EMBRAGUE

FUNDAMENT TEORICO

Los sistemas mecánicos necesitan controlarse siempre que haya necesidad de cambiar

sentido de movimiento de uno o más de sus componentes. Cuando un dispositivo se

arranca en un principio, tiene que acelerar a partir del estado de reposo hasta alcanzar

la velocidad de operación.

El elemento mecánico que se utiliza para controlar el movimiento es el

embrague

EMBRAGUE

Un embrague es un dispositivo que se emplea para conectar o desconectar un

componente que se impulsado, de la planta motriz principal del sistema.

Las características que ha de reunir el sistema de embregue son:

Resistencia mecánica: para transmitir todo el par de motor a la transmisión.

Resistencia térmica: para poder absorber el calor generado por la fricción.

Progresividad y elasticidad: para que su movimiento se transmita sin

brusquedad ni tirones.

Rapidez de maniobra: que permita embragar y desembragar con facilidad.

TIPOS DE EMBRAGUES

Los embragues se clasifican de diversas maneras, según su forma de

accionamiento, su forma de transferencia de energía entre los elementos, y el carácter

del acoplamiento. La siguiente figura ilustra estas características.

Método de Acoplamiento

Mecánico

Eléctrico

Automático

Neumático e Hidráulico

Contacto Positivo

Fricción

Sobre marcha o de un vía

Magnético

Acoplamiento base fluido

Quijadas Cuadradas

Quijadas en espiral

Dentadas

Axial

Radial

Cónica

De rodillos

De uñas

De resortes enrollados

Partículas magnéticas

Histéresis

Corrientes parasitas

Fluidos secos

Hidráulicos

CLASIFICACION DE EMBRAGUES

MEDIOS DE ACCIONAMIENTO

Los siguientes diseños pueden aplicarse para activar muchos de los embragues

que ya describimos, existe una gran variedad de diseños disponibles en el mercado:

MANUAL O MECANICOS

El operador opera la fuerza, por lo regular mediante un arreglo de palanca para

multiplicar la fuerza.

NEUMATICO

Se introduce aire comprimido en un cilindro o en alguna otra cámara la fuerza

que genera la presión en un pistón o en un diafragma hace que entren en contacto las

superficies de fricción con los elementos que se encuentran conectados a la carga.

HIDRAULICO

Similar al tipo neumático excepto que se utiliza aceite como fluido hidráulico y

no aire, por lo regular el actuador hidráulico es aplicado cuando se requieren fuerzas

de actuación altas.

ELECTROMAGNETICO

Se aplica una corriente eléctrica a una bobina, con lo cual se genera un flujo

electromagnético, después, la fuerza magnética atrae una armadura que está

conectada a la máquina que se pretende controlar por lo general, armadura es tipo

placa.

TRANSFERENCIA DE ENERGIA

EMBRAGUE DE CONTACTO POSITIVO

Un medio para transferencia de energía podría ser un contacto positivo, como

en embragues dentados o de sierra, que se acoplan mediante interferencia mecánica.

El acoplamiento es una interferencia mecánica, que se obtiene con quijadas de forma

cuadrada o de dientes de sierra, o con dientes de formas diversas. Estos dispositivos de

embragues solo son acoplados a velocidades relativamente bajas (a unas 60 RPM

máximo par embragues de quijadas, y 300 RPM máximo para embragues de dientes).

Tiene como ventaja proveer un acoplamiento positivo y una vez acoplado, transmite

pares de torsión elevados sin deslizamiento. A veces se combinan con un embrague de

tipo fricción que arrastran los dos elementos a casi la misma velocidad, antes que las

quijadas o dientes se acoplen. Este es principio del embrague de dispositivo de cambio

sincronizado en la transmisión manual de los automóviles.

*EMBRAGUE DE QUIJADA

Los dientes de los conjuntos de quijadas que se enlazan mediante el

deslizamiento axial de una o ambas piezas, los dientes pueden tener lados rectos y

triangulares, o bien incorporar alguna curva n muy pronunciada para facilitar la

activación o enlazamiento. Una vez que están enlazados, existe una transmisión

efectiva del torque por lo regular el embrague de quijada se enlaza mientras el sistema

está detenido o en tanto trabaja muy despacio.

