PROYECTO FINAL DE TECNOLOGIA MECANICA IISITEMA DE TRANSMISION DE POTENCIAINTRODUCCIONEl presente proyecto se basa en la elaboracin de un sistema de transmisin de potencia el cual requiere de poleas y engranajes, la maquinas ser un motor de combustin interna con una potencia de 25 HP la velocidad de 2870 rpm , la cual se busca reducir para poder impulsar un Generador de Energa , con un rango de velocidad de 280- 285 rpmPara realizar el mismo se ha tomado en cuenta el aprendizaje de la materia tecnologa mecnica II , sirviendo para el mismo el libre de apoyo de Diseo de Mquinas - 4ta Edicin - Robert L. MottJustificacinUno de los conocimientos bsicos dentro de la carrera de ingeniera industrial es justamente sistemas de transmisin de potencia para conocerlo de forma ms amplia y que en un futuro sea una herramienta para el ejercicio de la carrera es importante saber cmo se disean , de que factores depende su buen funcionamiento .Objetivos Objetivo GeneralDisear un sistema de transmisin de potencia , que sea optimo y adecuado a los requerimientos de la industria.Objetivo Especifico Elaborar el diseo de sistemas poleas y correas que puedan reducir las velocidades del motor de combustin interna Disear un sistema de engranaje, cubriendo los requerimientos de las poleas Realizar un diseo de ejes apropiado para el sistema de transmisin daoResumenCon los datos brindados por el docente ,para realizar un sistema de transmisin de potencia de poleas y engranajes los cuales son un motor de combustin interna de 25 HP requerida para un generador de energa con un rango de velocidad de 280-290 rpm.Primeramente se analiz el diseo de poleas se extrajo los datos necesarios para la fabricacin Luego se utiliz la velocidad a la cual sali de las poleas y se realizaron los clculos para el diseo de engranajes requerido y se obtuvo datos para su fabricacinDespus de realizar los puntos anteriormente expuestos se prosigui a disear los ejes y rodamientos correspondientes para el sitema de transmisin en este paso se obtuvo el diaetro del eje que se empleara para evitar cualquier defiecienciaEn el transcurso de los pasos se aplico los conocimientos adquiridos en clasla materiaMarco conceptualSistemas de transmisin de potencia Para poder transmitir la potencia desde una fuente motriz generadora hacia otro dispositivo o mquina existe un mecanismo formado por varios elementos al cual se le denomina Sistema de transmisin de potencia. Existen diversas formas; sin embargo, en la mayora de los casos, la transmisin se realiza a travs de elementos rotantes. Los mecanismos de transmisin de potencia son muy utilizados en la industria para la Transmisin de energa mecnica entre un elemento al que llamaremos motriz hacia otro elemento que llamaremos conducido que, a su vez, acciona un dispositivo. El elemento motriz es un mecanismo que puede ser activado mediante energa elctrica, hidrulica, mecnica, etc. Existen diversos tipos de mecanismos para la transmisin de potencia: A. Bandas, correas o fajas y poleas. Est conformado por dos poleas ensambladas, este mecanismo se utiliza generalmente entre ejes paralelos separados por una distancia significativa. Se compone como mnimo de 2 poleas, una conductora y una conducida unidas mediante una banda, correa o faja. C. Engranajes. El sistema de transmisin por engranajes se conforma por ruedas dentadas que van montadas sobre sus respectivos ejes y que engranan entre s para producir el movimiento entre ellas y de esta manera transmitir la potencia del eje motriz al eje conducido. La transmisin de potencia por bandas, fajas o correas y poleas se conforma por al menos dos poleas ensambladas cada una en su respectivo eje. Los ejes generalmente estn dispuestos paralelamente y separados cierta distancia que determina la longitud de la correa. Las poleas, una conductora y una conducida se unen mediante una banda, correa o faja. El sistema consta de los siguientes elementos: - Polea conductora. - Polea conducida. - Polea loca o tensora (si es necesaria). - Banda, correa o faja. El movimiento se transmite por medio de una correa, que es un elemento flexible sin fin (esto es, que no tiene inicio ni fin definidos), que impulsa a las poleas y logran transmitir una fuerza tangencial y velocidad perifrica gracias al rozamiento y la tensin entre la correa y las poleas. Parmetros de un sistema de transmisin por correas. 1. d : Dimetro de la polea menor. [mm] 2. d : Dimetro de la polea mayor. [mm] 3. a : Distancia entre centros. [mm] 4. : Angulo de contacto en la polea menor. [] 5. : ngulo de contacto en la polea mayor. [] 6. 1 : Velocidad angular de la polea menor. [rad/seg] Transmisin de potencia por ruedas dentadas o engranesLas ruedas dentadas son elementos que sirven para transmitir potencia entre ejes paralelos o concurrentes y tienen como base las normas publicadas por la Asociacin Americana de Las ruedas dentadas tienen la funcin de transmitir un movimiento de rotacin entre dos ejes con una relacin de velocidades angulares constante. As, se habla de engranes, para referirse al mecanismo que se utiliza para transmitir potencia mecnica entre dos ejes mediante contacto directo entre dos cuerpos slidos unidos debidamente a ellos. Las ruedas dentadas al igual que las poleas se componen de: a. Llanta. b. Cubo c. Alma. La llanta es la superficie donde se tallan los dientes de la rueda dentada, el cubo y el alma son partes esencialmente iguales a los de la polea. Par de engranajes, ruedas dentadas o engrane. Se denomina "Relacin de transmisin" al cociente entre la velocidad angular de salida 2 (velocidad de la rueda conducida) y la de entrada 1 (velocidad de la rueda conductora): Relacin de transmisin. Los engranajes poseen varias ventajas comparativas respecto a los otros sistemas de transmisin de potencia tales como su relativa sencillez de fabricacin, su capacidad para transmitir grandes potencias, la gran variedad de opciones constructivas, etc. Clasificacin de las ruedas dentadas Las ruedas dentadas se clasifican en funcin de la superficie de la llanta. Ruedas dentadas cilndricas Son aquellos cuya llanta es cilndrica. Los dientes que vienen talladas en ella pueden ser rectos (direccin axial) o helicoidales (direccin no paralela al eje) o doble helicoidales Ejes y rodamientosUna flecha o eje es el componente de los dispositivos mecnicos que transmite energa rotacional y potencia adems pasa a ser parte integral de dispositivos o artefactos como reductores de velocidad a base de engranes, impulsores de banda ocadena, transportadores, bombas, ventiladores y muchos tipos de equipo para automatizacin. Bsicamente la funcin de una flecha es transmitir potencia a una velocidad angular o velocidad rotacional especfica, la flecha est sujeta o empotrada en otro elemento que provoca dicha velocidad tales como engranes y poleas principalmente. Al tener una flecha empotrada mientras que en la base del empotramiento comienza a ocurrir una rotacin por lo tanto se crea un momento de torsin o torque. Por consiguiente, en el eje se genera tensin por esfuerzo de corte por torsin. Una flecha soporta componentes transmisores de potencia como engranes, poleas para bandas o ruedas dentadas de cadena, que ejercen fuerzas sobre la flecha en su rea de seccin transversal es decir, perpendicular a su centro y dicha velocidad tales como engranes y poleas principalmente. Al tener una flecha empotrada mientras que en la base del empotramiento comienza a ocurrir una rotacin por lo tanto se crea un momento de torsin o torque. Por consiguiente, en el eje se genera tensin por esfuerzo de corte por torsin. Una flecha soporta componentes transmisores de potencia como engranes, poleas para bandas o ruedas dentadas de cadena, que ejercen fuerzas sobre la flecha en su rea de seccin transversal es decir, perpendicular a su centro y lnea de accin.Diseo de flechas ejes de transmisin

