Trabajo de Bandas

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA INGENIERIA MECANICA

1 DISEÑO DE UN SISTEMA DE

TRANSMISION POR BANDAS

TRABAJO

DISEÑO DE TRANSMISION POR BANDAS

POR:

LUIS FELIPE GONZALEZ OSSA

GASPAR SOTO PELAEZ

PROFESOR:

GERMAN OSORIO

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA

FACULTAD DE INGENIERIA

DEPARTAMENTO DE INGNIERIA MECANICA

MEDELLIN

2011




INTRODUCION

Atreves del tiempo el hombre ha utilizado su capacidad de razonamiento y su

intelecto para acondicionarse a las exigencias de la existencia. Para ello a filado

su ingenio en la tarea de mejorar su calidad de vida y el desarrollo de la sociedad.

Uno de los grandes retos de la humanidad es poder tener la capacidad de trasmitir

movimientos y convertir el mismo en lo que la exigencia del medio lo dispone

Los ingenieros como agentes intelectos de la sociedad han logrado desarrollar

diferentes tipos de sistemas capaces de transmitir y convertir todo tipos de

movimientos a diferentes velocidad.

En la actualidad contamos con diferentes sistemas de transmisión capaces de

lograr transmitir y convertir movimientos y velocidad en el factor deseado para

llevar a cabo determinada tarea

Para entender más a fondo el funcionamiento de un sistema de transmisión,

trabajaremos el sistema de transmisión por bandas.




OBJETIVOS

Identificar el sistema de transmisión por bandas

Adquirir manejo de las diferentes herramientas informáticas para diseñar un

sistema de transmisión por bandas

Aprender a calcular un sistema de transmisión por bandas




MARCO TEORICO

Que es un sistema de transmisión por bandas

Es un tipo de transmisión silencioso, y de altas velocidades en donde las

tolerancias que se manejan no son tan críticas como en los engranes. Se

caracteriza por ser altamente económico con respecto a otros

Componentes de las transmisiones por

bandas:

A) Polea mayor.

B) Polea menor.

C) Banda.

α1) Ángulo de contacto en la polea menor.

α2) Ángulo de contacto en la polea mayor.

c) Distancia entre centros. (a)

d1) Diámetro primitivo de la polea menor.

d2) Diámetro primitivo de la polea mayor




Poleas para las transmisión por bandas

Las poleas utilizadas en los sistemas de transmisión por bandas son elementos

mecánicos de forma circular (tipo rueda). Su principal función es transmitir el

movimiento de rotación y velocidad, del eje conductor a la banda o correa, y en

forma viceversa, se encarga de transmitir la velocidad entregada por la banda al

eje inducido.

Se caracterizan por que el acabado de las caras laterales debe ser lo más fino y

uniforme posible para evitar el prematuro desgaste por abrasión.

Normalmente pueden estar fabricadas en:

Aluminio

Fundición

Acero formado

Algunos polímeros

Tipos de poleas:

Estas pueden ser de dos tipos; plana o acanalada ( ranurada)

http://4.bp.blogspot.com/_LOlAMgYbulw/SO6TKBzX6eI/AAAAAAAAAIE/aIFxUxjDwRc/s1600-h/Dibujo2.bmp




Bandas utilizadas para un sistema de transmisión.

Son las bandas utilizadas en un sistema de trasmisión, son la cinta encargada de

transmitir movimiento de una polea a otra. Las correas de trasmisión basan su

funcionamiento fundamentalmente en las fuerzas de fricción.

Son generalmente fabricadas según la exigencia mecánica en:

Goma

Aceros

Resinas

Cuero

Polímeros

Tipos de bandas

Las correas se pueden clasificar de acuerdo a los siguientes aspectos:

1. Según la sección transversal de la correa.

Correas planas.

Correas trapeciales.

Correas multi V.

Correas redondas.

Correas dentadas.

2. Según el empalme de los extremos.

Correas engrapadas.

Correas pegadas.

Correas cosidas.

Correas sinfín.




• tipos de bandas




Bandas planas

Son utilizadas normalmente en aplicaciones donde las distancias entre centros

son bastante grandes.

