UNIVERSIDAD DE IBAGUEFACULTAD DE INGENIERIAPROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA Proyecto-Elementos de Maquinas II1. TITULODiseo de un sistema mecnico para transmisin de potencia2.DIRECTORIngeniero.Daro Alfonso Martne leal3.AUTOR Cdigo: Diego !ernando "ampos#$#%$%$%%#Mario &ernn 'oano (amora #$#%$%#%%)

4.CLASE DE TRABAJO PROPUESTO* + , Desarrollo de conocimientos *, E+periencia de campo o la-.*, .olucin de pro-lemas prcticos *, .istemas computariados*, Anlisis crtico de -i-liografa *, Diseo y construccin de eq.*, Adaptacin o inno/acin tecnolgica *, 0tros *Especi1que,*, Practica profesional2222222222222222222222222222.RESUMEN DEL PRO!ECTOEl proyectos est encaminado a disear la solucin para el pro-lema planteado *descrito en el siguiente punto,3 para lo que nos detendremos a tra-a4ar con el enfoque que nos permite la materia Elementos de Maquinas II3 la cual nos requiere e+aminar y determinar muy -ien la ca4a reductora5 y la transmisin de esta y lacadena.Para dar inicio al anlisis y diseo5 primero nos enfocamos en la ca4a5 donde se determinara los parmetros geom6tricos principales*carcaa5 piones5 e4es,3 luego con estos resultados se 7acen anlisis de fueras5 esfuero5 fallas y factores de seguridad en -usca del me4or dimensionamiento y funcionamiento de la solucinplanteada. 'os clculos realiados son -asados en normas A8MA5 y con la guadel docente a cargo de este proyecto. ".FORMULACI#N DEL PROBLEMA.e desea acondicionar un mecanismo ele/ador de carga5 de desplaamiento /ertical *tipo ascensor,5 en un campamento minero. Entre las alternati/as de solucin /ia-le para este pro-lema5 est la implementacin de un sistema de transporte a tra/6s de una ca-ina-contenedor el cual es 7alado mediante un ca-le metlico y apoyado lateralmente por unas columnas gua.El Ingeniero 4efe de proyecto acude a ustedes para que ela-oren unproyecto de diseo de la transmisin5 con -ase en las siguientes especi1caciones t6cnicas9 Altura m+ima de ascenso9 #% m "arga m+ima a transportar *incluido el contenedor,9 : *toneladas, ;elocidad m+ima estimada del contenedor9 ; mDadas las condiciones particulares de tra-a4o *c7oque fuerte5 ?uctuacin de carga,5 resulta con/eniente acondicionar una transmisin compuesta que in/olucre un tren de engrana4es cilndricos *con el 1n de o-tener una -uena e1ciencia, y a continuacin una transmisin por cadena de rodillos *Este arreglo fa/orece el amortiguamiento de so-recargas y act@a como elemento fusi-le,. .e recomienda que la relacin de reduccin de /elocidades por cadena no sea superior a #9$. Por disponi-ilidad deespacio y funcionalidad5 se recomienda un dimetro del rodillo -o-inador *del ca-le metlico, entre %5A m y %5= m."onsiderando aspectos como e1ciencia5 disponi-ilidad comercial y manteni-ilidad5 se sugiere utiliar un motor el6ctrico de induccin de cuatro polos."on -ase en la anterior informacin5 disee una solucin a este requerimiento. *'a informacin adicional requerida5 de-er ser estimada por el diseador con claros criterios t6cnicos,.$.ANTECEDENTESAunque el sistema a disear es algo -astante com@n yaltanamente utiliado5 antecedentes y referencias cercanas anosotrosmuypocas5 enestaoportunidadseencontrel anlisis7ec7opor un estudiante de la Bni/ersidad Industrial De .antander de la Escuela de Ingeniera Mecnica en Cucaramanga en el #%%A5querealiaun tra-a4odegradodiseandoun ele/adordecarga/ertical5 donde podemos referenciar el ca-le a utiliar y ser/irnosde gua para nuestro tra-a4o5 siendo este uno de los puntos msnota-les a analiar. D$EEl sistema de transmisin por engrana4es se pudo referencia en eltra-a4o de grado realiadopor dos estudiantes de la Bni/ersidadPonti1cia Coli/ariana5 FCanco de prue-as de sistemas detransmisin de potenciaG5 en el ao #%$%3 donde claramenteespeci1ca el diseo y la utiliacin de un sistema de transmisinpor engrana4es. D#E%.OBJETIVOS%.1.OBJETIVO GENERALDisear un sistema mecnico para transmisin de Potencia.%.2. OBJETIVOS ESPEC&FICOS .elecciona5 formula y utilia modelos en la solucin de Pro-lemas deIngeniera Btilia procedimientos tericos yKR=0.924a=208.76mpa0.910.924a=203.3052-P(F)=aF)=203.3052mpa160.72mpa =1.2643 Etapa TPara 7allar los factores de la frmula de factor de seguridad de cadaetapaseutiliaranlasmismasta-las5 por endeseomitirnalgunase/itando que el desarrollo se /uel/a tedioso y engorroso para el lector3solo se dispondrn de las estrictamente necesarias."N=factor decilos de esf+erzo.e decide disear los engranes Para 108 ciclos 10(8)0.0323"N=1.6831"N=0.9 .t 9 esfuero permisi-le por ?e+inPara ecuacin del .I )T=0.586 !+83.88-P()t=0.586220+83.88 -P()t=208.76 -P(KT=factor detemperat+raKT=1KR=factores deconfia%ilidadcon1a-ilidad del =L>KR=0.924 a=208.76mpa0.910.924a=203.3052-P(F)=aF)=203.3052mpa177.16mpa =1.129 E3@0)*Ao .o*+o-/1+/o1 Etapa"omo el elemento ms critic es el pin ya que est -a4o ms esfuero cclico analiaremos respecto a este.El esfuero de tra-a4o seg@n la norma A8MA est dado por la sig ecuacinc=#E WtKoKvKsK