EMBRAGUES DE FRICCION

Son los de uso más común. Dos o más superficies son oprimidas entre sí

mediante una fuerza perpendicular o normal para crear un par de torsión por fricción.

Las superficies de fricción suele se planas y perpendiculares al eje de rotación, en cuyo

caso la fuerza es axial en el embrague de disco o cilíndricas, con la fuerza normal en

dirección radial al embrague de tambor, o embragues cónicos. Los embragues cónicos

suelen tener tendencia a agarrar y negarse a liberarse.

Por lo menos una dela superficies de fricción es metálica (hierro o de acero

fundido) y la otra, por lo general, es un material de elevada fricción que se conoce

cómo recubrimiento. Si solo hay dos elementos para transmitir el par de torsión, habrá

una o dos superficies de fricción. Una disposición cilíndrica embrague de tambor tiene

una superficie de fricción; dependiendo si el disco gira o no entre dos superficies del

otro elemento. Para una mayor capacidad de aumentar el número de superficies de

fricción. El factor que limita la capacidad de un embrague para transmitir potencia es la

transferencia del calor generado por fricción.

El par de transmisión depende:

Del coeficiente de rozamiento.

De la presión de contacto.

De la superficie de contacto.

Del diámetro del disco.

EMBRAGUES DE DISCO O AXIAL

Son oprimidos axialmente con una fuerza normal para generar la fuerza de fricción

necesaria para transmitir el par de torsión, la fuerza normal puede ser aplicada

mecánica, neumática, hidráulica o electromagnéticamente y es bastante grande, por lo

general. Si los discos son lo bastante flexibles, la presión entre las superficies del

embrague llega a acercarse a una distribución uniforme. En estos casos, el desgaste

será mayor en los diámetros más grandes, porque el desgaste es proporcional a la

presión multiplicada por la velocidad y la velocidad aumentada linealmente en función

del radio. Sin velocidad y la velocidad aumentada linealmente en función del radio. Sin

embargo, debido a que los discos se desgastan casi siempre al exterior, la perdida de

material cambiara la distribución de la presión a una no uniforme y el embrague se

acercara a un estado de desgaste uniforme constante, por que los dos extremos están

a una presión uniforme y en un estado de desgaste uniforme. Un embrague flexible,

cuando esta nuevo, podría estar en un estado cercano a un presión uniforme, pero con

el uso tendera haca un estado de desgastes uniforme. Un embrague rígido con el uso

se acercara con mayor rapidez aun estado de desgaste uniforme nos da una

clasificación nominal de embrague más conservadora, por lo que es la preferida por

algunos diseñadores.

DISCO DE EMBRAGUE.- El disco de embrague está formado por el cuerpo del

disco, las guarniciones (también llamadas ferodos), el cubo y los remaches. Las

guarniciones están fabricadas con fibras de amianto y soportadas por fibras de latón y

cobre impregnadas con resina sintética. Actualmente y debido al carácter cancerígeno

del amianto, este se viene sustituyendo por fibras arámidas y de vidrio. Estas fibras

permiten un alto coeficiente de rozamiento y una resistencia a las temperaturas

elevadas.

*EMBRAGUE DE CONO

Un dispositivo de este tipo es similar aun embrague de placa a excepción de que las

superficies que se enlazan se encuentran en la parte de un cono en lugar de una placa

plana.

EMBRAGUES DE SOBRA MARCHA

También conocidos como embragues de una vía, operan automáticamente con

base en la velocidad relativa entre los dos elementos. Actúan sobre la circunferencia y

permiten la rotación relativa solo en una dirección. Si se intenta invertir el giro, la

composición interna del mecanismo del embrague se agarra de la flecha y se bloquea.

Estos embragues de bloqueo hacia atrás se utilizan en grúas para impedir que la carga

se caiga, si por ejemplo, se interrumpe la potencia en la flecha. Estos embragues

también sirven como mecanismo de indicación. La flecha de entrada puede oscilar

hacia atrás y hacia adelante, pero la de salida solo gira de manera intermitente en una

dirección.

EMBRAGUES DE RODILLO

Un resultado similar se obtiene con bolas o con rodillos capturados en cámaras

en forma de cuña pistas, conocidos entonces como embragues de rodillos.

