia en cada conexin de dientes de engranaje es menor al 1 % de la potencia transmitida la magnitud de esta perdida depende:1. Material de los engranajes.1. Sistema de dientes.1. Lubricacin.1. Velocidad.Adems se tiene una perdida de potencia en los rodamientos de 1 % al 2 %.A veces se requiere la refrigeracin con aceite de enfriamiento en los dientes para eliminar el calor generado.Regla emprica.1 GPM por cada 400 HP a transmitir.Segn SHIGLEY Diseo en Ingeniera Mecnica1. Cubicacin de Material.ItemDescripcinCantidadObservacin

1Eje (entrada) d=80 (mm)1A 98-50

2Eje Central d=85 (mm)1A 98-50

3Eje (salida) d=120 (mm)1A 98-50

4Engranaje Recto (Pin 1)1A 51-40

5Engranaje Recto (Rueda 1)1A 51-40

6Engranaje Helicoidal (Pin 2)1A 51-40

7Engranaje Helicoidal (Rueda 2)1A 51-40

8Rodamiento Rodillos Cnico FAG d=80 (mm)430316K11A120.160

9Rodamiento Rodillos Cnico FAG d=85 (mm)432317AK11A80.120

10Rodamiento Rodillos Cnico FAG d=120 (mm)431324XK11A140.180

11Chaveta 28x16x120 (mm)1A 91-40

12Chaveta 32x18x110 (mm)1A 91-40

13Chaveta 32x18x160 (mm)1A 91-40

14Chaveta 40x22x150 (mm)1A 91-40

15ArOsello Viton 2-39 (In)1Comercial

16ArOsello Viton 2-156 (Out)1Comercial

17Aceite Mobil SHC 220120 litrosComercial

18Soldadura Indura 6011Comercial

19Soldadura Indura Reparacin BUILD UP 4340Comercial

20Soldadura Indura E7018Comercial

21Perno Cabeza Hexagonal Grado 5 UNC * 510Comercial

22Cncamos de Sujecin2A 31-50

23Carcaza1SAE 1045

24Soportes para Rodamientos6SAE 1045

25Pernos M12 x 15 Acero24Comercial

26Perno Desage M40 x 451Acero

27Pernos de Anclaje4Acero

28Respiradero1SAE 1045

29Tapas6SAE 1045

30Tapn de Aceite1Bronce

31Silicona VERSALHEMAlta Temperatura

32Pintura AnticorrosivaComercial

33Pintura AzulComercial

34Acrlico1Comercial

35Pernos M8 x 204Acero

1. Consideraciones del montaje.Si el dispositivo va ser instalado a ras del suelo, este deber tener una base (radier) de concreto armado, cuyas dimensiones sern (2.0 x 1.6 x 0.5) metros con bolon desplazado de (50) cm. Adems contara con tres soportes de concreto de alta densidad, en los cuales se instalaran zapatas de goma para su montaje definitivo, adems debajo de estas irn 3 tuercas dispuestas especialmente para el montaje. Estos soportes debern ser de dimensiones diferentes, el mayor de estos, ser instalado en la parte del eje de entrada, con el fin de facilitar el vaciado de aceite por gravedad.Se deja esta fase a la empresa encargada del montaje del reductor en planta.Esquema del Montaje en Suelo.1. Tamao de los Cordones de Soldadura.Puesto que el electrodoE6011, satisface las condiciones de carga, los cordones tendrn la siguiente dimensin.Descripcin de filetes Plano N 11Caractersticas del Electrodo Anexo Varios.Unin Tapa fondo10 x 10 mm ambos lados.

Unin Fondo y Tapa13 x 13 mm ambos lodos.

Unin Esquina13 x 13 mm ambos lados.