Las especificaciones principales que deben cumplirse en el diseo de un eje de transmisin son la potencia que debe transmitirse y la velocidad de rotacin del eje. La funcin del diseador es seleccionar el material y las dimensiones de la seleccin transversales del eje, para que el esfuerzo cortante mximo permisible del material no sea excedido cuando el eje transmite la potencia requerida a la velocidad especificada. Para determinar el par de torsin ejercido sobre el eje, la potencia P asociada con la rotacin de un cuerpo rgido sujeto a un par T es: (1a) Donde es la velocidad angular del cuerpo expresada en radianes por segundo. Adems: =2Tdonde es la frecuencia de rotacin, es decir, el nmero de revoluciones por segundo. La unidad de frecuencia es 1/s y se denomina Hertz (Hz). Sustituyendo en la ecuacin (1a) se obtiene: (2) Si la frecuencia se expresa en Hz y el par motor T en Nm, la potencia se expresar entonces en Nm/s ms comnmente, en Watts (W). Despejando T de la ecuacin (2) se obtiene el para las s cargas en el eje pueden ser aplicadas gradualmente, o tambin cargas repentinas como en un aplasta rocas o cuando la hlice de un bote se estrella. Los impactos en flechas son especialmente peligrosos para usos de materiales frgiles, como hierro.

