Trabajo Fin de Grado Diseo de reductor de
Trabajo Fin de Grado Diseño de reductor de 100 Nm de par de salida y relación de velocidades 8. 2 Presentado por: Alexandre David Mas Simionato Tutor: Manuel Tur Valiente Grado: Ingeniería Mecánica
Objetivos del proyecto � Reducir la velocidad de giro de una máquina con eje giratorio y aumentar su par de salida. � Conseguir un funcionamiento silencioso. � Una alta fiabilidad en el funcionamiento. � Obtener costes reducidos (€). � Relación de reducción de i = 8, 2 � Que se pueda aplicar a motores eléctricos ( Ventrada 3000 rpm). � Un mantenimiento reducido y sencillo.
Solución seleccionada � Reductor de velocidad de engranajes cilíndricos helicoidales � Ejes coaxiales � Nº etapas de reducción: 2
Justificación de la solución �Variadores por frecuencia y por voltaje Se requiere el funcionamiento simultáneo de ambos: Menor seguridad en el funcionamiento y menor rendimiento energético
Soluciones alternativas �Ruedas de fricción �Correas �Cadenas
Soluciones alternativas �Engranajes cónicos �Tornillo sin fin �Engranajes helicoidales cruzados
Descripción detallada del reductor �Vista general :
Descripción detallada del reductor �Partes que lo componen: Carcasa �Material: Fundición gris EN-GJL 250 �Fabricación por colada en molde de arena �Mecanización de roscas y agujeros para tapones y tornillos
Descripción detallada del reductor Partes que lo componen: sistemas de sellado tapones, tapas, y juntas. � Tapones de llenado y vaciado lubricante (Poliamida 66) � Visor de nivel aceite (Latón) � Juntas de NBR para la tapa
Descripción detallada del reductor �Partes que lo componen: ejes
Descripción detallada del reductor �Partes que lo componen: fijaciones para el eje �Chavetas �Casquillos �Arandelas elásticas �Tapas de ejes �Material chavetas y casquillos: Acero C 45
Descripción detallada del reductor Partes que componen el reductor: Apoyos de ejes • Rodamientos rígidos de bolas de una hilera de bolas • Buena tolerancia a fuerzas axiales y radiales • Coste reducido en comparación con otros rodamientos • Rodamientos de ejes de entrada y salida: Retenes radiales de caucho de nitrilo
Descripción detallada del reductor Partes que componen el reductor: Lubricante Ø Tipo de lubricante: ISO VG 460 (460 mm^2/s) Ø Método de lubricación: Barboteo Ø Llenado de la carcasa hasta la altura del eje de entrada (4, 31 L) Ø Mismo lubricante para rodamientos y engranajes
Descripción detallada del reductor Partes que componen el reductor: Engranajes Ø Cilíndricos helicoidales Ø Material: Fundición gris GJL-250 Ø Mecanizados Ø Ángulo de dentado β = 20º Ø Módulo normal = 3 Ø Anchura en etapa entrada: 22 mm Ø Anchura en etapa salida: 75 mm
Cálculos �De ejes �Paso previo, cálculo de esfuerzos sobre los ejes � Rigidez torsional � Fatiga � Deflexión lateral � Cálculos realizados para los dos sentidos de giro � Se tiene en cuenta las fuerzas del plano horizontal y del vertical � Se tiene en cuenta la fuerza de la máquina acoplada
Cálculos Fatiga de ejes : división del eje y cálculo en las secciones críticas Ø Cambios de sección Ø Concentradores de esfuerzos (ranuras y chaveteros) Ø Zonas de esfuerzos exteriormente aplicados (rodamientos, engranajes) Ø Fatiga calculada a vida infinita Ø Factor de seguridad X = 3 Ø Esquinas interiores redondeadas
Cálculos �De chavetas �Se toma 1, 25 veces el diámetro del eje �En la 1ª etapa Lt chaveta < B engranajes �Calculo a esfuerzo cortante (von mises) �Cálculo a compresión B Lt Lc calculado Lc propuesto γ Piñón 6 18 1, 32 12 9, 13 Rueda 10 18 1, 73 8 4, 62
Cálculos �De engranajes Diámetro mínimo de engranaje • Diámetro de eje • Del módulo • De la profundidad del chavetero Definición de su geometría: • • Módulo Nº de dientes Diámetro final Anchura • Norma ISO 6336
Cálculos � Fallo por presión superficial � Fallo por flexión �De engranajes Otros parámetros de cálculo Xf > Xh > X = 1, 3 Calidad de mecanización Qiso: �Etapa 1 : 7 �Etapa 2: 8 Ø Ø Distancia entre centros → Coaxialidad Volumen de engranajes → Precio Velocidad tangencial → Ruido Relación de transmisión final Relaciones de transmisión: �Etapa 1 : 3, 20 �Etapa 2: 2, 82 Cálculo de lubricante: Método United � Proporciona la viscosidad del lubricante a 38ºC � Se debe calcular la viscosidad para la mayor temperatura de ambiente de trabajo posible (50 ºC) � Lubricante calculado: 429, 874 mm/s 2 → ISO VG 460
Cálculos �De rodamientos � Vida: funcionamiento continuo 24 h: L=60000 h � Fallo bajo carga estática � Fallo a fatiga � Fuerza equivalente � Fiabilidad = 99% � Capacidad de carga dinámica: C
Presupuesto ejecución material Piñón 1ª etapa Rueda 1ª etapa Piñón 2ª etapa Rueda 2ª etapa Eje entrada Eje intermedio Eje salida Chavetas Rodamientos Arandelas Casquillos Tapones lubricante Retenes Carcasa Tapa eje entrada Tapa eje intermedio izquierda Tapa eje intermedio derecha Tapa eje salida Otros Precio (€) 33, 20 103, 74 50, 02 131, 62 24, 34 44, 55 36, 06 6, 25 137 5, 14 6, 56 1, 47 12, 28 200, 612 28, 267 24, 471 27, 842 29, 96 51, 53 Montaje oficial de primera (2 h) 22 Montaje oficial de segunda (1 h) 7, 5 Calculado para un prototipo Presupuesto Base Contrata Precio (€) Presupuesto de Ejecución Material 984, 40 23% Honorarios ingeniero 226, 41 10% Gastos generales 98, 44 SUMA BASE CONTRATA 1309, 25 Coste total Presupuesto Base de contrata IVA (21%) TOTAL Precio (€) 1309, 25 279, 08 1584, 19
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