$pF#R#iDeterminando los factores91IE/1.1Uo $5LAU/ $5H)$IRI)A=Us $mt R5)$II%#$AR- R%5#$#HIA=LU7 $5$L$=#H)L#U- $NY %5RI#A FIG se 7alla de la gr1ca de la teora del curso de Elementos de Mquinas#5 para engranes e+ternos5 7elicoidales9 !actor #3#3=cos tsint2 -N-4-4+1T=21.88-4=rela cionde velocidades=2.95-N=relacion dereparticionde carga=Pn0.95#Pn=pasode %asenormal S$#.A) clculo realiado en la plantilla de E+cel(S $I.LH clculo realiado en la plantilla de E+cel Por tanto al remplaar /alores tenemos que #3=1.057,f=1 5 seg@n la teora del li-ro de .7igley.#E=191 -Pa 5 para acero $%RA5 de la ta-la $R-I del li-ro de .7igley. !actor de condicin super1cial#R.e supone que para esta piea5 el aca-ado super1cial no in?uyesigni1cati/amente en su resistencia5 por lo tanto #R=1,

=$5 seg@n el li-ro de .7igley5 para la relacin entre dureas de lassuper1cies en contacto5 de-ido a que son del mismo material todas5 la relacin de dureas es $ y el factor de relacin de la durea para /aloresde la relacin de durea menores a $.# es $.#n=Para ciclos mayores a 108#n=0.879)c=2,22(!)+2005 ecuacin para MPA Acero grado $ por elendurecimiento.)c=688.4 mpac=#E WtKoKvKsK

$pF#R#ic=1913.9206KN1.751.3611.1719106.23mm40.212311.057 c=#=L.HR Mpa2 EtapaTPara 7allar los factores de la frmula de esfuero por contacto de cadaetapaseutiliaranlasmismasta-las5 por endeseomitirnalgunase/itando que el desarrollo se /uel/a tedioso y engorroso para el lector3solo se dispondrn de las estrictamente necesarias.Determinando los factores9FIGse7alladelagr1cadelateoradel cursodeElementos deMquinas #5 paraengranes e+ternos57elicoidales9 !actor #3#3=cos tsint2 -N-4-4+1T=21.88-4=relacion de velocidades=2.9-N=relacion dereparticionde carga=Pn0.95#Pn=pasode %asenormal S$A.L clculo realiado en la plantilla de E+cel(S #H.RA clculo realiado en la plantilla de E+cel Por tanto al remplaar /alores tenemos que #3=1.067,f=1 5 seg@n la teora del li-ro de .7igley.2I ETAPAUo $5LAU/$5#H#H=H#I)Us $mtA5A$)II=A=A-A=5R)=$H#%IU7$5#%R#R))=)U- $NY %5R=A #E=191 -Pa 5 para acero $%RA5 de la ta-la $R-I del li-ro de .7igley. !actor de condicin super1cial#R.e supone que para esta piea5 el aca-ado super1cial no in?uyesigni1cati/amente en su resistencia5 por lo tanto #R=1,

