tecnologÍas de fabricaciÓn y tecnologÍa de mÁquinas
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7/31/2019 TECNOLOGAS DE FABRICACIN Y TECNOLOGA DE MQUINAS
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UNIVERSITAT POLITCNICA DE CATALUNYAETSEIB
DEPARTAMENT DENGINYERIA MECNICA
TECNOLOGAS DE FABRICACIN Y TECNOLOGA DE MQUINAS
Tema 2
REDUCTORES DE ENGRANAJES
PARTE DE TECNOLOGA DE MQUINAS
Barcelona, 2008
Enrique Zayas Figueras
Jordi Martnez Miralles
SUMARIO
Ttulo: Reductores de engranajes
SUMARIO:
1Funcin de una transmisin. Ventajas y desventajas de las
2 Reductor de engranajes. Parmetros caractersticos.Reductores de ejes paralelos, concurrentes y cruzados.Reductores epicicloidales o planetarios.
.
3 Lubricacin de reductores. Montaje.
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SUMARIO
Ttulo: Reductores de engranajes
4 Fallo de un reductor. Eleccin de un reductor. Clculo
SUMARIO:
preciso y clculo prctico de un reductor. Capacidad decarga nominal de un reductor.
Carga nominal y carga equivalente de un receptor.5
Conclusiones6
OBJETIVOS
Ttulo: Reductores de engranajes
OBJETIVOS:
Ex licar la funcin de una transmisin.
Explicar las ventajas y desventajas de una transmisinpor engranajes.
de engranajes utilizados en las mquinas.
Explicar los tipos de lubricacin que se aplica en los
reductores de engranajes.
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OBJETIVOS
Ttulo: Reductores de engranajes
OBJETIVOS:
Ex licar como se roduce el fallo en un reductor deengranajes.
Explicar el proceso de eleccin de un reductor deengranajes para una mquina.
INTRODUCCIN
Transmisiones
Fuente: Internet
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INTRODUCCIN
Transmisiones
1 transmisin reductora1 transmisin multi licadora
e
s
i
i
i
Fuente: Internet
FUNCIN DE UNA TRANSMISIN
Funcin de una transmisin
Transmite potencia del motor al receptor de forma aprovechablepor es e.
Normalmente:
Reduce la velocidad de giro del receptor
Aumenta el par que acta sobre el receptor
Potencia de entrada = Potencia de salida + Potencia perdida
e e s s prdida=T T P
Si no hay prdidas: e e s s= = 1T T
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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TRANSMISIONES POR ENGRANAJES
Ventajas de las transmisiones por engranajes
Relacin de transmisin constante e independiente de la carga.
Seguridad de funcionamiento y larga duracin, soportando
Transmisin por engranajesFuente: Intermet
sobrecargas y no precisando ms que una escasa vigilancia.
Dimensiones reducidas y elevado rendimiento (exceptuandoalgunos tipos de reductores de ejes cruzados).
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TRANSMISIONES POR ENGRANAJES
Desventajas de las transmisiones por engranajes
Costo elevado
Ruido durante el funcionamiento
Transmisin por engranajesFuente: Intermet
Requieren mantenimiento: control y cambio del lubricante.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Partes del reductor:1. rbol de entrada 5. En rana es Cilndricos helicoidales
Reductor de dos etapas de ejes paralelos
Fuente: Internet
2. rbol de salida 6. Rodamientos
3. rbol intermedio
4. Carcasa
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Parmetros caractersticos de un reductor
Fijada por el fabricante.
Par mximo admisible (en el rbol de salida)
Velocidad nominal de funcionamiento (en el rbol de entrada)
Relacin de transmisin: e eni
Rendimiento:
s sn
s s s s
e e e e
P T T
P T i T
s eT
(Normalmente se da o bien )
Cargas axiales y radiales admisibles en los rboles de entrada
y salida.
e e ei
eP
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Clasificacin general de los reductores
Trenes de engranajes de ejes fijos:
Ejes paralelos: Engranajes cilndricos (dentado recto o helicoidal).
Ejes concurrentes: Engranajes cnicos (dentado recto, helicoidaly espiral).
es cruza os : ngrana es po a es y e orn o s n n.
Combinacin de las anteriores
Trenes de engranajes de ejes mviles (epicicloidales):
De simple etapa
De mltiples etapas
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes paralelos
Relaciones de transmisin entre 1 y 8 por cada etapa
Fuente: Internet
Potencia y velocidad elevadas
Rendimiento elevado: 93-99 % por etapa, funcin del acabadosuperficial de los engranajes, tipo de lubricacin, etc.
Valor tpico: 95 %
Engranajes de aceros tallados y con tratamiento deendurecimiento superficial (cementado, nitrurado, etc.)