1. Consideraciones Generales.La carcaza ser unida mediante soldadura, utilizando un electrodoE6011para la unin y un electrodoE7018para la presentacin las uniones a soldar sern preparadas segn planoN 11.As mismo se emplearan electrodosBUILD UP 4340, para la reparacin de piezas.El montaje de los rodamientos de rodillos cnicosFAGsern apareados enX, a cada lado del eje.Para el acabado exterior las uniones soldadas sern esmeriladas y el exterior de la caja reductora se le aplicara dos manos de pintura anticorrosiva, luego dos manos de pintura esmalte para metales color azul para el acabado.La seccin de cierre no ser pintada, como as el rea donde se alojaran las tapas, sern preparadas con silicona marcaVERSALHEMpara altas temperaturas y unin de piezas.1. Gua de Proceso de Fabricacin y Ensamble Caja Reductora. Compra de insumos y materiales para la fabricacin. Distribucin de ordenes de trabajo. Fabricacin de engranajes rectos y helicoidales. Control de engranajes. Fabricacin de ejes de transmisin. Control de ejes de transmisin. Fabricacin de chavetas. Control de chavetas. Corte de piezas carcaza caja reductora. Control de piezas carcaza caja reductora. Perforacin de agujeros para (respiraderos, pernos, etc.). Control de perforaciones. Roscado de agujeros carcaza caja reductora. Control de roscado. Fabricacin de soportes para rodamientos. Control de soportes. Fabricacin de pernos no encontrados en comercio para caja reductora. Control de pernos. Fabricacin de tapas de cierre para ejes de transmisin. Control de tapas. Unin de piezas carcaza caja reductora (nervaduras, soportes, guas de cierre, respiradero). Control de uniones soldadas (radiografas, ensayos no destructivos). Instalacin de cncamos de sujecin y perno de desage. Preparacin contra corrosin caja reductora (interior). Preparacin contra corrosin y pintura exterior caja reductora. Montaje de engranajes y rodamientos en ejes de transmisin. Inspeccin de montaje. Montaje de sellos VITON en ejes de transmisin. Montaje de ejes en caja reductora. Inspeccin final de montaje. Preparacin de superficies para el cierre. Cierre de caja reductora. Preparacin de superficie de tapas. Colocacin de tapas. Inspeccin final caja reductora armada. Entrega al cliente con manual de instrucciones.DISEO DE CAJA REDUCTORAPara iniciar el diseo de la caja reductora, tomaremos la siguiente informacinproporcionada, es decir: Relacin de transmisin i = 9:1. Potencia transmitida N = 1000 (CV) Velocidad de entrada ne = 1250 (rpm) Angulo de presin = 200 Servicio minera.1. Calculo del numero de dientes y trenes de engranaje.Para el diseo se empleara, una transmisin por medio de dos escalonamientos, obteniendo as la siguiente relacin de transmisin:Sea1. 1. Material seleccionado para la fabricacin de los engranajes.AISI 5140Sy = 8999 (Kg/Cm2)Su = 10546 (Kg/Cm2)Ss = 7945 (Kg/Cm2)BHN = 300Fs = 1.6Con un esfuerzo de trabajo admisible de:adm = 5624.4 (Kg/Cm2)1. Calculo de mdulos para trenes (1-2) y (3-4)Para engranajes de fuerza se tiene que = 30 como una primera aproximacin luego este se proceder a corregirlo, si fuese necesario. Calculo de modulo tren (1-2) engranajes rectos.Sea V = 8 (m/s) y A = 5 (m/s)!! d = 1352.02 (Kg/Cm2)Luego para l calculo del modulo se empleara la siguiente formula:

Con Z1 = 17; n1 = 1250 (rpm); 17 = 10.4; d = 1352.02 (Kg/Cm2)con lo anterior tenemos que:m = 8.2 (mm) ! que llevando este modulo a uno estandarizado tenemos queM = 9 (mm) y Dp1 = 15.3 (mm)Con los valores calculados tenemos que corrigiendo el factor de calidad y la velocidad tangencial V los valores reales que presenta esta configuracin!entonces tenemos que VR = 9.8 (m/s)y d = 1171.8 (Kg/Cm2)Por lo que tenemos que con los valores corregidos m = 8.2 (mm) ! M = 9 (mm).Ahora corrigiendo el factor de calidad para los valores corregidos tenemos que:

encontrando que para N = 1000 (CV) = 26Por lo tanto resumiendo tenemos que para el tren (1-2) de engranajes rectos:1. M = 9 (mm)1. = 261. Dp1 = 15.3 (cm)1. Dp2 = 51.3 (cm)1. d = 1171.8 (Kg/cm2)1. V = 9.8 (m/s) Calculo de modulo tren (3-4) engranajes helicoidales.Para l calculo del modulo correspondiente para la fabricacin del tren (3-4) suponemos lo siguiente:V = 4 (m/s)A = 5 (m/s) ! d = 1952.92 (Kg/cm2) y = 30 para esfuerzos altos.n3=372.8 (rpm).Utilizando la formula para engranajes helicoidales tenemos que:

Con:

y utilizandotenemos que:

!estandarizando l modulo tenemos que M2 = 9 (mm).Ahora corrigiendo los siguientes factores tenemos: = 29.9 VR = 4.1 (m/s)adems los dimetros primitivos del pin y la rueda son los siguientesDp3 = 17.1 (cm)Dp4 = 45.9 (cm)Por lo tanto resumiendo tenemos para el tren (3-4) engranajes helicoidales.1. M = 9 (mm)1. = 29.91. Dp3 = 17.1 (cm)1. Dp4 = 45.9 (cm)1. d = 1952.92 (Kg/cm2)1. V = 4.1 (m/s)1. Calculo de fuerzas en los engranajes segn norma AGMA.Para el calculo de las fuerzas se empleo el uso de las siguientes ecuaciones1. 1. 1. Para tallado de precisin Vm < 1220 (m/min).1. Para engranajes rectos.1. Para engranajes rectos.1. Para engranajes helicoidales.1. Para engranajes helicoidales.1. Factor de correccin de diente para engranajes helicoidales.1. Ancho del diente para engranajes helicoidales.1. Factor de concentracin de esfuerzos de los dientes, en este caso en el centro de la cara.1. Para engranajes rectos y servicio continuo se cumple quedel cual obtendremos el ancho del diente para este tipo de engranajes.1. 1. k factor de dureza del material, segn esta norma k se considera a partir de la suma de las durezas del tren en este caso (BHN1 + BHN2) y (BHN3 + BHN4). Calculo de fuerzas en tren (1-2) engranajes rectos.Para l calculo tenemos los siguientes valores. para Dp1 = 15.3 (cm) Y17 = 0.512 para cargas cerca del centro del diente. ! y17 = 0.163 K = 28.12 para 600 BHN, que es la suma de las durezas de la rueda y el pin. q = 1.54Por lo tanto con estos valores tenemos las siguientes fuerzas.1. Vm = 600.8 (m/min)1. Ft = 7490 (Kg)1. Fd = 11759.5 (Kg)Luego asumiendo que Fd=Fs tenemos que:1. b = 13 (cm) para el pin y para la rueda b = 12 (cm)1. Fs = 12167 (Kg)1. Fw = 7950.8 (Kg)Para engranajes de acero y de dientes rectos y servicio continuo se cumple que.. Calculo de fuerzas en tren (3-4) engranajes helicoidales.Para l calculo tenemos los siguientes valores. para Dp1 = 17.1 (cm) Y17 = 0.565 calculada a partir del diente correctivo Zc = 23, para cargas cerca del centro del diente. K = 28.12 para 600 BHN, que es la suma de las durezas de la rueda y el pin. q = 1.46Por lo tanto con estos valores tenemos las siguientes fuerzas.1. Vm = 200.3 (m/min)1. Ft = 22466.3 (Kg)1. Fd = 29860.7 (Kg)1. (cm), pero sobredimensionando tmenos que b = 16 (cm) para la rueda y para el pin b = 17 (cm).1. Fs = 1627.32 (Kg)1. Fw = 12720.7 (Kg)Analizando lo anterior tenemos que Fd"Fs"Fw , lo que nos asegura