EMBRAGUES DE UÑAS

Tiene una pista interior y una pista exterior, como un cojinete de bolas. Pero,

en vez de bolas, el espacio entre las pistas está lleno con uñas de forma rara, que

permite el movimiento de una sola dirección pero en la otra dirección se traban y se

bloquean las pistas, con lo que permite el par de torsión en una sola dirección.

EMBRAGUE DE RESORTE

Contiene un resorte arrollado con firmeza alrededor de la flecha. La rotación

en una dirección aprieta el resorte con más fuerza sobre la flecha, para transmitir el

par de torsión. La rotación contraria afloja ligeramente el resorte lo que provoca que

se deslice.

EMBRAGUES MAGNETICOS

Por lo general los embragues de fricción se operan de manera

electromecánica. Tiene muchas ventajas, como tiempo de respuesta muy breves, la

facilidad de control, inicios y paros muy suaves, y están disponibles energizados

acoplados o energizaos desacoplados a prueba de falla. Se suministran versiones tanto

de embragues, así como módulos combinados embrague y frenos.

A. EMBRAGUES DE PARTICULAS MAGNETICAS

No tienen un contacto de fricción directo entre disco del embrague y carcaza, y

no hay material de fricción que se desgaste. El espacio o entre hierro entre superficies

está lleno de un fino polvo ferroso. Al energizarse la bobina, las partículas de polvo

forman cadenas a lo largo de las líneas de flujo del campo magnético, acoplando el

disco ala carcaza, sin deslizamiento. Es posible controlar el par de torsión, modificando

la corriente de la bobina; entonces, cuando el par de torsión aplicando exceda el valor

establecido por la corriente de la bobina, suponiendo un voltaje constante, el

dispositivo se deslizara.

B. EMBRAGUES DE HISTERESIS MAGNETICA

No tiene un contacto macacino entre los elemento de rotación y por lo tanto al

desacoplarse tiene una fricción cero. El rotor que también se conoce como taza de

arrastre, es arrastrado (o frenado) por el campo magnético establecido por la bobina

de campo (o imán permanente). El par de torsión de un embrague de histéresis se

controla de manera independiente de la velocidad. Estos dispositivos son en extremo

suaves, silenciosos y de larga vida, ya que no hay contacto mecánico dentro del

embrague, excepto en sus cojinetes.

C. EMBRAGUES DE CORRIENTES PARASITAS

Son similares en construcción a los dispositivos de Histéresis, en el caso que no

tienen un contacto mecánico entre rotor y polos. La bobina establece corrientes

parasitas o de Eddy, que se acoplan de manera magnética el embrague. En este tipo de

embrague siempre existirá algún deslizamiento ya que tiene que haber un movimiento

relatico entre rotor y polo; por lo que un freno de corrientes parasitas no podrá

mantener estacionaría una carga, solo reducir su velocidad de una a otro valor. Tiene

ventajas similares a los dispositivos de histéresis.

4.5 ACOPLAMIENTOS FLUIDOS

Este tipo de embragues recibe el nombre hidráulico, embrague hidrocinético o

también turbo embrague, por utilizar aceite en movimiento para acoplar la parte

primaria, impulsadora o también llamada bomba que recibe el movimiento del motor

con otra, llamada secundaria, conducida o turbina que va unida a la transmisión.

Transmiten par de torsión a través de un fluido. Un impulsor con un juego de

aspas gira por la flecha de entrada, e imparte un momento angular al aceite que lo

rodea. Una turbina(o rodete), con aspas similares. Está sujeta a la flecha de salida y se

hace girar por el aceite en movimiento que lo golpea.

El principio de operación es similar a colocar dos ventiladores eléctricos frente

a frente, conectando solo uno. El flujo de aire de las aspas del ventilador conectado,

hará que las aspas del desconectado, sin energía, giren como un molino de viento,

pasando potencia sin ningún contacto mecánico.

