transmisiones de bandas planas
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TRANSMICIONES DE BANDAS PLANAS
INTRODUCCION
Las bandas son usadas para transmitir potencia desde un eje a otro por medio de poleas, las cuales rotan a la misma velocidad o diferente velocidad.
Factores para transmitir potencia:
1.-La velocidad de la banda
2.-La tensión bajo la cual la banda es colocada en la polea
3.-El arco de contacto entre la banda y la polea motriz
4.-Las condiciones bajo la cual la banda es usada. Así tenemos:
a.-El eje debe estar adecuadamente en línea para asegurar una tensión uniforme a través de la sección de la banda.
b.-Las poleas no deben estar demasiados juntos, con respecto al arco de contacto de la polea motriz debe ser lo mas grande posible.
c.-Las poleas no deben estar muy apartadas, ya que causarían mayor peso sobre los ejes, incrementando la carga de fricción sobre los apoyos.
d.-Una banda larga tiende a moverse de un lado a otro causando que las bandas se queden sin las poleas, ocasionando torcimientos en las banda.
e.-La máxima distancia entre ejes no debe exceder 10m. Y la mínima no debe ser menor que 3.5 veces el diámetro de la polea mas grande.
SELECCIÓN DE UNA BANDA DE TRANSMISION
Estos son los variados importantes factores de la cual dependen la selección de las banda de transmisión:
1.-Velocidad del eje conductor y conducido
3.-Potencia para ser transmitido
2.-Relación de reducción de velocidad
4.-La distancia entre los centros de los ejes.
5.-Requerimientos de transmisión directa.
6.-Diseño de los ejes.
7.-Espacio disponible y
8.-Condiciones de servicio
TIPOS DE TRANSMISION DE BANDALas transmisiones de banda usualmente se clasifican en tres grupos:
3.-Transmisión pesadas: Estas son usadas para transmitir potencias altas con velocidades de banda encima de 22m/seg en compresores y generadores
1.-Transmisión Ligera: Estas son usadas para transmitir potencias pequeñas con velocidades de banda hasta 10m/seg en maquinas de agricultura y pequeñas maquinas herramientas
2.-Transmisión Medias: Estas son usadas para transmitir potencias medias con velocidades de banda desde 10m/seg hasta 22m/seg en maquinas herramientas
Tipos de BandasHay cuatro tipos de banda : Intervalo de
TamañoDistancia
entre centrosUnión
1.-Bandas Planas:
t=0.03 a 0.20 pulg
t=0.75 a 5mm
No hay limite superior
Si
2.-Bandas Redondas:
d=1/8 a 3/4 pulg
d=3 a 19mmNo hay limite superior
Si
3.-Bandas en V:
Ninguna Limitadab=0.31 a 0.91 pulg
b=8 a 19mm
4.-Bandas de sincronización:
Ninguna LimitadaP=2mm y mayor
Tipos de transmisiones de Bandas Planas
1.-Banda Plana de banda abierta no inversora
2.-Banda Plana de banda cruzada inversora
3.-Banda Plana con un cuarto de vuelta (ancho de la banda = 1.4b)
4.-Banda Plana con polea tensora
5.-Banda Plana compuesta
6.-Banda de velocidad variable con poleas cónicas
7.-Transmision de banda con polea libre y rápida
Relación de velocidad de una Transmisión de banda
Es la relación de velocidades entre el impulsor y el impulsado o seguidor. Expresamos matemáticamente como::
d1 = diámetro del impulsor
d2 = diámetro del impulsado
N1 = velocidad del impulsor en RPM
N2 = velocidad del impulsado en RPM
Longitud de la faja que pasa sobre el impulsor en un minuto
11Nd
Longitud de la faja que pasa sobre el impulsado en un minuto
22Nd
2211 NdNd
Si la longitud de la faja que pasa sobre el impulsado en un minuto es igual a la longitud que pasa sobre el impulsor en un minuto, por lo tanto
Y la relación de velocidad será:
1
2
2
1
N
N
d
d
Conociendo que la velocidad periférica de la faja sobre la polea impulsora:
segmNd
v /60
111