un servicio casi continuo de los engranajes debido a que estos transmiten demasiada potencia tienen mas desgaste, produciendo la falla.1. Representacin de los engranajes, para l calculo de los ejes.Tomando en cuenta el siguiente dibujo procederemos a estimar como una primera aproximacin el largo de los ejes:1. Material seleccionado para la construccin de los ejes.AISI 9850Sy = 11108 (Kg/cm2)Su = 12655 (Kg/cm2)Fs = 1.71. Calculo de ejes.Para l calculo de ejes se empleara el mtodoSODEMBERG. Teniendo en cuentalo siguiente. Fuerzas actuantes en los engranajes.Se determinaran las respectivas fuerzas que actan en los engranes tanto rectos comoHelicoidales, como as el peso de los engranajes, como una primera aproximacin se supondr que estos son mazisos, pero posteriormente se calculara el peso real de los engranajes, como as mismo l numero de brazos si es necesario, para reducir peso.2) Dibujo preliminar de la configuracin de los engranajes montadosEn la caja, para la obtencin de las fuerzas actuantes en los engranajes.Eje N 1.11.541 cmEje N 2.1611.5 13.541 cmEje N 3.27.5 13.541 cm1. Eje 1 engranaje 1 dientes rectos.1. Ft = 7490 (Kg)1. Fn = Ft * Tg ! Fn = 2726 (kg)1. Peso del propio engranajeW1 = V * en este caso para aceros = 7850 (Kg/m3)V =(m3) este formula de volumen es aplicable para todos los engranajesW1 = 18.8 (Kg)1. Eje 2 engranaje 2 y 3 dientes rectos y helicoidales (3).Engranaje 2.1. Ft = 7490 (Kg)1. Fn = Ft * Tg ! Fn = 2726 (kg)1. Peso del propio engranajeW2 = 194.7 (Kg)Engranaje 3.1. Ft = 22466.3 (Kg)1. Fn = Ft * Tg * sen ! Fn = 23908 (kg)1. Peso del propio engranajeW3 = 30.6 (Kg)1. Fa = Fn * sen * sen ! Fa = 2796.7 (Kg)1. Fr = Fn * sen ! 8177 (kg)1. Eje 3 engranaje 4 dientes helicoidales.1. Ft = 22466.3 (Kg)1. Fn = Ft * Tg * sen ! Fn = 23908 (kg)1. Peso del propio engranajeW4 = 207.8 (Kg)1. Fa = Fn * sen * sen ! Fa = 2796.7 (Kg)1. Fr = Fn * sen ! 8177 (kg)1. Anlisis grfico de las cargas actuantes en los ejes. Eje 1 Plano XY.FnAW1 B Eje 1 Plano XZ.Ft1AB Eje 2 Plano XY.Fn2 W3FaAW2 Fr3 B Eje 2 Plano XZ.A BFt2 Ft3 Eje 3 Plano XY.W4Fa4AFr4 B Eje 3 Plano XZ.Ft4ABCon la ayuda del softwareBEAMEVALpara calculos de diagramas de fuerza momento y deflexin, tenemos los respectivos momentos flectores resultantes para cada eje, con el cual mediante el uso de la siguiente ecuacin, adems de obtener el momento torsor para cada, obtendremos el dimetro critico de los ejes.1. Ecuacin SODEMBERG para calculos de ejes.