El uso de aceite no compresible en volumen confinado resulta mucho más

eficiente que dos ventiladores abiertos al aire, en especial cuando el impulsor de aspas

de la turbina tiene forma óptima para bombear el aceite. Un acoplamiento con base de

fluido proporciona arranques bastantes suaves y amortigua impactos, ya que a

continuación se acelera o desacelera gradualmente, junto con la turbina de salida para

coincidir más o menos con la velocidad del impulsor. La salida y la flecha de entada en

giro, debe ser frenada si se desea mantenerla estacionaria. La capacidad nominal en

caballos de fuerza de un acoplamiento con base de fluido varía en función dela quinta

potencia de su diámetro. Un incremento de 15 % en diámetro duplica su potencia.

1. EMBRAGUES DE FLUIDO

Este tipo de embrague consta de dos piezas separadas sin conexión mecánica

entre si. Un fluido llena una cavidad entre las piezas y conforme una de las que gira

tiende a ejercer un esfuerzo cortante sobre el fluido, lo que origina que se transmita

torque hacia la pieza con la que enlaza. El impulso que resulta es muy suave por que

los picos de carga provocan que una pieza se mueva en forma relativa respecto a otra.

2. EMBRAGUE CENTRIFUGOS O HIDRAULICOS

Se acoplan automáticamente cuando la velocidad de la flecha excede cierta

magnitud. Para acoplar el embrague los elementos de fricción son impulsados

radialmente hacia afuera, contra el interior de un tambor cilíndrico.

4.5 OTROS TIPOS DE EMBRAGUES

A. EMBRAGUE DE LEVA DE RODAMIENTOS Y DE CUÑA

Existen diferencias en la geometría especifica de los embragues de levas,

rodamientos y de cuña; sin embargo, todos desempeña una función similar cuando la

flecha de entrada está girando en el sentido del impulsor, las piezas internas (cuñas,

rodamientos y levas), se en cuñan entre la piezas impulsadoras y las que son

impulsadas y , por consiguiente, transmiten torque. Pero cuando la pieza de entrada

gira en sentido opuesto, las piezas internas se desplaza para desactivarse y no se

transmiten torque alguno. Este tipo de embrague se utiliza también impulso libre: un

impulso positivo en tanto la carga no gire más rápido (impulso libre) que el impulsor,

se desactivan la piezas del embrague esto protege equipos que pueden resultar

dañados por exceso de velocidad.

B.-EMBRAGUE DE FIBRA

Un embrague de fibra funciona en forma similar a los embragues de impulso

libre. Pero en lugar de impulsar a través de piezas sólidas, el torque es transmitido

mediante fibras rígidas cuya orientación es preferencial. Cuando giran en sentido

opuesto al preferencial, la fibras “se abaten” y no se transmite torque

C.-EMBRAGUE DE REVOLUCION UNICA

A menudo se pretende que una maquina cumpla un ciclo completo y después

se detenga. El embrague de revolución única permite contar con esta característica.

Unas vez que se desplaza, impulsa a la flecha de salida hasta que se detiene en forma

positiva al término de un ciclo, algunos tipos pueden activarse para más de una

revolución pero volverán a una posición fija, digamos en la parte superior de un golpe

de prensa.

D.-EMBRAGUE DE SOBRECARGA

El impulso es positivo, en tanto el torque este por debajo de un valor de ajuste.

A torques más altos alguna pieza se desactivan en forma automática. En un tipo de

embrague de sobrecarga se utiliza una serie de bolas esféricas que se colocan en

retenes y se mantienen hay mediante la fuerza de un resorte. Cuando se alcanza el

nivel de torque de desplazamiento, las bolas son forzadas a salir de los retenes y

desactivan el impulsor.

ENBRAGUE ELECTROMAGNETICO

A través de la fuerza magnética el par es generado estando el voltaje

conectado. Si se interrumpe la alimentación del voltaje se ventila libre de par residual.

A través de un mecanizado especial de la superficie de fricción los pares nominales se

alcanzan tras la primera puesta en marcha, sin proceso de rodaje tras pocas

conexiones.