Para potencias y velocidades bajas: engranajes sinterizados y
de material plstico.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes paralelos
Los ms econmicos
Generan ruidos y vibraciones(contacto entre dientes sbito
recto:
.
Ms silenciosos (contacto
Engranaje cilndrico de dentadohelicoidal:
Fuente: Internet
.
Permiten velocidades mselevadas.
Componente axial de la fuerzade contacto.
Fuente: Internet
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes paralelos
Pin Corona de dentado interior
Ambas ruedas giran con elmismo sentido
Fuente: Niemann
Fuente: InternetFuente: Niemann
Pin - Cremallera
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes paralelos
Engranaje cilndrico de dobledentado helicoidal
Compensacin de lacomponente axial de la fuerzade contacto.Fuente: Internet
Engranaje cilndrico de
Fuente: Niemann
en a o evron
Fuente: Niemann
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Moto-reductor
Engranaje
Motor
Rodamientorbol
Fuente: Internet
Moto-reductor de dosetapas con ejescoaxiales
Moto-reductor de dosetapas con ejes paralelos
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes concurrentes
Relaciones de transmisin entre 1 6 en una eta a.
Potencia y velocidad inferiores a la de los reductores de ejesparalelos.
Rendimiento ligeramente inferior al que presentan losreductores de ejes paralelos: 98% por etapa como mximo.
Costo ms elevado
Reductor de ejesconcurrentes
Engranaje cnico dedentado recto
Fuente: NortonFuente: Internet
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de ejes concurrentes
Ms silenciosos
Permiten velocidades
Engranaje cnico dedentado helicoidal:
Engranaje cnico de dentadoen espiral. Segn la tcnicade tallado:
Fuente: Niemann
Fuente: Norton
Gleason
Oerlikon
Kligelnberg
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores de tornillo sin fin
Fuente: Norton
.
Potencias y velocidades moderadas.
Relaciones de transmisin i altas (7-100, enuna etapa).
Rendimientos ba os 45-90% eor cuanto msTornillo sin fin grande es i).
Posibilidad de funcionamiento irreversible (conrendimiento alrededor del 50%). Reductores
para elevadores.
cilndricos o cnicos de reduccin elevada.
Materiales: tornillo de acero tratadosuperficialmente. Corona de fundicin (bajasvelocidades) o de bronce (altas velocidades).
Reductor portornillo sin fin
Fuente: Internet
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Esquemas de reductoresReductores de ejes concurrentes Reductores de ejes cruzados
a) Cnico - cilndrico a) Tornillo sin fin - cilndrico
b) Cilndrico - cnico b) Cilndrico tornillo sin fin
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores epicicloidales o planetarios
Reductores de e es aralelos coaxiales ms com actos ue losFuente: Internet
equivalentes con trenes de ejes fijos.
Relaciones de transmisin entre 3 y 13 en una etapa.
Su simetra constructiva permite evitar la aparicin de cargassobre los rboles debidas a las fuerzas de contacto entre los.
Velocidades nominales de giros ms bajas: al ser mscompactos se refrigeran peor.
Costo ms elevado comparados con reductores de ejes fijos.
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Reductores epicicloidales o planetarios
1. rbol y rueda de entrada
2. Satlites
3. Corona fija
4. rbol portasatlites de salidaEsquema de unreductor epicicloidal Motor
Moto-reductor e icicloidal
Fuente: Internet
de dos etapas
Reductor
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Lubricacin de reductores Engrasado de por vida
Se emplean grasas estables y resistentes al envejecimiento. Apto slopara reductores de baja velocidad.
Lubricacin por bao de aceite
Los engranajes quedan parcialmente sumergidos en el aceite contenido.
todos los elementos a lubricar. Se emplea en reductores estndar develocidad moderada. Para otras velocidades no es adecuado ya que elaceite se caliente excesivamente.
Lubricacin por inyeccin de aceite a presine u r ca nyec an o ace e so re e con ac o en re rue as en a as y
otras zonas del reductor que necesitan lubricacin (cojinetes, etc.).
Sistema costoso porque requiere un circuito de aceite con bomba, filtroy frecuentemente radiador. Se emplea para reductores de granpotencia.
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Montaje de los reductores: con patas y con bridas
Reductores con patas. Posiciones
de montaje.
Reductores con bridas. Posiciones
de montaje.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Fallo de un reductor
De manera instantnea al entrar en servicio. Algn elemento delreductor falla (se rompe) por estar sometido a una carga superior a laque puede soportar.
Durante el tiempo de servicio, debido a la ruptura por fatiga de algne emen o, o por e esgas e prema uro en e con ac o en re en es.