Sus principales características son que:

Son muy eficientes para altas velocidades.

Pueden transmitir grandes potencias.

Son muy flexibles.

No requieren poleas de gran diámetro.

Están fabricadas de cuero, acero, hule plástico o tejidas.

Bandas en V

Las bandas en V se diferencia de las planas en su geometria y el tipo de junta, ya

que estas son de una sola pieza, se caracterizan por que su polea necesita

diámetros mínimos, pero su principal cualidad es que estas pueden ser utilizadas

de dos formas:

Transmisión múltiple: cierto número de bandas en v se pueden utilizar en una sola

polea




trasmicion simple: una sola banda en ve es utilizada para una sola polea.

Normalmente estas fabricadas de tela y cuerdas, generalmente de algodón o de

rayón, impregnadas de cauchos.

Tipos de bandas en v :

Identificacion de las bandas en V:

Según el tamaño, se identifican por letras. Así tenemos que en el sistema metrico

ISO :

– Las correas normales son denominadas por Z, A, B. C, etc.

– Las correas estrechas como SPZ, SPA, SPB y SPC.




Bandas multi V

Son una combinación de bandas planas y trapeciales (V)

Sus principales propiedades son:

Estabilidad dimensional.

Alta capacidad en la transmisión de HP.

Alta resistencias a las sobrecargas.

Larga vida en flexión.

Mínimo alargamiento

Resistencia al aceite y al calor.

Debido a su conductividad estática, evita riesgos de incendio.

Bandas redondas

Son empleaadas para bajas potencias, se caracterizan por el diámetro de la

sección transversal d, que oscila en el rango de 3 y 12mm.

Son apropiadas para aplicaciones de

Bajas cargas,

Responsabilidad

transmisiones pequeñas

Normalmente son fabricadas en cuero, caprón, algodón y caucho.




Banadas dentadas

Son bandas que por cara exterior son planas, pero por su cara interior esta dotada

de protuberancias

Sus protuberancias pueden ser: trapeciales, redondas y trapeciales redondeadas

con flanco parabólicos.

Las formas geométricas de sus protuberancias y sus materiales de fabricacion

empleados definen sus siguientes características:

Gran sincronismo de marcha.

Alta eficiencia 98%.

Alta resistencia a la fatiga.

Pueden comprarse abiertas o sinfín.

Cubren una gran gama de pasos y anchos.

Se fabrican con gran resistencia a altas temperaturas y

Al contacto con aceites y derivados del petróleo.




Parametros principales de la transmision por bandas

- Potencia:

Transmite potencias pequeñas y medias(0.3 kW hasta 50kW) Para grandes

potencias se requiere transmisiones de gran tamaño y varias correas, correas

multi-V o planas de gran ancho.

- Velocidades:

Alta velocidad, según la correa

Planas tradicionales: ……………………<50 m/s.

Planas especiales sinfín……………….<100 m/s. (Tienen poca duración).

Trapeciales normales…………………..<25 m/s.

Trapeciales estrechas………………….30 m/s.

- Eficiencia:

En correas planas y dentadas puede ser de 0.98

En correas trapeciales de 0.94 a 0.96.

- Relación de transmisión: Por lo general se emplean de hasta 4 y 5,

aunque pudiera llegar incluso hasta 10 o 15.

- Distancia entre centros

la distancia entre centros no depende de la relación de velocidad ,está limitada

por la longitud de las bandas comerciales

Se recomienda que la distancia entre centros sea:

a = (d2 – 3d1)/2 ;




d2 = diámetro de la pelea mayor. d1 = diámetro de la pelea menor

Clacificacion de la transmicion por bandas:

Las transmisiones se pueden clasificar de dos formas.

1. Según la disposición de la banda y los ejes. Estas son:

A

B

C

Interior o combinado

Transmisión semicruzada Transmisión abierta

Transmisión cruzada




2. Según la clase de tensado previo.

Con tensión de alargamiento.

Con rodillo tensor.

Rodillo tensor exterior.

Rodillo tensor interior.

Con carriles tensores.

Con tensado automático.