Y la velocidad periférica de la faja sobre la polea impulsada:
segmNd
v /60
222
Cuando no hay deslizamiento se tiene:
6060
1122 NdNd
Deslizamiento de la banda
Algunas veces el agarre friccional es insuficiente, esto puede causar algún movimiento hacia adelante del impulsor sin arrastrar la banda . Esto es llamado deslizamiento de la banda y generalmente se expresa en porcentaje
S1 % = deslizamiento entre el impulsor y la banda
S2 % = deslizamiento entre la banda y el impulsado
Velocidad de la banda pasando por el controlador (impulsor) por segundo
1001
601006060
11111111 SNdSX
NdNdv
(I)
1001
10060
2222 Sv
Svv
Nd
Velocidad de la banda pasando por el controlador (impulsado) por segundo
Sustituyendo el valor de v de la ecuación (I) tenemos
2
211211211122
1001001
601001
1001
6060
SSSSNdSSNdNd
Despreciando:
2
21
100
SS
1001
1001001 21
2
121
2
1
1
2 SS
d
dSS
d
d
N
N
Donde: 21 SSS
S = (porcentaje total de deslizamiento
1001
2
1
1
2 S
d
d
N
N
Si consideramos el espesor de la banda (t)
1001
2
1
1
2 S
td
td
N
N
LONGITUD DE UNA BANDA ABIERTA
C
dDsenarcD
22
C
dDsenarc
2
C
dDsenarcd
22
dD dDdDCL 2/1422
C
dDCdDL
42
2
2
En términos de los diámetros de las poleas:
LONGITUD DE UNA BANDA CRUZADA
C
dDsenarc
22
C
dDsenarc
2
dDdDCL 2
422
C
dDCdDL
42
2
2
En términos de los diámetros de las poleas:
POTENCIA TRANSMITIDA POR UNA BANDA
Mostramos una polea conductora (motriz) A y una polea conducida (seguidora) B. La polea conductora jala la banda y entrega a l otro lado. Es obvio que la tensión T 1 en el lado que jala es mucho mayor que la tensión T2 en el lado que entrega.
T1 y T2 = tensión en el lado tenso y en el lado holgado de la banda respectivamente en Newton
r1 y r2 = radio de la polea conductora y conducida respectivamente en metros
V = velocidad de la faja en m/seg
La fuerza efectiva de giro en la circunferencia de la polea conductora o conducida es la diferencia entre las dos tensiones T 1 y T2
Trabajo realizado por segundo segmNvTT /21
Potencia transmitida WvTT 21
WatiosegmN 1/
Torque externo en la polea conductora 121 rTT
Torque externo en la polea conducida 221 rTT
RELACIONES DE TENSION DE TRANSMISION PARA UNA BANDA PLANA
Considerando una polea conductora rotando en el sentido de las manecillas del reloj, donde:
T1 = tensión en el lado tenso T2 = tensión en el lado flojo
θ = ángulo de contacto en radianes, sustentado por el arco AB, a lo largo de la cual la banda toca la polea en el centro
Ahora consideramos una pequeña porción de banda PQ, que subtiende un Angulo &θ en el centro de la polea como se muestra.
La banda PQ esta en equilibrio bajo las siguientes fuerzas.
1.- Tensión T en el punto P de la banda
2.- Tensión (T +&θ) en el punto Q de la banda
3.- Reacción Normal (RN)
4.- Fuerza friccional(F=μRN) , donde μ es el coeficiente de fricción entre la banda y la polea
Considerando fuerzas horizontales
Desde que &θ es muy pequeño, aproximamos sen(&θ/2)=&θ/2
22
TsensenTTRN (I)
Ahora considerando fuerzas verticales
TTTTTTTRN 22222
(II)
2
cos2
cos
TTTRN (III)
Desde que &θ es muy pequeño, aproximamos cos(&θ/2)=1 , en la ecuación (III) tenemos:
TTTRN
TRN (IV)
Igualando los valores de RN de las ecuaciones (II) y (IV)
TT
T
T
Integrando las ecuación anterior entre los limites T2 y T1
y desde 0 a θ y tenemos:
1
2 0
T
TT
T
2
1logT
Te
eT
T
2
1 (V)
La ecuación (V) puede ser expresada en términos de logaritmos de base 10:
2
1log3.2T
T
TENSION CENTRIFUGA TC
Desde que la banda gira continuamente sobre la polea, por tanto alguna fuerza centrifuga es causada, cuyo efecto es incrementar la tensión sobre ambos lados de la banda. La tensión causada por la fuerza centrifuga es llamada TENSION CENTRIFUGA .