Siendo los siguientes factores: Kf : Factor de concentracin de esfuerzos Kf = 0.7. Se = S'e*Ka*Kb*Kc*Kd*Ke y S'e = 0.5*Su. Ka : Factor de Superficie Ka = 0.9 para superficies rectificadas. Kb : Factor de Tamao Kb = 0.8 para dimetros d>50 (mm). Kc : Factor de Confianza Kc = 0.82 para una supervivencia del 99%. Kd : Factor de Temperatura Kd = 1 para temperaturas desde -5C hasta 80C. Ke : Factor de efectos diversos 1/Kf' ! Ke = 0.625. Kf' : Factor para el uso de chavetas Kf' = 1.6 para chavetas de perfil.Por lo tanto tenemos que:

(Kg/cm2).Mf : Momento flector mximo.Tm : Momento torsor mximo.Esto implica que para todos los ejes analizados los planos XY y XZ1. 1. Utilizada para el eje numero 2.1. Utilizada para los ejes numero 1 y 3.Por lo tanto una vez realizados los anlisis grficos procedemos a encontrar los dimetros crticos de los tres ejes, para luego proceder a escalonarlos.1. Dimetro del eje numero 1 (d1).Tenemos que:Mfxy = 22711.5 (Kg*cm).Mfxz = 61975.2 (Kg*cm).Mf = 66005.6 (Kg*cm).Tm = 57298.5 (Kg*cm).Reemplazando en la ecuacin deSODEMBERGtenemos que:d1 = 7.07 (cm). Llevndolo a un dimetro conocido d1 = 8 (cm).1. Dimetro del eje numero 2 (d2).Tenemos que:Mfxy = 70576.6 (Kg*cm).Mfxz = 2.32E5 (Kg*cm).Mf = 70576.6 (Kg*cm).Tm = 192108.6 (Kg*cm).Reemplazando en la ecuacin deSODEMBERGtenemos que:d2 = 7.79 (cm). Llevndolo a un dimetro conocido d2 = 8.5 (cm).1. Dimetro del eje numero 3 (d3).Tenemos que:Mfxy = 203429.6 (Kg*cm).Mfxz = 97051.9 (Kg*cm).Mf = 225394.5 (Kg*cm).Tm = 515601.6 (Kg*cm).Reemplazando en la ecuacin deSODEMBERGtenemos que:d3 = 11.24 (cm). Llevndolo a un dimetro conocido d3 = 12 (cm).1. Calculo de la velocidad critica de los ejes.El uso del calculo de la velocidad critica, la cual los ejes pueden girar a lo mximo nos servir para comprobar si los dimetros encontrados mediante el mtodoSODEMBERG, son los apropiados, para tal efecto se utiliza la siguiente ecuacin:Donde w: peso de los engranajes dispuestos en los ejes.y: flecha o deflexin producida por dicha masa en su punto de apoyo.En este caso supondremos que el eje permanece esttico, y solo actan los pesos de los engranajes en los distintos ejes, como as mismo el eje tendr una sola dimensin, es decir este solo tendr un dimetro, y no presentara escalonamientos, para asegurarnos que a partir de este dimetro podremos sobredimensionar la pieza, con el objetivo de disminuir la flecha y aumentar la velocidad critica de saturacin o de falla del eje.As mismo consideremos que sobre el eje acta una carga distribuida, producto de su propio peso, a lo largo de este.Utilizando el programaBEAMEVALobtendremos los diagramas de deflexin de los ejes.Momento de Inercia : Eje N 1.1. Peso real del engranaje sin disminucin de masa.WR=WO-WE con WR: Peso real. WO: Peso obtenido en la primera parte.We: Peso de la seccin de montaje.Por lo que tenemos que:WR = 13.7 (Kg).1. Flecha del eje por efecto del engranaje 1.y(11.5) = 0.000057 (cm).1. Peso del eje, y su equivalencia en una carga distribuida.Weje = 16.2 (Kg).q = 0.4 (Kg/cm).1. Momento de inercia, y dimetro del eje.I = 201.1 (cm4).d1 = 8 (cm).Por lo tanto tenemos queNc = 3961.6 (rpm).Lo cual nos demuestra que el dimetro seleccionado es el apropiado, debido a que este presenta falla por sobre 3961.6 (rpm), y el eje funciona a 1250 (rpm). Eje N 2.1. Peso real del engranaje 2 y 3, sin disminucin de masa.WR2 = 189.4 (Kg). WR3 = 23 (Kg).1. Flecha del eje por efecto del engranaje 2 y 3.y(11.5) = 0.00039 (cm).y(27.5) = 0.00038 (cm).1. Peso del eje, y su equivalencia en una carga distribuida.Weje = 18.3 (Kg).q = 0.45 (Kg/cm).1. Momento de inercia, y dimetro del eje.I = 256.2 (cm4).d1 = 8.5 (cm).Por lo tanto tenemos queNc = 1515.1 (rpm).Lo cual nos demuestra que el dimetro seleccionado es el apropiado, debido a que este presenta falla por sobre 1515.1 (rpm), y el eje funciona a 372.8 (rpm). Eje N 3.1. Peso real del engranaje 4, sin disminucin de masa.WR4 = 193.6 (Kg).1. Flecha del eje por efecto del engranaje 4.y(27.5) = 0.00012 (cm).1. Peso del eje, y su equivalencia en una carga distribuida.Weje = 36.4 (Kg).q = 0.89 (Kg/cm).1. Momento de inercia, y dimetro del eje.I = 1017.9 (cm4).d1 = 12 (cm).Por lo tanto tenemos queNc = 2730.3 (rpm).Lo cual nos demuestra que el dimetro seleccionado es el apropiado, debido a que este presenta falla por sobre 2730.3 (rpm), y el eje funciona a 139 (rpm).1. Dibujo preliminar de la configuracin de los engranajes montados en la caja.1611.5 13.541 cm1. Dibujo preliminar de la caja para l calculo del espesor de la pared.Considerando que esta compuesta por dos partes, es decir la parte donde se encuentra la seccin de anclaje y otra que pasa a ser la parte superior (tapa).Representacin Grfica.25.65C1 C2 30 cmHLTenemos que:

y! C1 = 33,3 (cm) y C2 = 31.5 (cm).Con H = 95.4 (cm) y L = 105 (cm).1. Calculo de espesor de la placa (espesor de la pared de la caja).Consideraciones : Las paredes que se analizaran sern las laterales. Se considerara la mayor de las fuerzas axiales. La seccin vertical como si fuera una sola placa.Tenemos que:Representacin Grfica.30 cm Fa60 cmMomento de inerciadondeh = espesor (e)b = 105 (cm).E = 2.1 * 106 (Kg/cm2).Fa = 2796.7 (Kg).Por lo tanto segn manual ICHA cedomec tenemos que para la deflexin en el centro de la viga, la siguiente ecuacin:

En (L/2).1. , adems comparando con la flecha admisible e igualando.Tenemos que:Segn manual ICHA para vigas sometidas a vibraciones:

!(cm). Ahora igualandotenemos que el espesor de la pared es:

(cm). Estandarizando la medida tenemos que(cm).1. Lubricante para la transmisin.El lubricante fue seleccionado del catalogoESSO, bajo las siguientes consideraciones: Primer escalonamiento.

!(cm) o (plg). Segundo escalonamiento.

!(cm) o (plg).Ahora segn tabla tenemos que:Tipo de EngranajeLc (plg)-10C - 100C

Ejes paralelosVelocidad hasta 3600 (rpm)

Reduccin DobleHasta 8Teresso 68

Reduccin Doble8 - 20Teresso 100

Reduccin DobleMas de 20Teresso 150

Por lo tanto para una reduccin doble con velocidad de giro en la entrada de n = 1250 (rpm), y una distancia entre centros de13.1 - 12.4, se deber usar el lubricanteESSO TERESSO 100, o unSPARTAN EP 220, este ultimo con una temperatura de operacin entre (-10C a 100C).Considerando alternativas en la seleccin del lubricante, segnProntuario de MaquinasdeNicols Larburu, tenemos que para maquinarias muy cargadas, engranajes fuertemente cargados, cojinetes de grandes dimensiones, recomiendan un aceite con aditivos de fsforo y azufre.Para una viscosidad a 100 se tiene 20 - 30 Centistokes.Seleccionando del catalogo deLubricantes Mobil Copectenemos la siguiente alternativa.Mobilgear SHCpara engranajes industriales de trabajo pesado.La descripcin de este tipo de aceite se da en la seccin de anexos varios.La cantidad de aceite lubricante necesario para nuestro reductor, considerando una altura de hasta 1/3 de la altura total, por esto tenemos:

Total= 0.12 (m3) =120 (litros).1. Seleccin de Chavetas, y chaveteros.Para la seleccin de las chavetas tomamos la dimensin real que tendrn los ejes, en especial la seccin donde se montan los engranajes.1. Material seleccionado, para la fabricacin.AISI 4640Sy = 9140 (Kg/cm2)BHN = 310.F.s = 1.7 Eje N 1.Segn los planos de fabricacin tenemos que para este eje, la seccin de montaje tiene un dimetro de 11 (cm), entrando en la tabla para chavetas del libro de dibujo de maquinas deNicols Larburu, tenemos que:* Medida expresadas en milmetros.EjeCubo

e = 8f = 8

b = 28

a = 16

Eje N 2.Para este eje consideramos una seccin de montaje, de dimetro de 12 (cm), para ambos engranajes. Por lo que tenemos que:EjeCubo

e = 9f = 9

b = 32

a = 18

Eje N 3.Para este eje consideramos una seccin de montaje de dimetro 15 (cm). Por lo que tenemos lo siguiente:EjeCubo