Tensión de bandas

Tensión ideal: se puede lograr una tensión ideal con la medición de la fuerza

requerida para deformar la banda una distancia determinada.

Una tensión escasa: puede causar un intenso deslizamiento que provoca un

desgaste excesivo de la cubierta, puntos de combustión y sobre calentamientos de

la correa

Una tensión excesiva: causa un sobrecalentamiento en la correa, debido a un

incremento de la fricción, un estiramiento excesivo, así como daño a los

componentes de la transmisión (ejes, poleas y cojinetes)

Alineación de bandas y poleas

La alineación de poleas y correas precisa permite:

Incrementar el tiempo operativo, la eficiencia y la productividad de la

maquinaria.

Incrementar la vida de los rodamientos.




Reducir el desgaste de las poleas y las correas.

Reducir la fricción y por lo tanto, el consumo energético.

Reducir el ruido y la vibración.

Reducir los costos derivados de la sustitución de componentes y las

paradas de la máquina.

Esquema de alineación de bandas y poleas

Aplicaciones del sistema de transmisión por bandas:

Este sistema es usado cuando se busca:

Altas velocidades de rotación.

Rigurosas exigencias de suavidad de trabajo.

Distancias entre centros relativamente grandes.

Transmisión de rotación a varias poleas.

Transmisiones con bajo costo de inversión y mantenimiento




Anormalidades en bandas y poleas

Excesivo deslizamiento.

Vibración anormal.

Desgaste en canal de la polea

Distensión en bandas.

Desajuste diámetro interior.

Sobrecalentamiento en la polea o en la banda

Presencia de humedad o lubricantes

Sobre tensión de la banda

Bandas mal alineadas




Modos de falla presentes en la transmisión por bandas.

Cuando una banda o una polea falla significa que ya no es útil y debe de

remplazarse, este tipo de fallas se identifican generalmente de la siguiente manera

Grietas a lo largo de la banda.

Deshilado de las bandas.

Fractura o ruptura de las bandas.

Corrosión o oxidación en la polea

Factura de la polea

Deformación de la polea

Una banda o una polea suela fallar por:

Desalineación

Corrosión

Sobrecargas

Sobre-torques

Como inspeccionar un sistema de transmisión por bandas

La inspección visual del estado de la banda es fundamental para su vida de

servicio.




Escuchar con atención buscando “chirridos”, especialmente al arranque.

Nunca usar tinturas o aceite para eliminar el ruido.

Verificar el estado de las bandas

Las poleas de varias ranuras deben tener bandas del mismo fabricante.

Mantener alineados los surcos de la polea acanalada, revisar que no estén

gastados.

Verificar la concentricidad y linealidad de las poleas respecto al eje

Como realizar mantenimiento a un sistema de transmisión por bandas

Eliminar los ruidos limpiando las poleas y volviéndolas a tensionar o

corrigiendo lo más posible la sobrecarga.

Nunca tensionar de manera excesiva las bandas.

Las bandas individuales en poleas de varias ranuras, deben mantener

aproximadamente la misma tensión.

Para una misma polea, utilizar la misma marca de banda

No utilice lubricantes

Mantenga limpios y secos los canales de las poleas

Ventajas y desventajas del sistema de transmisión por bandas

Ventajas

Es el más económico de los elementos de transmisión.

Funcionamiento suave, sin choques y silencioso.




Posibilidad de transmisión a distancias relativamente grandes.

Absorbe los impactos favorablemente.

Diseño sencillo.

Costo inicial relativamente bajo.

Fácil instalación, disposición sencilla, sin cárter ni lubricación.

Múltiples posibilidades de instalación para diferentes aplicaciones

Desventajas

La eficiencia depende de la tensión, alineación y longitud.

Grandes dimensiones exteriores.

Inconstancia de la relación cinemática debido al deslizamiento elástico.

Vida de la banda relativamente corta.

Variación del coeficiente de rozamiento a causa del polvo, suciedad, aceite

o humedad.