Diseo de impulsor de banda en VPotencia de diseo 25 HPMotor de combustin interna Velocidad 2870 rpmGenerador de energaRango de velocidad (280-290)rpmUtilizacin 8 hrs/dia.Datos1. Potencia 25 HPFactor de diseo: 1,20 Potencia de diseo = (1,20)25 HP = 30 2. Seccin de bandaEl tipo de Banda elegido es de 3VX 3. Relacin nominal de velocidad=2870 rpm; rpm

RV

4. Calculo del tamao de la poleaVelocidad de banda estndar = 5. Conductora y conducida

Tamao de la polea impulsoraestandar

Tamao aproximado de la polea que es impulsada(RV*Polea estndar mas cercana

Velocidad de salida real (rpm)

5,9518,87918,95901,135

5,517,6118,95832,982

6,4520,46613,951018,387

5,2516,65818,95795,119

Error % = =- 0,37 % aceptable6. Potencia especificada por bandaPotencia aproximada : 10,5 HP 7. Distancia central

Suponemos C = 20 8. Longitud de banda que se necesita

= 81,21Longitud de banda estndar y distancia central estndar9. Longitud estndar : 80= 163,628

Distancia central resultante

10. Angulo de la envolvente

11. Factores de correccinCCL=1,06Numero de bandasPotencia Corregida = C=0,95*1,06*10,5 = 10,574 HPNumero de bandas = Resumen de diseoEntrada: motor de combustin interna: 25 HP a 2780 rpmFactor de servicio: 1,2Potencia de diseo: 30 HP Banda seccin transversal 3 VX, longitud 80, 2 bandasPoleas acanaladas: Impulsora: 5,95 de dimetro de paso ,2 ranuras, 3VImpulsada: 18,95 de dimetro de paso, 2 ranuras ,3VActual velocidad de salida real: 901 rpmDistancia Central: 20

Diseo de engranajeDatos 1. Relacin velocidad nominal=901 rpm; rpmRV2. Geometra para el diseoPaso diametral, nmero de dientes del pin y engranaje= 6; = 18 = 18*3,161 = 56,898RV= Velocidad de salida real: = = = 284,496 rpm= = = 3= = = 9,5Calculo de distancia central = 6,253. Velocidad de lnea de paso= =