4.7 SELECCIÓN Y ESPECIFICACION DE EMBRAGUES

Los fabricantes de embragues especiales, como los descritos anteriormente,

proporcionan extensa información sobre las capacidades de par de torsión y potencia

de sus diversos modelos de catálogo, muchos delos cuales resultan informativos como

un libro de texto sobre el particular. También definen procedimientos para la selección

y especificación, por lo general con base en el par de torsión y potencia anticipadas,

para la aplicación, además de factores de servicios sugeridos, que intentan dar servicio

a factores de carga, de instalación o de entorno diferente a los que se aplicaron al

probar los productos. Por ejemplo, la capacidad nominal estándar del fabricante para

un modelo de embrague pudiera estar basada en un impulsor sin oscilaciones, como

un motor eléctrico. Si la aplicación especifica tiene motor de combustión interna de la

misma potencia, habrá carga por impulsos y será necesario seleccionar un embrague o

freno de capacidad superior a la que dictaría dicha potencia promedio. Esto a veces se

conoce como desclasificación del embrague, lo que significa que de acuerdo con las

condiciones anticipadas su capacidad real se considera menor a la capacidad nominal

del dispositivo seleccionado.

4.8 FACTOR DE SERVICIO

Según muchos fabricantes de embragues, una causa común de problemas en

el embrague es omitir, por parte del diseñador, la aplicación correcta de factores

apropiados de servicio, a fin de tomar en consideración la situación particular según la

aplicación. Esto pudiera ser en parte debido a la confusión generada por una carencia

de estandarización de las definiciones de factor de servicio de 1.5 para una situación

en particular, en tanto que otro, para la misma situación, recomienda 3.0. Ambos

estarían en lo correcto, por lo que se refiere al diseño de sus embragues en particular,

porque, en un caso, el fabricante pudiera ya haber incorporado un factor de

seguridad, en tanto que el otro lo aplica junto con el facto de servicio. El diseñador

experimentado se apegara a los procedimientos de elección recomendados por cada

fabricante para sus productos, en el entendido que se han basado en extensos y

costosos programas de prueba, así como en su experiencia de servicio en el campo, en

relación con dicho producto en particular.

Un embrague incluso si es apenas ligeramente más pequeño para la caga

aplicada se deslizara y sobrecalentara. Un embrague demasiado grande para las

cargas también es malo, ya que agrega una inercia innecesaria y tal vez sobre cargue el

motor que ha de acelerarlo. La mayor parte de los fabricantes de elementos de

máquinas son generosos para proporcionar asistencia de ingeniería, a fin de

dimensionar y especificar adecuadamente sus productos en cualquier aplicación. La

preocupación principal del diseñador de maquina deberá ser definir con presión las

condiciones de la carga y del entorno que el dispositivo debe encarar. Esto podría

requerir cálculos extensos y tediosos de cosas como los momentos de inercia de todos

los elementos en el tren de transmisión accionado por el embrague o sobre el freno.

4.9 MATERIALES PARA EMBRAGUE

Los materiales para las partes estructurales de los embragues, se suelen

fabricar en fundición de hierro gris o de acero. Las superficies de fricción, por lo

general, están recubiertas por un material con un buen coeficiente de fricción y con

resistencias a compresión y temperaturas suficientes para la aplicación. Alguna vez la

fibra de asbesto fue el ingrediente más común para recubrimientos para frenos y

embragues, pero en muchas aplicaciones ya no se usa debido al riesgo que presenta

como cancerígeno. Los recubrimientos pueden ser moldeados, tejidos, sinterizados o

del algún material sólido. Los recubrimientos moldeados suelen llevar resinas

polimétricas para unir una diversidad de rellenos de polvos de materiales fibrosos. A

veces se agregan chispas de latón o zinc, para mejorar la conducción termina y la

resistencia al desgastes, y reduce el rayado de tambores y discos. En materiales tejidos

se suelen utilizar fibras largas de asbestos. Los metales sinterizados tienen una

resistencia más elevada contra la temperatura y a compresión que materiales

moldeados o tejidos. A veces también se utilizan materiales como el corcho, la madera

y el hierro fundidos como recubrimiento. El siguiente cuando muestra algunas

propiedades a la fricción, terminas y mecánicas de nos cuantos materiales para

recubrimientos a la fricción.