2. Planteamiento del problema

Diseñar un sistema de transmisión por bandas para dos tipos de máquinas,

(maquina 1 una banda transportadora para draga, máquina 2 trituradora de roca),

el cual deberá de cumplir las siguientes especificaciones:

Maquia Servicio (h / día)

Potencia de salida (HP)

Velocidad de salida

Velocidad entrada motor

1 20 10 40 RPM 870 RPM

2 20 15 120 RPM 870RPM




3. Solución del problema

Luego de analizar el problema se determinó realizar los cálculos predeterminados

paso a paso y por ultimo introducir el los cálculos al programa para así seleccionar

la banda que más se ajuste a las exigencias propuestas

Paso 1. Calcular la potencia de entrada

= rpm de maq. 1 = 40 rpm; = rpm maq. 2 = 120 rpm;

= rpm del motor= 840 rpm;

Paso 2 Calcular las respectivas relaciones de trasmisión

RTB: relación de transmisión de las bandas

MGR: relación de transmisión engranajes rectos

RTC: relación de transmisión de la cadena

MGH: relación de transmisión de los engranajes helicoidales




Entonces:

MGR = 2; restricción: MGR ≤ 7

RTC = 3; restricción: RTC ≤ 7

Para la maquina 1

Hallamos la relación de transmisión para las bandas (RTB)

Para la maquina 2

Hallamos la relación de transmisión para los engranajes helicoidales (MGH)

; restricción: MGH ≤ 12

Paso 3 Calcular las rpm de la polea inducida (nG)

; ;




Paso 4. Introducir información inicial al programa para hallar F.S

Calculamos el trabajo semanal de las maquinas (w)

Del programa maximixer se escoge para cada máquina la siguiente designación:

Maquina Maximixer (tabla)

1.banda transportadora para draga Transportadora para draga

2.Trituradora de roca Triturador

Motor DC compuesto Motor DC Compund

Tipo de servicio 16 a 24 hrs (continuo – pesado)

- Para maquina 1




- Para maquina 2

Luego de introducir los valores iniciales en el maximixer se obtienen los siguientes

F.S

F.S maquina 1 = 1.40 para bandas en V

F.S maquina 2 = 1.90 para bandas en V

- Para maquina 1




- Para maquina 2

Elegimos el F.S mayor, ya que este cumple para las dos máquinas.

F.S = 1.90

Paso 5 Calcular la potencia de diseño (HD)




Paso 6 seleccionar los perfiles de las bandas en las tablas

6.1. Para banda clásica

Para seleccionar los diferentes tipos de bandas, nos apoyamos en la tabla Cross

Section Selection Chart, allí comparamos los valores de HD vs RPM

- Luego de observar el resultado en la tabla se obtiene una banda

clásica C, CX

6.1.2. Selección de diámetros mínimos recomendados

Para seleccionar los diámetros utilizamos la tabla 1,2,3 y 4, de la siguiente

manera:




- Tabla1 para banda clásica, comparamos HD vs diámetro, para la

banda C-CX, como esta banda es clásica el diámetro hallado será el

correspondiente al diámetro primitivo(dp)

- observando la tabla se extrae un dp mínimo de 9 in

- realizamos el mismo procedimiento en la tabla 4 para así comparar

el diámetro obtenido con el diámetro recomendado por las

fabricantes de motores, a 870 rpm y 27,58 hp




- De la tabla 4 se obtiene un dp = 6,8 in, dicho valor es extraído luego

de realizar una interpolación lineal entre los siguientes valores.

HD Diámetro recomendado

25 6,8 27,58 6,8

30 6,8

Seleccionamos el dp mayor

dp = 9in

6.1.3. Evaluar en maximixer los datos obtenidos para la banda clásica

Hallamos el Dp de la polea mayor

Calculamos la distancia entre centros de las poleas ( C ), el valor seleccionado se

eligió por el criterio de escoger siempre un valor que tienda a izquierda.

Hallamos el promedio entre el lado izquierdo y el derecho de la formula.

Procedemos a seleccionar C




Se procede a introducir los valores en el maximixer

6.1.4. Selección de perfil para la banda clásica.

Luego de introducir los datos procedemos a maximizar el programa para

seleccionar el perfil de la banda clásica. Seleccionando una banda clásica tipo

Hy – T Plus.