4. Carga transmitida para 25 HP =1165,841 lb5. Numero de calidad para una velocidad de paso de 800 a 2000 lb

6. Factor de dinmica =

7. Factor de aplicacin con una fuente de poder uniforme ,y un choque ligero (generador de energa).

8. Factor de tamao

9. Ancho o espesor de la cara

10. Factor de distribucin engranaje con grasa F= 3

11. Factor de espesor de la corona para un disco de engrane solido

12. Forma de diente y factores de geometra Dientes envolventes de profundidad total 20, para

13. Tensin por flexin de los dientes del pin= = 14. Tensin por flexin que se espera en los engranes= = = 14597,546 psi =14,598 ksi15. Tensin por flexin para el pin y el engrane con una confiabilidad de 99 % y 10^7 ciclos.16. Tensin por contacto en la superficie de los dientesComo se seleccion un material de acero para el pin como para el engrane ; I=0,101= = =131159,073 psi = 131,159 ksiDureza tomando en cuenta a los materiales de fabricacin del pion como para el engrane,como la tensin dee contacto es la que domina el diseo se utilizara un acero de grado 2 con una dureza de 300 BHTanto para el pion como para el engrane :AISI 4140 OQT 1000 ; resistencia a la traccin de=152 ksi ; resistencia a la cedencia=168 ksi y ductibilidad ( elongacin pocentual en 2 pulg ) P= 17Resumen de diseoPotencia transmitida= 25 HPVelocidad del pin = 901 rpm; velocidad del engrane = 284,5 rpmRelacin de velocidad 3,167Pin = 18; =3; espesor de la cara F =2Engranaje = 57; =9,5; espesor de la cara F =2 Velocidad de lnea de paso Carga transmitida =1165,841 lbNumero de calidad ; factor de dinmica Factor de aplicacin = ; factor de tmao =1,00Factor de distribucin de carga Factor de espesor de la corona 1Factor de vida til para ciclosFactor de confiabilidad para confiabilidad del 99%Numero de tensin o esfuerzo por flexin de los dientes del pin =Numero de tensin o esfuerzo por flexin de los engranes = 14597,546 psiPara el pin y el engrane de acero: tensin debida al contacto =131159,073 psiDureza que se requiere en acero de grado 2 con una dureza de 300 BH con base a la tensin por contacto permisibleEspecificacin de material: AISI 4140 OQT 1000 300 HB mnimoEjes y rodamientos Datos 1. Cargas en poleas y engranajesPolea T (par torsor) T= == 1748,058 lb* plg Fuerzas: =

Engranaje AISI 1040 extruido en frio

factor de tamao =71000 psi; psi 30000 psi

T (par torsor) T= == 1748,058 lb* plg= = 1165,373 lb= = 1165,373* tan 20 = 424,161 lbGrafica de eje y rodamiento central