MATERIAL DE FRICCIÓNCoeficiente de Fricción Coeficiente de Fricción

MATERIAL DE FRICCIÓN En seco En aceite (psi) (Kpa)Compuestos moldeados 0.25-0.45 0.60-0.10 150-300 1035-2070Materiales tejidos 0.25-0.45 0.08-0.10 50-100 345-690Metal sinterizado 0.15-0.45 0.05-0.08 150-300 1035-2070Corcho 0.30-0.50 0.15-0.25 8-15 55-100Madera 0.20-0.45 0.12-0.16 50-90 345-620Hierro Fundido 0.15-0.25 0.03-0.06 100-250 690-1725Con base de papel - 0.10-0.15 - -Grafito/ resina - 0.10-0.14 - -

SELECCIÓN DEL EMBRAGUE ELECTROMAGNETICO

En este capítulo se usaran las siguientes figuras para conoces algunos valores del

embrague mecánico, de esta manera se podrá seleccionar el embrague

electromagnético.

5.1 SELECCIÓN DEL TAMAÑO

CALCULO DE LA VELOCIDAD ANGULAR WP

El hilo tiene una velocidad constante de 700 m /m pero el diámetro de enrollamiento

es variable y por lo tanto la velocidad angular WP del tambor es variable siendo:

rminimo= r1 = 15 cm = 0.15 m

rmaximo=r2=35 cm = 0.35 cm

Wp1= Velocidad angular inicial (r1 minimo = 0.15 m)

700 m 1 min WP1= V = min 60 s = r1 0.15 m

WP1= 77.77 rad/s

WP2 = Velocidad angular final (r2 maximo = 0.35m )

700 m 1 min WP2= V = min 60 s = r2 0.35 m

WP2= 33.33 rad/sPara el calcular el par motriz que debe desarrollar el motor es necesario

analizar la situación cuando el plegad está casi completo ( r y la maquina se para y luego debe arrancase para completar el enrollado de hilo en esa circunstancia la velocidad angular pasara de Wp = 0 (maquina parada) a WP2 = 33.33 rad/s y asumiendo que esto ocurre en un tiempo aproximando de 20 s, ( que se ha establecido por observación directa). La aceleración angular será:

α = WP2 – 0 = 33.33 rad/s - 0 = t 20 s

α = 1.66 rad/s2

TORUE DE CARGA (T carga)

Para un proceso con aceleración supuesta constante se cumple la ecuación de la dinámica.

TR= Iα = TR =Torque resultanteTR= TM - T CARGA = TM =Torque motriz

TCARGA= Torque producido por la carga

TM= Torque producido por el motor y transmitido por el embragueTCARGA= F . r

r= 0.35F=(0.2 N/ hilo). 504 hilosF=100.8 N

TCARGA=100.8 N . 0.35 m = TCARGA= 35.28 N.m

TM=TR + TCARGA

TM= Iα + TCARGA…………………………………………………………(1)

CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA (I)

Para calcular el momento de inercia total se debe de hallar cada momento de inercia de las partes móviles de la máquina y luego realizar una suma de todas ellas.

Nuestras partes móviles de la maquina son: el hilo urdido, el plegador donde se urde el hilo, los dos acoplamientos que sujetan al plegador para transmitir las RPM y las tres poleas que pertenecen al sistema de transmisión.

La inercia total seria dada en la siguiente formula :

I = I HILO + I PLEGADOR + I ACOPLAMIENTOS + I POLEAS ………….. (2)

La fórmula para hallar la inercia es la siguiente :

I = m ( ri 2 + ro2)

2

Siendo:

ri = Radio Mínimo

ro = Radio Máximo

m= v. DA m= Masa

v= A sección. Longitud = π(ro2 – ri

2).L

m= π(ro2 – ri

2).L . DA

CALCULO DE INERCIA DEL HILO I HILO

Como el material es hilo, mediante una balanza electrónica se obtuvo su masa que es 440 kg, y su geometría es dada en las siguiente figura:

Esquema sobre la forma del hilo si no tuviera plegador de urdimbre.