Para seleccionar el perfil, utilizamos el criterio de las rpm, el cual indica

seleccionar la banda que tenga las rpm más próximas a las obtenidas en el

problema ( ).

Se selecciona la banda 3- C158, la cual tiene por especificaciones los siguientes

datos:

# de correas = 3

Tamaño del perfil = C

Perímetro = 15,8 in

Precio: 4.026.10 $

rpm = 241

Se procede a observar el detalle de la banda seleccionada para calcular el arco de

contacto.




El detalle arroja los siguientes datos:

Polea conductora Polea inducida

Dp 12,400 in 44,4400 in

rpm 870 rpm 241 rpm

Ancho de cara 3,375 in 3,375 in

C = 32,44 in

Se calcula el arco de contacto (AC), teniendo en cuenta que este debe de ser

mayor o igual a 120°.

Vt: velocidad tangencial: 2796 ft/min; restricción: 1000≤Vt≤6000 ft/min

Luego de evaluar el AC, se concluye que la banda clásica 3- C158 cumple con

las exigencias de diseño establecidas.




Por último para esta banda se extraen sus diferentes planos.

Distribución del juego de poleas




Perfil de polea motriz




Perfil de polea inducida




6.2. Para banda angosta

Para seleccionar los diferentes tipos de bandas, nos apoyamos en la tabla Cross

Section Selection Chart, allí comparamos los valores de HD vs RPM

- Luego de observar el resultado en la tabla se obtiene una banda

angosta 5VX, 5V

6.2.1 Selección de diámetros mínimos recomendados

Para seleccionar los diámetros utilizamos la tabla 2 y 3 de la siguiente manera:

- Tabla 2 Perfil para banda angosta. 5V, como esta banda es angosta

el diámetro hallado será el correspondiente al diámetro exterior(de)




-

-

- observando la tabla se extrae un de de 7.1 in

- realizamos el mismo procedimiento en la tabla 3 para así comparar

el diámetro obtenido con el diámetro recomendado por los

fabricantes de motores a 870 rpm y 27,58 hp

- De la tabla 3 se obtiene un de = 6,8 in, dicho valor es extraído luego

de realizar una interpolación lineal entre los siguientes valores.

[Escriba una cita del documento o

el resumen de un punto

interesante. Puede situar el cuadro

de texto en cualquier lugar del

documento. Use la ficha

Herramientas de dibujo para

cambiar el formato del cuadro de

texto de la cita.]

7.1

0

5V




HD Diámetro recomendado

25 6,8 27,58 6,8

30 6,8

Seleccionamos el mayor

de = 7.1in

6.2.3 Evaluar en maximixer los datos obtenidos para la banda angosta

Hallamos el De de la polea mayor

Calculamos la distancia entre centros de las poleas ( C ), el valor seleccionado se

eligió por el criterio de escoger siempre un valor que tienda a izquierda.

Hallamos el promedio entre el lado izquierdo y el derecho de la formula.

Procedemos a seleccionar C

Se procede a introducir los valores en el maximixer y se obtiene lo siguiente




C selecion Rpm (240) C maximizer Ac ≥120 $

26 246 24,57 125 3068

30 246 28,99 138,6 2259

35 241 35 118,28 4305

37 241 40,69 126,9 4329

Tomando como criterio principal rpm polea inducida cercanas a las calculadas se

selecciona una C= 37.

Datos de entrada

Luego de introducir los datos procedemos a maximizar el programa para

seleccionar el perfil de la banda angosta. Seleccionando una banda angosta tipo

Hy – Twedge (uncogged) o Hy – Twedge (cogged)




Para seleccionar el perfil, utilizamos el criterio de las rpm, el cual indica

seleccionar la banda que tenga las rpm más próximas a las obtenidas en el

problema ( ).

Se selecciona la banda 3 – 5V1900, la cual tiene por especificaciones los

siguientes datos:

Precio: $4 329, 54

rpm = 241




Se procede a observar el detalle de la banda seleccionada para calcular el arco de

contacto, pero teniendo en cuenta que al comparar el primer criterio (rpm) la

banda clásica se ajusta más que la angosta.