e = 11f = 11

b = 40

a = 22

1. Calculo de la longitud de las Chavetas.Para calcular el largo de las chavetas, tomaremos en cuenta que esta sufre un esfuerzo de compresin y otro de cizalladura, haciendo uso de las siguientes ecuaciones, tenemos: Por Compresin. Por Cizalle.Escogiendo, el mayor valor que arrojen estas ecuaciones, tomando siempre este valor como mnimo.Utilizando un factor de seguridad para la fabricacin de las chavetas de 1.7. Eje N1 Dimetro del eje, seccin de montaje : 11 (cm).1. n = 1250 (rpm).1. N = 1000 (CV).1. b = 2.8 (cm).1. a = 1.6 (cm).1. adm chaveta = 5376.5 (Kg/cm2).1. adm chaveta = 2688.3 (Kg/cm2).Por lo tanto, con estos valores obtenemos:L " 1.38 (cm).Por Cizalladura.L " 2.42 (cm).Por Compresin. Eje N21. Dimetro del eje, seccin de montaje : 12 (cm).1. n = 372.8 (rpm).1. N = 1000 (CV).1. b = 3.2 (cm).1. a = 1.8 (cm).1. adm chaveta = 5376.5 (Kg/cm2).1. adm chaveta = 2688.3 (Kg/cm2).Por lo tanto, con estos valores obtenemos:L " 3.72 (cm).Por Cizalladura.L " 6.62 (cm).Por Compresin. Eje N31. Dimetro del eje, seccin de montaje : 15 (cm).1. n = 139 (rpm).1. N = 1000 (CV).1. b = 4.0 (cm).1. a = 2.2 (cm).1. adm chaveta = 5376.5 (Kg/cm2).1. adm chaveta = 2688.3 (Kg/cm2).Por lo tanto, con estos valores obtenemos:L " 6.39 (cm).Por Cizalladura.L " 11.62 (cm).Por Compresin.1. Seleccin de materiales para Placas (carcaza), Pernos de Anclaje, Sistema de Agarre. Placa (carcaza).AISI 1045Sy = 4198 (Kg/cm2)BHN = 215. Pernos de Anclaje.AISI 3150Sy = 9140 (Kg/cm2)BHN = 300. Sistema de Agarre (cncamos).AISI 3150Sy = 9140 (Kg/cm2)BHN = 300.1. Deformacin Angular por Torsin.La deformacin torsional para los ejes viene dadas por la ecuacin:Tenemos que:Mt : Momento Torsor correspondiente al engranaje que afecta al eje (Kg-cm).G : Modulo de Rigidez (Kg/cm2).l : Longitud desde donde es aplicado el momento de torsin, a la seccin en que se encuentra el par torsional resistente, (cm).En nuestro caso vale destacar que tomaremos la fuerza tangencial como la que produce el momento de torsor, y segnFAIRES, la deformacin torsional para ejes de transmisin es alrededor de 1 en una longitud equivalente a 20 dimetros, y segnSHIGLEYtenemos que la deformacin es alrededor de 3.2 por metro de longitud.G = 8*105 (Kg/cm2) modulo para aceros.Mt = Ft * (Dp/2) (Kg-cm).1. Eje N 1.Mt = 57298.5 (Kg-cm).l = 11.5 (cm).d = 8 (cm).! = 0.118 (rad) ! = 0.288 (grados/metro), en la longitud del eje (0.41 m).1. Eje N 2.Mt = 192118.5 (Kg-cm).l = 16 (cm).d = 8.5 (cm).! = 0.429 (rad) ! = 1.049 (grados/metro), en la longitud del eje (0.41 m).1. Eje N 3.Mt = 515601.59 (Kg-cm).l = 13.5 (cm).d = 12 (cm).! = 0.246 (rad) ! = 0.600 (grados/metro), en la longitud del eje (0.41 m).Teniendo en cuenta lo mencionado porFAIRES, estamos dentro de lo normal para arboles de transmisin de potencia.1. Calculo de Rodamientos.Para l calculo de los engranajes, se utilizo l catalogo de rodamientos FAG, yestimando una vida til de 18000 horas, (para servicio de 8 horas), tenemos que:

Fl : Factor de esfuerzos dinmicos.Fn : Factor de velocidad de giro.Teniendo en cuenta las cargas mximas, (ver anexo diagramas), en los respectivos ejes, tenemos:EJE123

Dimetro de Montaje (mm)8085120

Reaccin Resultante Mxima (Kg)5739.617949.716786.5

Tomando en cuenta el sistema de calculo para la carga dinmica equivalente, segn FAG tenemos que:Para rodamientos de rodillos cnicos montados por parejas:

[kN] para

[kN] paraEJE123

Fuerza Axial (kN)027.427.4

Fuerza Radial (kN)56.3175.9164.7

Para una vida Lh= 18000 (h), Fl=2.93EjeVeloc. Giro (RPM)Fn

112500.337

2372.80.482

31390.65

Eje N 1.