=$5 seg@n el li-ro de .7igley5 para la relacin entre dureas de lassuper1cies en contacto5 de-ido a que son del mismo material todas5 larelacin de dureas es $ y el factor de relacin de la durea para /aloresde la relacin de durea menores a $.# es $.#n=para ciclos mayores a 108#n=0.879)c=2,22(!)+2005 ecuacin para MPA Acero grado $ por elendurecimiento.)c=688.4 mpac=#E WtKoKvKsK

$pF#R#ic=1919.078KN1.751.3611.1847127.017mm50.265411.067c=353.769 Mpa 3 EtapaTPara 7allar los factores de la frmula de esfuero por contacto de cadaetapaseutiliaranlasmismasta-las5 por endeseomitirnalgunase/itando que el desarrollo se /uel/a tedioso y engorroso para el lector3solo se dispondrn de las estrictamente necesarias.Determinando los factores9FIG se 7alla de la gr1ca de la teora del curso de Elementos de Mquinas#5 para engranes e+ternos5 7elicoidales9 !actor #3#3=cos tsint2 -N-4-4+1T=21.88-4=relacion de velocidades=2.95-N=relacion dereparticionde carga=Pn0.95#Pn=pasode %ase normal S#H.AL clculo realiado en la plantilla de E+cel(S H%.RH clculo realiado en la plantilla de E+cel Por tanto al remplaar /alores tenemos que #3=1.058,f=1 5 seg@n la teora del li-ro de .7igley.#E=191 -Pa 5 para acero $%RA5 de la ta-la $R-I del li-ro de .7igley.3I ETAPAUo $5LAU/ $5$AR$#$%)LUs $mt L5RR=#RRR%L- $%#5IL)A%L$U7 $5#L$)RI#)RU- $NY %5A%LRA !actor de condicin super1cial#R.e supone que para esta piea5 el aca-ado super1cial no in?uyesigni1cati/amente en su resistencia5 por lo tanto #R=1,

=$5 seg@n el li-ro de .7igley5 para la relacin entre dureas de lassuper1cies en contacto5 de-ido a que son del mismo material todas5 larelacin de dureas es $ y el factor de relacin de la durea para /aloresde la relacin de durea menores a $.# es $.#n=Para ciclos mayores a 108#n=0.879)c=2,22(!)+2005 ecuacin para MPA Acero grado $ por elendurecimiento.)c=688.4 mpac=#E WtKoKvKsK

$pF#R#ic=19122.67KN1.751.3611.22150.11mm77.30911.058c=393,611 Mpa F1+/o* d) 3)g0*id1d.o* +o-/1+/o1 Etapa Esfuero admisi-lec 5 permi=)c#n,

Kt KRc 5 permi=688.40.879110.924c 5 perm=654.775mpa El factor de seguridad factor de seg+ridad=c 5 permcfactor de seg+ridad=654.775mpa297.34 mpafactor de seg+ridad=2.22 Etapa Esfuero admisi-lec 5 permi=)c#n,

Kt KRc 5 permi=688.40.879110.924 c 5 perm=654.775mpa El factor de seguridad factor de seg+ridad=c 5 permcfactor de seg+ridad=654.775mpa393.611mpafactor de seg+ridad=1.853 Etapa Esfuero admisi-lec 5 permi=)c#n,