I HILO = m ( ri2 + ro

2 ) 2

Ri = 0.15 m ro=0.35 m

m=440 kg

Conociendo su masa se procede directamente a la fórmula:

I HILO = 440 Kg ((0.15m)2 + (0.35 m)2) 2La inercia que genera el hilo es:

I HILO =31.9 Kg.m2

CALCULO DE INERCIA DEL PLEGADOR I PLEGADOR

Siendo el material aluminio de densidad DA= 2.7 Kg/ dm3 y la geometría dad en plano, procedemos a realiza los cálculos en tres partes:

I PLEGADOR = I 1+ I 2 + I 3 ……………………………………….. (3)

I 1 = m1 ( ri2 + ro

2 ) 2

ri = 0.135m ro = 0.150 m

m1 = π( ri2 + ro

2 ) . L 1. DA

m1 = π( ( 0.150 m)2 - (0.135)2) 2.03 m . 27000Kg /m3

m1 = 73.61 Kg

I 1 = 73.61 ((0.135)2+( 0.150 m)2 ) 2

I 1 =1.49 Kg. m2

I 2 = m2 ( ri2 + ro

2 ) 2

ri = 0.4m ro = 0.15m

m2 = π( ri2 + ro

2 ) . L 1. DA

m2 = π( ( 0.4 m)2 - (0.15)2) 0.035 m . 27000Kg /m3

m2 = 73.61 Kg Siendo 2 platos: m2 = 81.54 Kg

I 2 = 81.54 Kg ((0.15)2+( 0.4 m)2 ) 2

I 2 =7.44 Kg. m2

I 3 = m3 (ro2)

2ro = 0.135m

m2 = π(ro2 - ri

2) . L 1. DA

m2 = π ( 0.135 m)2 0.05 m . 27000Kg /m3

m2 = 7.73 Kg

I 2 = 7.73 Kg (0.135)2

2

I 2 =0.07 Kg . m2

Reemplazamos los datos en la formula (3):

I PLEGADOR = I 1+ I 2 + I 3

I PLEGADOR = 1.49 + 7.44 + 0.07

La inercia que genera el plegador es de:

I PLEGADOR = 9 Kg . m2

CALCULOS DE INERCIA DE POLEAS I POLEAS

La máquina Urdidora Shlafhorst tiene en el sistema de transmisión de tres poleas, las cuales transmiten las RPM del motor hacia el plegador.

Siendo el material hierro fundido de densidad DA = 7.2 Kg / dm3 y las geometría dad en el plano. Procedemos a realizar el cálculo en tres partes:

I PLEGADOR = I LLANTA + I CUBO + I ALMA ……………………(4)

I LLANTA = m LL (ri2 + ro

2) 2

I CUBO = m C (ri2 + ro

2) 2

I ALMA = 10 % (I LLANTA + I CUBO)

POLEA DE EMBRAGUE

I LLANTA = m LL (ri2 + ro

2) 2

ri=0.115m ro=0.125mmLL= π (ro

2 - ri2).LLL . D Fe

mLL= π ((0.125 m)2 – (0.115m)2 ) 0.15m . 7200 Kg / m3

mLL= 8.14 Kg

I LL= 8.14 Kg ((0.115)2+( 0.125 m)2 ) 2I LL= 0.117 Kg. m2

I C = m C (ri2 + ro

2) 2

ri=0.035m ro=0.054mmC= π (ro

2 - ri2).LC . D Fe

mC= π ((0.045 m)2 – (0.035m)2 ) 0.112m . 7200 Kg / m3

mC= 4.28 Kg

I C= 4.28 Kg ((0.035m)2+ (0.054 m)2) 2I C= 0.008 Kg. m2

I ALMA = 10% (I LLANTA + I CUBO)

I ALMA = 10 % (0.117 Kg. m2 + 0.008 Kg. m2)I ALMA =0.0125 Kg. m2

Remplazamos los datos en la formula (4):

I POLEA= I LLANTA + I CUBO + I ALMA

I POLEA=(117 Kg. m2 + 0.008 Kg. m2 + 0.0125 Kg. m2)

La inercia que genera la polea de embragues es de:

I P. EMBRAGUE = 0.1375 Kg. m2

POLEA DEL PLEGADOR

I LL = m LL (ri2 + ro

2) 2


2 - ri2).LLL . D Fe

mLL= π ((0.167 m)2 – (0.157m)2 ) 0.12m . 7200 Kg / m3

mLL= 8.79 Kg

I LL= 8.79 Kg ((0.157m)2+ (0.167 m)2)