[kN] para ambos rodamientos.1. FAG 30316K11A120.160 Eje N 2.

[kN] para ambos rodamientos.1. FAG 32317AK11A 80.120 Eje N 3.

[kN] para ambos rodamientos.1. FAG 31324XK11A140.180Nota: La designacinK11, indica que pueden aparearse los rodamientos FAG de rodillos cnicos segn la disposicin X. La denominacinA80.120, significa que la pareja de rodamientos tiene un juego axial comprendido entre 80 y 120 m.EJERODAMIENTO

130316K11A120.160

232317AK11A80.120

331324XK11A140.180

1. Calculo de pernos, sistema de cierre.Para l calculo de pernos para la unin de la caja reductora, se utiliza las siguientes relaciones.

Rigidez de un perno.

Rigidez de los elementos unidos.

Constante de unin.

Carga limite.

Precarga de apriete.

Numero de pernos necesarios.Utilizando un perno de cabeza hexagonal grado 5 UNC * 5.Tomando una fuerza F=2796.7 (Kg), que es la fuerza axial, la que representa mas esfuerzo en la unin, debido a que adems en esta zona se encuentra el montaje de los ejes con los rodamientos.F=2796.7 (Kg) ! F=6.2 (kip).

(Mlib/in)

(Mlib/in)

de las tablas (8-2) y (8-4), de Shigley, se obtiene los siguientes valores:

(in2)

(Kpsi)

(kip)n=2 factor de diseo.N=9.2 pernos.Ensayando con 10 pernos, y aplicando este valor de N, para la ecuacin

, tenemos que:n=2.2Que es mayor que el valor requerido. Por consiguiente, se eligen diez pernos como mnimo, y se usa la precarga recomendada para l apriete.BIBLIOGRAFIA1. FAIRESDiseo de Elementos de Maquinas (cuarta edicin).1. SHIGLEYDiseo en Ingeniera Mecnica (quinta edicin).1. SPOTTDiseo de Elementos de Maquinas.1. NICOLAS LARBURUDibujo de Maquinas.1. MOTTDiseo de Elementos de Maquinas.1. MANUAL ICHA.1. MANUAL LUBRICANTES ESSO.1. MANUAL INDURA.1. MANUAL RODAMIENTOS SKF.1. MANUAL DE RODAMIENTOS TIMKEN en WEB TIMKEN ON LINE.1. APUNTES DE CLASES.APOYO COMPUTACIONAL UTILIZADO1. Software BEAMEVAL para calculo de diagramas para vigas.1. Software AUTOCAD R14.1. Software TURBOCAD R5.1. Visitas a las paginas WEB de:1. Reductores FALK.1. Rodamientos NSK.1. Compaa CAP.1. Empresas COPEC.Con el fin de obtener informacin acerca de los materiales, insumos necesarios para la construccin de reductores de velocidad.INTRODUCCIONEn el presente trabajo tiene por objetivo mostrar el diseo de una caja reductora de velocidad para la minera, haciendo uso de normas para los clculos de mdulos, ejes, paredes, lubricantes, rodamientos, sellos, etc. En fin abarca desde lo ms bsico hasta lo ms complejo, en un proyecto como este se tuvo en cuenta las condiciones de trabajo, la ubicacin, el clima, tanto para la seleccin de los materiales, como as mismo del lubricante.Una cuestin realmente importante en el diseo, es la fase de proyeccin de los planos de construccin, ya que con esto la empresa(as), encargadas de la fabricacin seguirn al pie de la letra.A continuacin se presenta los clculos del diseo de una caja reductora de velocidad de dos escalonamientos con ejes paralelos y engranajes cilndricos de dientes rectos y helicoidales.