Kt KRc 5 permi=688.40.879110.924c 5 perm=654.775mpa El factor de seguridad factor de seg+ridad=c 5 permcfactor de seg+ridad=654.775mpa441.486mpafactor de seg+ridad=1.663 DISEJO DEL TERCER EJEEl tipo de con1guracin de e4e que se emplear en este diseo5 es latpicacon1guracinde cilindro escalonado5puesel usode 7om-rosoresaltos constituye un e+celente medio para localiar en forma a+ial loselementos del e4e y para e4ecutar cualquier carga de empu4e necesaria.Para ello se de-er lle/ar el estudio necesario con el o-4eti/o desatisfacer la tolerancia del e4e a las fueras y momentos aplicados so-re6l.Mo es necesario e/aluar los esfueros en todos los puntos de un e4e3 essu1ciente 7acerlo en unas cuantas u-icaciones estrat6gicas5 estas 7andeser potencialmentecrticas. Por logeneral5 estas u-icaciones selocalian en la super1cie e+terior5 en u-icaciones a+iales donde elmomento ?e+ionante es grande5 donde el par de torsin est presente ydonde e+isten concentraciones de esfuero."omo primer paso en el proceso de diseo se 7a 7ec7o undimensionamientoapro+imadodelasdistanciasdel e4eyaquenoseconocael anc7odel rodamiento5 conestasdistanciassecalculauna apro+imacin de las reacciones. "on los /alores de estas reacciones seescogeunrodamiento5 lalongituddelaanc7uradeesterodamiento-rindado por el catalogo es de importancia para el redimensionamientodel e4eyaconlasdimensionesreales5 serecalcularnlasreaccionesso-re el e4e5 esperando as que el rodamiento seleccionado aguante lascargas impuestas so-re 6l.Parael diseodel e4eseseleccionarunmaterial apropiadoparalascargas5 adems se estimarn los dimetros para cada seccin del e4e. Enestediseoserealiarunanlisisdefuerasdecuerpoli-reyseo-tendrn los diagramas de fuera cortante y momento ?ector. Dimensionamiento del e4e Esttica !t$ S#).#% UM !t# S$$.#I UM!a$S $%.$A UM !a#S R.AH UM!r$S =.A UM!r#S A.#) UM+F1=0!1 - Fa$ ZFa# S %*$,!1=10.154.53S A.)# UMZ F6=0(6