2I LL= 0.23 Kg. m2

I C = m C (ri2 + ro

2) 2

ri=0.025m ro=0.044mmC= π (ro

2 - ri2).LC . D Fe

mC= π ((0.044 m)2 – (0.025m)2 ) 0.12m . 7200 Kg / m3

mC= 3.55 Kg

I C= 3.55 Kg ((0.025m)2+ (0.044 m)2) 2I C= 0.0045 Kg. m2





I POLEA=(0.23 Kg. m2 + 0.0045 Kg. m2 + 0.0225 Kg. m2)



POLEA INTERMEDIA

I LL = m LL (ri2 + ro

2) 2


2 - ri2).LLL . D Fe

mLL= π ((0.075 m)2 – (0.065m)2 ) 0.12m . 7200 Kg / m3

mLL= 3.8Kg

I LL= 3.8 Kg ((0.065m)2+ (0.075 m)2) 2I LL= 0.0187 Kg. m2

I C = m C (ri2 + ro

2) 2

ri=0.025m ro=0.044mmC= π (ro

2 - ri2).LC . D Fe

mC= π ((0.044 m)2 – (0.025m)2 ) 0.12m . 7200 Kg / m3

mC= 3.55 Kg

I C= 3.55 Kg ((0.025m)2+ (0.044 m)2) 2I C= 0.0045 Kg. m2





I POLEA=(0.0187 Kg. m2 + 0.0045 Kg. m2 + 0.0025 Kg. m2)



CALCULO DE INERCIA DEL ACOPLAMIENTO DEL PLEGADOR I A. PLEGADOR

Siendo el material hierro fundido de densidad DA = 7.2 Kg / dm3 y la geometría a dada en el plano, procedemos a realizar el cálculo en tres partes:

I A. PLEGADOR = I 1 + I 2 + I 2…………………………………..(5)

I 1 = m 1 (ri2 + ro

2) 2

ri=0.025m ro=0.23mm1= π (ro

2 - ri2).L1. D A

m1= π ((0.23 m)2 – (0.25m)2 ) 0.006m . 7200 Kg / m3

m1= 7.09 Kg Siendo dos lados iguales : m1=14.18 Kg

I 1= 14.18 Kg ((0.025m)2+ (0.023 m)2) 2I 1= 0.379 Kg. m2

I 2 = m 2 (ri2 + ro

2) 2

ri=0.224m ro=0.230mm2= π (ro

2 - ri2).L2 . D A

m2= π ((0.230 m)2 – (0.224m)2 ) 0.180m . 7200 Kg / m3

m2= 11.09 Kg

I 2= 11.09 Kg ((0.224m)2+ (0.230 m)2) 2I 2= 0.056 Kg. m2

I 3 = m 3 (ro2)

2

ro=0.115mm3= π (ro

2).L3. D A

m3= π (0.115 m)2 0.076m . 7200 Kg / m3

m3= 22.73 Kg

I 3= 22.73 Kg (0.115m)2

2I 3= 1.30 Kg. m2


I POLEA= I 1 + I 2 + I 3I POLEA= (0.379 Kg. m2 + 0.56 Kg. m2 + 1.3 Kg. m2)

La inercia que genera la polea intermedia es de:


MOMENTO DE INERCIA RESPECTO AL EJE DEL EMBRAGUE

I EMBRAGUE= (I HILO + I PLEGADOR + I A.PLEGADOR + I POLEA PLEGADOR + I POLEA INTERMEDIA + I POLEA

EMBRAGUE)

I EMBRAGUE= (31.9+ 9 + 2.24 + 0.25 + 0.0257 + 0.1375) Kg. m2

I EMBRAGUE= 43.553 Kg. m2

De acuerdo con la formula (1) el torque motriz necesario es:

TM= I α + TCARGA

TM=43.553 Kg. m2. 1.66 rad/seg2 + 35.28 N.m

TM= 107.57 N.m

TAMAÑO SELECCIONADO

Las tablas que están en el manual de LENZE para seleccionar embragues, indican que el embrague electromagnético ideal es el siguiente:

nmax : 3000 RPMTIPO : 14.105.16.3.1

Tamaño 16 1 rodamiento de bolas

Este es el embrague electro magnético elegido de acuerdo a nuestros calculo con el embrague mecánico, los datos obtenidos se han comparado con las tablas del manual de Embragues LENZE y el ideal es el embrague de la siguiente figura.

EMBRAGUE

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