La causa del fallo puede ser:
Por culpa del proyectista. Ha escogido un reductor con capacidad
de carga insuficiente en relacin al par resistente del receptor. O bienha determinado mal el ar resistente del rece tor.
Por culpa del usuario. El reductor trabaja con sobrecargas noprevistas. O bien se hace un mal mantenimiento (falta de lubricante,etc.)
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Fallo de un reductor
Ruptura por fatiga en la base de los dientes de los engranajes.
Prdida del material del flanco de los dientes debido a:
Picado (pitting) de los flancos de los dientes. Se inician pequeoscrteres ue acaban roduciendo exfoliaciones.
Gripado. Rallado de los flancos de los dientes.
La prdida de material provoca aumento de los juegos,funcionamiento impreciso, vibraciones, ruidos y calentamientoexcesivo.
Fallo de los rodamientos
Ruptura de los rboles
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Eleccin de un reductor
La vida til de un reductor depende de: La carga a la que est sometido, representada por el par en el rbol
de salida requerido del receptor.
Su velocidad de funcionamiento, representada por la velocidad delrbol de entrada. El dao acumulado que puede provocar fallo porfatiga y/o desgaste en los componentes del reductor depende delnmero de vueltas acumuladas que ste efecta. Por tanto, a msvelocidad menos duracin en horas.
Duracin de un
de la capacidad decarga
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Eleccin de un reductor
Para escoger un reductor hace falta tener en cuenta:
Duracin requerida, en horas de funcionamiento.
Par requerido por el receptor.
Velocidad de giro requerida por el receptor (rbol de salida). Velocidad de giro del motor de accionamiento (rbol de entrada).
A partir de esta informacin se determinada la relacin detransmisin i adecuada, y se escoge un reductor de capacidad
el rbol de entrada) iguales o por sobre de las requeridas.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Duracin de un reductor en funcin del par requerido y de la vida
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Clculo preciso de un reductor
instalar una gran serie de reductores.
En este caso el proyectista que ha de aplicar el reductorcomercializado en su mquina, ha de determinar con precisin lacarga, constante o variable (evolucin a conocer con precisin).
.
El fabricante del reductor ha de hacer un clculo preciso deldimensionado del reductor con los datos recibidos del utilizador.
Todo eso cuesta tiempo y dinero que se puede ver compensadoventajosamente con el resultado de la eleccin de un reductorm s peque o que e que resu ar a e un c cu o pr c co .
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Clculo prctico de un reductor
El ro ectista ue ha de a licar el reductor comercializado a sumquina, determina de la manera mejor que puede la carga,constante o variable.
Determina el par nominal del receptor. Al menos, decide la potencia.
No conoce la evolucin de la carga con precisin. Identifica a que
familia de grado de irregularidad se puede asignar el receptor.
Con eso determina el llamado Factor de servicio y con l laCarga equivalente
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Capacidad de carga nominal de un reductor
capacidad de carga.
El fabricante garantiza que un reductor, funcionando con unacarga igual a su capacidad de carga nominal y en unascondiciones de funcionamiento nominales (condiciones de
averas. (5000 horas es usual)
Estas condiciones de servicio base suelen ser:
Accionamiento por motor elctrico con par de arranque normal.
Par resistente uniforme sin sobrecar as re etitivas.
1-5 arranques/hora de la mquina.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Carga nominal de un receptor en condiciones de servicio
no base
Un receptor normalmente trabaja en unas condiciones de serviciodiferentes de las del servicio base. Este hecho obliga a corregir,tanto en la alta como en la baja, la carga nominal del receptor (elpar resistente) a considerar en la eleccin del reductor por tal que
.
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Carga equivalente de un receptor para igual dao.Factor de servicio.
La carga nominal del receptor se multiplica por un factor, elfactor de servicio que tiene en cuenta de manera estimativa lascondiciones de funcionamiento diferentes de las del serviciobase. Se obtiene as la carga equivalente:
La carga equivalente, trabajando en condiciones de servicio base,provoca sobre el reductor el mismo dao que la carga nominaltrabajando en condiciones de servicio no base.
equivalent s resistent nominal
: v u ,hace falta tambin corregir el par resistente considerado en el clculopor medio de un coeficiente de velocidad.