!6 Z Ft$ Z Ft# S %*#,!6=( (6Ft 1Ft 2)=15.87 KN+Fz=0(zZ Fr$ [ Fr# Z !z S %!z=(zFr1+Fr 2=3.95 KN&acemos sumatoria de momentos en C Fa1Ft1FaFt2ByBxBzFr1Fr2AzAyyx -!=0*Fr#TI%mm, 4 - *Ft#TI%mm, O - *(6T#)%mm, O Z *!r$T$I%mm, 4[ *!t$T$I%mm, O Z *AT#)%mm, 4 S % 4!r#TI% Z !r$T$I% ZAT#)% S %(z=8.19 O -!t# TI% [ !t$T$I% [ AyT#)% S %(6=21.61 M$ S fa$ T L% mm S L$%.A M# S !a# T $)% mm S L#R .IPlano N \15.! "#11.2"#2$.2%"#21.$1 "#15.!&.5'(y "# %)21.$1Mz "#*mm%)12$')1!2 Plano ( \1+&T "#%1%.155.$2#"# %+.'55.2$'.5 .1' I.$=1.+1%(z "#)+.'5).1'+$'2+%.5My "#*mm %)+1$)$51.2 S)2)++i- d)2 =1/)*i12 d)2 )6)'aresistencianecesariaparasoportar esfueros decargaafectalaeleccindelosmaterialesysustratamientos. El material quese7aasumido es un acero AI.I R$R% Q y J )$AVc es un acero medio car-onoaleado con cromo y moli-deno de alta templa-ilidad y -uena resistenciaalafatiga5 a-rasineimpacto. Esteaceropuedeser nitruradoparadarle mayor resistencia a la a-rasin. Es suscepti-le al endurecimientopor tratamiento t6rmico..eusaparapiones pequeos5 ti4eras5 tornillodealtaresistencia5esprragos5 guas5 seguidores de le/a5 e4es reductores5 cinceles.)+t=758.9 -PaPara la primera estimacin del dimetro pequeo en el 7om-ro5 se usael criterio de ED-8oodman. Este criterio es -ueno para el diseo inicial5puesto que es simple y conser/ador.d=(16n{ 1)e [4( Kf -a)2+3( KfsTa)2]1/2+ 1)+t [4( Kf -m)2+3( KfsTm)2]1/2})1/3"on -m=Ta=05 la ecuacin de ED-8oodman se reduce a9d=[16n (2(KF -a))e+[3( KF)Tm)2]12)+t)]13En donde)e=ka0k%kckdkekf)e2Acontinuacinse7allarnlos factoresnecesarios paraencontrar el/alor apro+imado de )e. F1+/o* d) =odi:+1+i- .o* 21 +o-di+i- 30.)*:+i12 ka El factor demodi1cacindelasuper1ciedependedelacalidaddelaca-adopresenteenel e4eydelaresistenciaalatensin. A1ndedeterminar e+presiones cuantitati/as para aca-ados comunes de partedemquinas*esmerilada5 maquinadaoestiradaenfro5 laminadaencaliente y for4ada,5 el li-ro de diseo de .7igley 7a recopilado distintosdatos que modi1can el factor en funcin del tipo de aca-ado. El factorde modi1cacin por la condicin super1cial est de1nido por9ka=a)+t%En donde a y - se escogen de la siguiente ta-la5 para este caso se 7aescogido un maquinado o laminado en fro.ka=( 4,51) ( 758.9)0,265ka=0,778 F1+/o* d) =odi:+1+i- .o* )2 /1=1Ko k%Este factor de tamao es una apro+imacin ya que no se conoce el /alorded5 seasumirunk%=0,9. Msadelanteeste/alorserecalcularcuando se tenga una apro+imacin del dimetro.k%=0,9 F1+/o* d) =odi:+1+i- .o* 21 +1*g1 .1*1 )3@0)*Ao3+o=9i-1do3 kc"uando se realian los ensayos de fatiga con carga de ?e+in rotatoria5a+ial *empu4ar y 4alar, y de torsin5 los lmites de resistencia di1eren con)+t. "uandolatorsinestcom-inadaconotrosesfueroscomola?e+in5 kc=1 kc=1 F1+/o* d) =odi:+1+i- .o* 21 /)=.)*1/0*1 kdDel pro-lema se conoce que la temperatura de tra-a4o son AA]"5 lo queequi/aleaunos$H$]!. 'asiguienteecuacinpara7allarel factordemodi1cacin por la temperatura solo es /lido para /alores detemperaturas que oscilan entre 707TF710008 F.kd=0,975+0,432( 103) TF0,115( 105) TF2+0,104( 108) TF30,595( 1012) TF4kd=0,975+0,432( 103) (1318 F)0,115( 105) (1318 F)2+0,104(108) ( 1318 F)30,595( 1012) (1318 F)4kd=1,014 F1+/o* d) +o-:19i2id1d keBna-uenaapro+imacindela/ariacindetransformacinzaparauna con1a-ilidad del =I> es un /alor de #5#A3 que reemplandolo en elfactor de con1a-ilidad sugerido por .7igley arro4a el siguiente resultado.T1921 "H. !actores de con1a-ilidad ke correspondientes a Ides/iaciones estndar porcentuales del lmite de resistencia a la fatiga.ke=1(0,08 za) ke=1( 0,082,25)ke=0,82 F1+/o* d) =odi:+1+i- .o* )@)+/o3 51*io3 kfEste factor tiene el propsito de tomar en cuenta la reduccin del lmitede resistencia a la fatiga de-ida a todos los otros efectos5 tales como loson los am-ientes corrosi/os5 los esfueros residuales5 losrecu-rimientos electrolticos5 el metaliado por aspersin5 la frecuenciacclica5 etc. "on el o-4eti/o de ser un poco conser/adores en el diseo seasumir un factor de modi1cacin por efectos /arios igual a %5A.kf=0,5 S)L)e =0.5s+t=379.45 L?=i/) d) *)3i3/)-+i1 1 21 @1/ig1 )- 21 09i+1+i- +*i/i+1 d)0-1 .1*/) d) =