13332

2. Plano XY

3

-(3)+ (6)- 424 ,161(9)= 0 lb

+-+ 424 ,161= 0

Momentos2323,083 lb plg1272,48 lb plgDiagrama de esfuerzo

1272,48

2323,083

3. Plano XZ

- (6)+1165,373 (9)= 0 lb

+-1165,373 = 0

Momentos1165,373*3= 3496,119 lb plgDiagramas de esfuerzo1165,37

3496,11

4. Momento mximo 5. Dimetro del Eje Polea con Chaveta =2,5Seguridad N= 3AISI 1040 extruido en frio

D=D=6. Comprobacin (Mott)Mtodos de fabricacin de engranajespara realizar un buen diseo de elementos de maquinas, esenciales para el conocimiento y las propiedades de los materiales y sus procesos de fabricacin.El proceso de fabricacin est basado en la generacin del diente del engranaje a partir del dimetro exterior del mismo. El formado de los dientes del engranaje se realiza por variosprocedimientos, entre los cuales se encuentran: colado en arena, moldeo en cscara, fundicin por revestimiento, colada en molde permanente, colada enmatriz, fundicin centrfuga. Tambin puede fabricarse por Pulvimetalurgia (metalurgiade polvos) o bien formarse primero por extrusin y luego rebanar son cortadores formadores y generadores.Unos de losmtodosms usados es el "formado en fro" en el que unasmatriceso dados ruedan sobre cuerpos de engranajes para formar los dientes, en este caso las propiedades del metal mejoran grandemente, adems generan un perfil de buenacalidad. Los dientes de los engranajes se maquinan por fresado, cepillado o formado con sinfn y pueden ser acabados por cepillado, bruido, esmerilado o pulido con rueda.* Tallado de dientes 2Como los engranajes son unos mecanismos que se incorporan en la mayora de mquinas que se construyen y especialmente en todas las que llevan incorporados motores trmicos o elctricos, hace necesario que cada da se tengan que mecanizar millones de engranajes diferentes, y por lo tanto el nivel tecnolgico que se ha alcanzado para mecanizar engranajes es muy elevado tanto en las mquinas que se utilizan como en las herramientas de corte que los conforman.Antes de proceder al mecanizado de los dientes los engranajes han pasado por otras mquinas herramientas tales como tornos o fresadoras donde se les ha mecanizado todas sus dimensiones exteriores y agujeros si los tienen, dejando los excedentes necesarios en caso de que tengan que recibir tratamiento trmico y posterior mecanizado de alguna de sus zonas.El mecanizado de los dientes de los engranajes a nivel industrial se realizan en mquinas talladoras construidas ex-profeso para este fin, llamadas fresas madres.Caractersticas tcnicas talladora engranajes* Mdulo: 12/14* Dimetro engranaje: 500 mm* Recorrido axial: 1000 mm* Curso schift: 220/300 mm* Dimetro fresa de corte: 210 mm* Longitud fresa de corte: 260 mm* Velocidad de giro: 1000 r.p.m.El tallado de engranajes en fresadora universal con mecanismo divisor, prcticamente no se utiliza, sin embargo el fresado de ejes estriados con pocas estras tales como los palieres de las ruedas de camiones, si se puede hacer en fresadora universal pero con un mecanismo divisor automtico y estando tambin automatizado todo el proceso de movimientos de la fresadora.Los engranajes normales cilndricos tanto rectos como helicoidales se mecanizan en talladoras de gran produccin y precisin, cada talladora tiene sus constantes y sus transmisiones adecuadas para fabricar el engranaje que se programe. Tipo Liebherr, Hurth, Pfauter, etc.Los engranajes interiores no se pueden mecanizar en las talladoras universales y para ese tipo de mecanizados se utilizan unas talladoras llamadas mortajadoras por generacin, tipo Sykes. Para los engranajes cnicos hipoides se utilizan mquinas talladoras especiales tipo Gleason. Para el mecanizado de tornillos sin fin glbicos se pueden utilizar mquinas especiales tipo Fellows.* Chaflanado y redondeado de dientesEsta operacin se realiza especialmente en los engranajes desplazables de las cajas de velocidad para facilitar el engrane cuando se produce el cambio de velocidad. Hay mquinas y herramientas especiales (Hurth) que realizan esta tarea.* Rectificado de los dientes de los engranajesEl rectificado de los dientes cuando es necesario hacerlo, se realiza despus de haber sido endurecida la pieza en un proceso de tratamiento trmico adecuado y se puede realizar por rectificacin por generacin y rectificacin de perfiles o con herramientas CBN repasables o con capa galvanizada.Los rectificados de engranajes con muelas y de perfiles es una tecnologa muy avanzada y ha logrado una capacidad notoria con la utilizacin de modernas herramientas de corindn aglutinado.* BruidoEl bruido de los engranajes se aplica a aquellos que estn sometidos a grandes resistencias, por ejemplo el grupo pin-corona hipoide de las transmisiones de los camiones o tractores. El bruido genera una geometra final de los dientes de alta calidad en los engranajes que han sido endurecidos, al mismo tiempo que mejora el desprendimiento y las estructuras de las superficies.* Afilado de fresasLas fresas que se utilizan para tallar engranajes son de perfil constante, lo que significa que admiten un nmero muy elevado de afilados cuando el filo de corte se ha deteriorado. Existe en el mercado una amplia gama de afiladoras para todos los tipos de herramientas que se utilizan en el mecanizado de los engranajes.La vida til de las herramientas es uno de los asuntos ms significativos con respecto a los costos y a la disponibilidad de produccin. Las afiladoras modernas estn equipadas, por ejemplo, con accionamientos directos, motores lineares y sistemas digitales de medicin* BruidoEl bruido de los engranajes se aplica a aquellos que estn sometidos a grandes resistencias, por ejemplo el grupo pin-corona hipoide de las transmisiones de los camiones o tractores. El bruido genera una geometra final de los dientes de alta calidad en los engranajes que han sido endurecidos, al mismo tiempo que mejora el desprendimiento y las estructuras de las superficies.Elprocedimiento de la fresa matriz otornillo-fresa es muy usado donde se requieran una produccin rpida y una gran exactitud. Esta ltima condicin no pudo satisfacerse por este procedimiento hasta que se encontraron medios para afilar las fresas matrices en toda su extensin y con gran exactitud. Como tales fresas afiladas las pueden suministrar en la actualidad varios fabricantes, el procedimiento de la fresa matriz se est extendiendo cada vez ms para fabricar ruedas dentadas con exactitud.(Mec)Fabricacin de poleas y ejes