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Factor de servicio
Factor deSolicitacin
Irregularidad Irregularidad Irregularidadpequea moderada grande
Motores elctricoscon par de 1 1,25 1,5
arranque nominal
Motores elctricoscon fuerte par de
arranque
1,25 1,5 1,8
Motores elctricoscon au o renan es 1,5 1,8 2,25
Motores de explosin monocilndricos, multiplicar Fu por 1,5
Motores de explosin policilndricos, multiplicar Fu por 1,25
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Factor de servicio
Duracin enhoras
FdFactor de duracin
1.000 0,64
2.500 0,8
Frecuencia demaniobras
FaFactor de arranque
5 man./hora 15.000 1
10.000 1,25
15.000 1,6
25 man./hora 1,2
500 man./hora 1,5
1000 man./hora 2
.
s u adF F F F
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Grado de irregularidad del par resistente de receptores
Grado de irregularidad del T Tipos de MquinasIrregularidad Pequea Generador de corriente, cinta transportadora, tornillo
transportador, montacarga ligero, traccin elctrica,ventilador, soplador, compresor rotativo, bombarotativa, impresora rotativa agitador y mezclador paradensidad uniforme, accionamiento del avance demquinas herramienta, accionamiento principal dem uina de afilar.
Irregularidad Moderada Montacarga pesado, mecanismos de elevacin y girode gras, ventilador de minas, compresor de pistonesmltiples, bomba de pistones mltiples, bomba dedistribucin, hormigonera, lavadora, agitador,
mezclador de densidad irregular, accionamientoprincipal de mquinas herramientas.
Irregularidad Grande Prensa, cizalla, sierra alternativa, telar, amasadora degoma, mquina de laminacin y minero siderrgica,draga de cuchara, centrifugadora pesante, bombapesante de distribucin, instalacin de perforadorarotativa, molino de muelas verticales, prensa debriquetas
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Ejemplo de eleccin de un reductor
Enunciado del ejercicio
El accionamiento de una cinta transportadora est formado por unmotor, una primera transmisin por correa y un reductor de engranajes
que por medio de un acoplamiento mueve la cinta.
Las caractersticas del accionamiento son:
Motor: Elctrico asncrono trifsico. Potencia nominal Pn= 1,5 kW,velocidad nominal nn=1420 min-1.
1= ,polea conducida d2= 160 mm, distancia entre ejes e= 800 mm.
Receptor: Par resistente medio Tr = 480 Nm, n3 = 25 3 min-1
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Ejemplo de eleccin de un reductor
Funcionamento: 10 hrs/da
5 arranques/hora
a) Escoger un reductor adecuado. Justificar la eleccin(considerar un rendimiento del reductor del 95 %)
b) Comprobar si el reductor escogido soporta la cargatransversal sobre el eje de entrada.
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Resolucin de ejercicio (tablas al final)
Determinacin del Par resistente equivalente
Factor de servicio: (sobrecargas moderadas, entre 8-16 hrs defuncionamiento, < 10 arranques/h).
equivalent s resistent nominalT F T
s 1,5F
e uivalent 1,5 480 Nm 720 NmT
Relacin de transmisin por correa:
Relacin transmisin total:
2c
1
160 mm2
80 mm
di
d
-1e
total -1s
1420 min56,8
25 min
ni
n
Relacin transmisin del reductor: totalrc
56,828,4
2
ii
i
2 -1 -1r 2
1
28,4 25 min 710 minn
i nn
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REDUCTOR DE ENGRANAJES
Resolucin de ejercicio
Reductor tipo RO 3.3 de tres etapas
-13max r 3
nom
7101147 Nm ; 32 22,18 min
325,5 kW
T i n
P
Reductor tipo RO 3.2 de dos etapas
-13max r 3
nom
710918 Nm ; 25,6 27,7 min
25,65,5 kW
T i n
P
Hiptesis simplificadora: se supone que el motor mantiene su velocidadconstante.
Se escoge el segundo reductor ya que y esms econmico.
REDUCTOR DE ENGRANAJES
Resolucin de ejercicio
Comprobacin de la potencia a transmitir
del reductor seleccionado es mayor que la potencia
a transmitir lo que est correcto.
3 3 / 30 720 27,7 /30 2,2 kW0,95
T nP
nom 5,5 kWP
2,2 kWP
Comprobacin de la carga sobre el eje de entrada
Estimacin
con
ara oleas
2
2/ 2
T KR
d 32
r
72029,6 Nm
25,6 0,95
TT
i
3K -1 -1 -1700 min 710 min 900 minn
De modo que es una eleccin correcta la del reductor tipo R.O 3.2
max admissible29,6 3
1110 N0,16/2
R R
max max
2390 N 2200 NR R
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REDUCTOR
DEENGRANAJE
S
Tabla
dese
leccin
delfactorde
servicioF
s
en
funcinde
lascondicionesdefuncionamiento
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REDUCTOR
DEENGRANAJE
S
Tabladeselec
cindereducto
res
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REDUCTOR
DEENGRANAJE
S
Tabladecargasradialesyaxialesadmisibles
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