Transmision Por Correas Reductores de Velocidad Sistemas Mecanicos

ELEMENTOS DE MAQUINAS II

PROYECTO

TRANSMISION POR CORREAS REDUCTORES DE VELOCIDAD SISTEMAS MECANICOS

RESUMEN El presente proyecto tiene un desarrollo pleno en el manejo de los elementos de maquinas, para el diseño diseño de un reducto reductorr de veloci velocidad dades es en sistem sistemas as mecáni mecánicos cos,, se aplica aplica todos todos los conoci conocimie miento ntoss adquiridos sobre transmisión de movimiento rotacional de los engranajes conicos, como también de transmisión por correas, combinando ambos para el desarrollo del reductor que se presenta en el segundo proyecto. Los resultados obtenidos del presente proyecto se muestran satisfactorios ya que se cumplen con las condiciones deseadas, y se muestra coherencia en los resultados expresados, se justifican los procesos para cada cálculo.

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SUMARIO 1. Introducción

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2. Cálculos

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3. Conclusiones y Recomendaciones

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4. Bibliografía

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1.

INTRODUCCION

1.1

OBJETIVOS

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En la figura se muestra un tambor elevador de carga, se desea proyectar el sistema de accionamiento, utilizando un motor de 960 rpm, un reductor de tornillo sinfín con una relación de transmisión de 30 y un transmisión de correas trapezoidales para una salida en el tambor de 21.33 rpm. El trabajo consiste en realizar el dimensionado de la transmisión de tornillo sinfín y la de correas en V

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FUNDAMENTO TEÓRICO

1.2.1

Transmisión por correas

Las transmisiones por correa, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a la polea movida por medio del rozamiento que surge entre la correa y las poleas. Las correas planas y las correas en v se pueden emplear para trasmitir potencia de un eje a otro, cuando no se necesita mantener una razón de velocidades exacta entre los dos ejes. En la mayor parte de las trasmisiones por correa, las pérdidas de potencia debidas al deslizamiento y al arrastre son de 3 a 5 por ciento. En el presente estudio se supone que los ejes son paralelos. Sin embargo, tanto las correas planas como las correas en V se pueden utilizar para trasmitir potencia entre ejes no paralelos, si se satisfacen requerimientos especiales. En este caso, para que la correa se apoye correctamente sobre las poleas, se debe aproximar cada polea a un plano central perpendicular al eje de rotación de la polea. El diseño de una correa implica la selección de la correa adecuada para trasmitir una determinada potencia o bien, la determinación de la potencia que se puede trasmitir con una correa plana o con una correa en V dada. En el primer caso, la anchura de la correa es desconocida, mientras que en el segundo caso es conocida. En ambos casos se supone el espesor de la correa. La potencia trasmitida por una transmisión por correa es una función de las tensiones y de la velocidad de la correa.

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Fig. 1.2.5: Esquema de una Transmisión por Correa En la figura 1.2.5 son identificados los parámetros geométricos básicos de un transmisión por correas, siendo: 1 - Polea menor. 2 - Polea mayor. - Ángulo de contacto en la polea menor. - Ángulo de contacto en la polea mayor. a - Distancia entre centros de poleas. d1 - Diámetro primitivo de la polea menor. d2 - Diámetro primitivo de la polea mayor

Durante la transmisión del movimiento, en un régimen de velocidad uniforme, el momento producido por las fuerzas de rozamiento en las poleas (en el contacto correa-polea) será igual al momento motriz en el árbol conductor y al del momento resistivo en el árbol conducido. Cuanto mayor sea el tensado, el ángulo de contacto entre polea y correa, y el coeficiente de rozamiento, tanto mayor será la carga que puede ser trasmitida por el accionamiento de correas y poleas. Como puede ser comprendido, la transmisión por correa clasifica dentro de las transmisiones mecánicas con movimiento de rotación que emplean como fundamento básico, para dar continuidad al movimiento, la transmisión por rozamiento con un enlace flexible entre el elemento motriz y el movido. Esta particularidad le permite algunas ventajas que posibilitan recomendar las transmisiones por correas en usos específicos, como son: - Posibilidad de unir el árbol conductor al conducido a distancias relativamente grandes.

- Funcionamiento suave, sin choques y silencioso. - Facilidad de ser empleada como un fusible mecánico, debido a que presenta una carga límite de transmisión, valor que de ser superado produce el patinaje (resbalamiento) entre la correa y la polea.

- Diseño sencillo. - Costo inicial de adquisición o producción relativamente bajo.

Los inconvenientes principales de la transmisión por correa, que limitan su empleo en ciertos mecanismos y accionamientos son: - Grandes dimensiones exteriores. - Inconstancia de la relación de transmisión cinemática debido al deslizamiento elástico. - Grandes cargas sobre los árboles y apoyos, y por consiguiente considerables pérdidas de potencia por fricción.

- Vida útil de la correa relativamente baja. Comparando los accionamientos de poleas y correas, con otros tipos de transmisiones mecánicas, pueden ser obtenidos algunos índices que permiten una discusión más valida de las ventajas e inconvenientes de las transmisiones por correa ante otros accionamientos mecánicos.