materiales para poleas el diseo de poleas ,lleva generalmente a utilizar llantas de dimetros relativamente grandes ,ha los cuales hay que retirarles importantes volmenes de material el alto costo asociado a los procesos de fabricacin mecanizado ,asi como la dificultad de conseguir materiales laminados tan grandes de dimetro ,hacen el moldeo en fundicin gris ,el principal proceso de fabricacin de llantas para poleas. La fabricaron de la polea se concluye tras el torneado de los cancales ,mandrilado del del agujero donde se aloja el rbol y el brochado de periferiaFabricacin de rodamientosLas flechas deben tener una superficie lisa con tolerancias pequeas, para mejorar la resistencia a la fatiga y para la unin de rodamientos, cojinetes, etc. Aleaciones de acero bajas en carbono son usados para situaciones donde no hay altos niveles de esfuerzo, mientras que aleaciones de medio nivel de alrededor de 0.4% carbono, con o sin tratamientos trmicos, son usados donde se presenta cargas dinmica a fatiga. Para condiciones severas de servicio, se usan aceros de baja aleacin, y para situaciones corrosivas, como en bombas hidrulicas, son apropiados aceros inoxidables similares al 410, y tambin bronce debe ser usado. A fin de minimizar las deflexiones, el acero es la eleccin lgica de material para las flechas, en funcin a su elevado mdulo de elasticidad, aunque a veces tambin se recurre al hierro fundido o nodular, en especial si con la flecha se funden de manera integrada engranes u otros dispositivos. En entornos marinos u otros ambientes corrosivos, a veces se recurre al bronce o al acero inoxidable. Cuando la flecha funciona tambin como superficie de rodamiento sobre un cojinete o buje de manguito, la dureza puede ser primordial. En estos casos, el material de eleccin para la flecha pudiera ser un acero totalmente endurecido o cementado. Los cojinetes de elementos giratorios no requieren flechas endurecidas. La mayor parte de las flechas de mquinas se fabrican a partir de un acero al bajo o medio carbono, ya sea rolado en fro o en caliente, aunque tambin cuando se requiera de su superior resistencia, se aplican aceros de aleacin. En flechas de dimetros ms pequeos (menores de alrededor de 3 in de dimetro), se recurre ms al acero rolado en fro, y en tamaos mayores se utiliza acero rolado en caliente. La misma aleacin, rolada en fro, tiene propiedades mecnicas superiores a las que tienen rolado en caliente, pero esto se obtiene a costa de esfuerzos residuales a tensin en la superficie. El maquinado para formar cuas, ranuras o escalones libera estos esfuerzos locales residuales, pudiendo provocar distorsin. Las barras roladas en caliente deben ser maquinadas en toda su superficie para eliminar la capa exterior carburizada, en tanto que en una superficie rolada en fro ciertas porciones pueden quedarse tal cual, excepto cuando se requiera maquinar hasta cierta dimensin para cojinetes, etc. Se pueden adquirir flechas de acero pre-endurecido (30HRC) o rectificado a presin (recto) en dimensiones pequeas y maquinarse con herramientas de carburo. Tambin se dispone de flechas de precisin rectificadas totalmente endurecidas (60HRC), pero stas no pueden ser maquinadas.(fab)Bibliografa Obtenido de file:///C:/Users/HP/Downloads/file.pdfObtenido de http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje#Mecanizado_de_engranajesObtenido de http://www.buenastareas.com/ensayos/M%C3%A9todos-De-Fabricaci%C3%B3n-De-Engranajes/2058620.htmlRobert Mott, R. L. (s.f.). Diseo de Mquinas. 4ta Edicin .

Planos de diseoPoleas y bandas

D=18,95 =809,5D=5,95 =809,5BANDA 3VXC=80 =809,59,53

C= 80 806,25

Engranajes = 18= 57

C= 6,25

Pion = 18

Engranaje

= 57

Ejes y rodamientos