El detalle arroja los siguientes datos:

Polea conductora Polea inducida

Dp 9,00 in 31,50 in

rpm 870 rpm 241 rpm

Ancho de cara 2,375 in 2,375 in

C = 40,69 in

Se calcula el arco de contacto (AC), teniendo en cuenta que este debe de ser

mayor o igual a 120°.




Vt = 3160 ft/min; restricción: 1000 ≤ Vt ≤ 6000 ft/min

Luego de evaluar el AC, se concluye que la banda angosta 3 – 5V1900 cumple

con las exigencias de diseño establecidas.

Por último para esta banda se extraen sus diferentes planos.




Perfil de polea motriz




Perfil de polea inducida




Nota:

Para el perfil 5VX se obtiene la banda 3-5VX1900 obteniendo los mismos valores

de la banda 3-5V1900 analizada anteriormente.

7. RESUMEN

Tabla comparativa

Tipo de banda

referencia Rpm (240) inducida

Dist. Entre centros

velocidad Precio ($)

Clásica 3-C158 241 32,44in 2796ft/min 4026,10

angosta 3-5V1900 241 40,69in 3160ft/min 4329,54

Luego de analizar los dos resultados arrojados por el programa, se puede concluir

que aunque para las dos bandas analizadas, se logra satisfacer las exigencias de

diseño propuestas, es la banda clásica 3- C158 la que más se ajusta a estos

parámetros,

8. CÁLCULO Y DISEÑO DEL CHAVETERO Y DEL EJE

8.1 Polea motriz

Diámetro del eje

≈ 2in

Según tablas de normas internacionales de los motores para una potencia de

27,58hp le corresponde un tamaño constructivo 160L arrojando los siguientes

valores para una forma B3.




Dimensiones de eje y chavetero polea motriz.

Medidas comunes formas (B3) y (B5) en mm

l d t u g

110 42 (1,653in) 45,1 12 324

Para calcular el chavetero se toma como diámetro el mayor, en este caso fue el

obtenido por la ecuación ≈ 2in

Calculo con el programa m-design

Datos de entrada




Datos de salida

Figura de la nomenclatura del programa m design




Dimensiones del chavetero

8.2 Polea inducida

Diámetro del eje

68,9 mm ≈ 2,712 in

Según tablas de normas internacionales de los motores para una potencia de

26,20 hp le corresponde un tamaño constructivo 160L arrojando los siguientes

valores para una forma B3.

Medidas comunes formas (B3) y (B5) en mm

l d t u g

110 42 (1,653in) 45,1 12 324

Para calcular el chavetero se toma como diámetro el mayor, en este caso fue el

obtenido por la ecuación ≈ 2,712in ≈ 2 in




Datos de entrada en m design para polea inducida

Datos de salida m design para polea inducida




9. Fabricación de las poleas

9.1 Polea motriz

Del plano que entrega maximzer se obtienen:

Diámetro exterior

Diámetro de llanta

Ancho de cara

Diametro del eje d = 2in

Numero de ranuras o canales: 3

Por consiguiente de la tabla 1 del documento, dimensiones del fabricante para

un diámetro exterior hasta 12,4 in en un perfil de banda clásica tamaño (C) se

obtienen:

Angulo de ranura




9.2 Polea inducida

Del plano que entrega maximizer se obtienen:

Diámetro exterior

Diámetro de llanta

Ancho de cara

Diametro del eje d = 2,712in

Numero de ranuras o canales: 3

Por consiguiente de la tabla 1 del documento, dimensiones del fabricante para un

diámetro exterior mayor a 12,4 in en un perfil de banda clásica tamaño (C)

obtenemos:

Angulo de ranura

in

10. CONCLUSIONES




11. BIBLIOGRAFIA

Budynas, Richard G. Nisbett, J. Keith. “Diseño En Ingeniería

Mecánica De Shigley”. Octava Edición. Mc Graw Hill. Santa Fe

de Bogotá. 2008

Software Good Year Transmition Power: MAXIMIZER

Software MDesign

Software Solid Edge V17

12. ANEXOS (LOS PLANOS)

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