Para una velocidad baja en la banda (menor que 10m/seg ), la tensión centrifuga es muy pequeña, pero una alta velocidad de la banda (mayor que 10m/seg) , el efecto es considerable y por ello se tendrá que tomar en cuenta.
Considerando una pequeña porción PQ de la banda que subtiende un ángulo dθ en el centro de la polea tenemos:
m = masa de la banda por unidad de longitud en Kgr.
v = velocidad lineal de la banda en m/seg.
r= radio de la polea sobre la cual gira la banda en metros y
TC = Tensión centrifuga actuando tangencialmente en P y Q en Newton
Longitud de la banda PQ: rd
Masa de la banda PQ: mrd
Fuerza centrifuga actuando sobre la banda PQ:
22
vmdr
vmrdFC
La Tensión Centrifuga TC actúa tangencialmente en P y Q y mantiene la banda en equilibrio.
Considerando fuerzas horizontales
2
22vmdF
dsenT
dsenT CCC
(I)
Desde que el ángulo dθ es muy pequeño, aproximamos sen(dθ/2)= dθ/2, en la ecuación (I) y tenemos:
1.-Cuando la tension centrifuga es tomada en cuenta:
2
22 vmd
dTC
2mvTC
La tension total en el lado tenso es: Ct TTT 11
Y la tension total en el lado holgado es: Ct TTT 22
2.-Potencia Transmitida (Watts):
vTTP tt 21
vTTvTTTTP CC 2121
Vemos que la tension centrifuga, no tiene efectos en la potencia transmitida:
3.-La relación de tension de transmisión es :
Ct
Ct
TT
TT
2
1log3.2
bandalaenimaTensionTt max1
Ing. Arturo Percey
Gamarra Chinchay
design_machine_gama2006@yah
oo.es
Prob 1
Dos poleas, una de 450mm de diámetro y la otra de 200mm. de diámetro, de ejes paralelos, separados 1,95m y conectados por una faja cruzada inversora. Determinar:a).-La longitud de la faja requerida y el ángulo de contacto entre la faja y cada polea.b).-¿Qué potencia puede ser transmitida por la polea mayor que rota a 200RPM, si el máximo esfuerzo permisible de tensión en la polea es 1KN, y el coeficiente de fricción entre la polea y la faja es 0.25?
C
ddsenarc
22 21
Solución:
a).-La longitud de la faja requerida y el ángulo de contacto entre la faja y cada polea.
Dado: d1 = 0.45m. d2 = 0.20m. C = 1.95m. N1 = 200RPM T1 =1KN = 1000N μ= 0.25
21
2
21
2
24 ddddCL
Radsenarc 477.33348.0
95.12
25.04.02
.975.413.18454.325.04.02
477.325.04.095.14
22mL
C
ddCddL
42
2
2
2121
.975.4
95.14
25.04.095.1225.04.0
2
2
mL
b).-¿Qué potencia puede ser transmitida por la polea mayor que rota a 200RPM, si el máximo esfuerzo permisible de tensión en la polea es 1KN, y el coeficiente de fricción entre la polea y la faja es 0.25?
T1 = tensión en el lado tenso
T2 = tensión en el lado flojo
2
1log3.2T
TConociendo:
869.0477.325.0 x
378.03.2
8693.0log
2
1
T
T
387.22
1 T
T
NT
T 419387.2
1000
387.2
12
Conociendo:
segm
Ndv /713.4
60
20045.0
60
11
Potencia transmitida:
WvTTP 2738713.441910021