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1.2.2.1

Fundamentos Básicos del Trabajo de las Transmisiones por Correas Trapeciales De los tipos básicos de correas, son las trapeciales las que han adquirido mayor aplicación en la industria. Su rápida difusión se debe a la introducción del motor eléctrico independiente, el cual exigió una nueva transmisión por correa que permitiera pequeña distancia entre los ejes de las poleas y grandes relaciones de transmisión. La construcción de los automóviles planteó análogos requerimientos. Para los automóviles se necesitaron correas seguras para transmitir la rotación desde el árbol cigüeñal del motor al ventilador, a la bomba de agua y al generador. Para solucionar estos requerimientos fue necesaria la búsqueda de correas trapeciales muy flexibles que permitieran disminuir los diámetros de las poleas. Quizás uno de los adelantos más significativos en la construcción de las correas corresponde a las correas trapeciales de flancos abiertos. Ellas se introducen por primera vez en 1920 para reducir los costos de producción, sin embargo las limitaciones en los materiales provocaron que no se comenzara a emplear en esos años. Posteriormente a finales de los años 50 es aumentada la capacidad de carga de las correas al aumentar el área de contacto entre los flancos de la correa y la ranura de la polea, mediante la introducción de las correas trapeciales de perfil estrecho. Este último tipo de perfil, a pesar de aumentar significativamente la capacidad de carga de la transmisión, aumentaba sustancialmente la rigidez de la correa y necesitaba emplear poleas de diámetros mayores que los requeridos para los perfiles normales. Por tal motivo, entre 1958 y 1962 resurge nuevamente la idea de emplear correas trapeciales con flancos abiertos en la industria automovilística, pues se deseaba accionar alternadores a mayores velocidades y se buscó reducir los diámetros de las polea de estos componentes de 3 “(76.2 mm) a 2½” (63.5 mm). Una mejora significativa es alcanzada en 1970 con la introducción de las correas ranuradas de flancos abiertos que permite reducir los diámetros de las poleas en los alternadores hasta 2¼ “(57 mm). La capacidad de carga de una correa trapecial es mayor que la de una plana debido al mayor coeficiente reducido de fricción. Para valores típicos de ángulo de ranuras entre 34° y 40°, el valor medio del coeficiente reducido es 3 veces mayor para las correas trapeciales que para correas planas de igual material. Por ello, si las condiciones son iguales, una transmisión por correa trapecial trasmite mayor carga que una transmisión análoga de correa plana.

Fig. 1.2.6: Análisis de la fuerza de fricción Fr en una correa plana y otra trapecial, en dependencia del tensado estático S0, la fuerza normal N , el coeficiente de fricción f y el ángulo de flanco del perfil.

1.2.2.2 Tipos de Correas Trapeciales Los diferentes tipos fundamentales de correas trapeciales pueden ser divididos en: - Según la relación ancho / altura [b / h]. Correas normales (clásicas)....................... b/h = 1,6 Correas estrechas....................................... b/h = 1,2 Correas anchas (para variadores)............... b/h = 2... 3 - Según la forma de la sección transversal. Correas trapeciales. Correas hexagonales. Correas bandeadas. - Según su construcción exterior. Correas con cubierta exterior (wrapped belt). Correas con flancos abiertos (Raw edge belt o Fan belt). 5


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De todos estos tipos son las correas normales y estrechas las de más variadas dimensiones en sus secciones, según diversas normas de países y fabricantes. A continuación se exponen algunas de las dimensiones normalizadas de los perfiles de correas trapeciales, siendo b el ancho superior de la sección y h la altura del perfil.

1.2.2.3 Deslizamiento Elástico en las Transmisiones por Correas. El deslizamiento elástico surge como resultado de las deformaciones (estiramiento y acortamiento) que sufre la correa en el sentido longitudinal y acompaña el trabajo de la transmisión bajo carga. Este fenómeno es localizado en el contacto que se produce entre la correa y las poleas. Las investigaciones experimentales mostraron que en una transmisión que trabaja normalmente, el movimiento deslizante elástico no tiene lugar en toda la superficie de contacto de la correa con las poleas. En cada polea el ángulo de contacto se divide en dos partes: en el ángulo de deslizamiento des y en el ángulo de reposo rep,

en este último el deslizamiento elástico no se observa.

Fig. 1.2.6: Fenómeno de deslizamiento elástico en una polea conducida. Nótese como las marcas en el ramal tensado de las correas se han separado, demostrando que la correa se estira en la zona del ángulo de deslizamiento des.

A medida que aumenta la carga útil que es trasmitida por la correa, el ángulo de deslizamiento aumenta a expensa de la disminución del ángulo de reposo, aumentando de esta forma el deslizamiento elástico de la correa en la polea y el atrasamiento de la polea conducida con relación a la velocidad que lleva la correa durante la fase de estiramiento. Si se produce una sobrecarga, capaz de extender a todo el ángulo de contacto el ángulo de deslizamiento, el movimiento deslizante elástico se transforma en un resbalamiento o patinaje total de la correa sobre la polea. Este último fenómeno ocurre generalmente en la polea donde menor es el ángulo de contacto, si los ramales de carga están trasmitiendo iguales carga.

1.2.2.4 Característica de Tracción de una Transmisión por Correas. Para el estudio de las características de tracción de las transmisiones por correas es definido: φ

P 2⋅ S 0

Siendo: = Coeficiente de tracción.

P = Fuerza útil en la correa (N). S0= Tensado estático (previo) de la correa (N). A partir de mediciones experimentales realizadas en una transmisión por correa, donde es controlada la tensión estática S0, la fuerza útil trasmitida P, y el deslizamiento elástico relativo, es posible obtener una curva de la característica de tracción de la transmisión. Una curva típica de esta característica es mostrada en la figura 4.

La curva de la característica del coeficiente de tracción se divide en dos sectores: uno rectilíneo, donde a la vez que crece el coeficiente de tracción se produce un crecimiento directamente proporcional del deslizamiento elástico S, y otro sector curvilíneo, donde el trabajo de la correa es inestable pues un pequeño aumento casual de la carga hace que la correa resbale sobre la polea. 6


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2 CALCULOS Y RESULTADOS

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3. 4.

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CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

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