dispositivo para fresar en torno - uaored.uao.edu.co/bitstream/10614/3605/1/t0001495.pdf · 2019....

218
DISPOSITIVO PARA FRESAR EN TORNO -GABRIEL RIZO RODRIGUEZ CORPORACION UNIVERSITARIA AUTO NOMA DE OCCIDENTE PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA CALI 1985

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  • DISPOSITIVO PARA FRESAR EN TORNO

    -GABRIEL RIZO RODRIGUEZ ~

    CORPORACION UNIVERSITARIA AUTO NOMA DE OCCIDENTE PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA

    CALI 1985

  • DISPOSITIVO PARA FRESAR EN TORNO

    GABRIEL RIZO RODRIGUEZ 1)

    Trabajo de Grado presentado como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Mecánico.

    -Asesor: HERNAN LONDOÑO I.M., ~1.R.A.

    : Ijri,,,;,;i(k,jI ¡;¡j-bw:T1a d:, :~'(~+:~:} G;~1~:': F.,.:'¡!;:~f:Jr. .1

    --.. ~-.,¡;~~-._ ....... -;;;;;.;.;.;~.-:. ... ~

    tORPORACION UNIVERSITARIA AUTONOMA DE OCCIDENTE PROGRAMA INGENIERIA MECANICA

    Cali, 1985

  • J~

    (¿

    Cali, Abril de 1985.

    Nota de Aceptaci6n

    Aprobado por el Comité de traba

    jo de Grado en cumplimiento de

    los requisitos exigidos por la

    Corporaci6n Universitaria Aut6no

    ma de Occidente para optar al tf

    tulo de Ingeniero Mecánico.

    Presidente del Jurado

    Jurado.

  • DEDICATORIA

    A mis hijos CARLOS ALBERTO, YURI ALEXIS, LARIZA, GINNA

    MARIA, que darán un paso más hacia el punto OMEGA.

    iv

  • AGRADECIMIENTOS

    El autor expresa sus agradecimientos:

    A HERNAN LONDORO, I.M" M.R.A., Profesor de DiseAo Mecini

    co 1 Refrtgeraci6n y Aire Acondicionado Asesor del Tra

    bajo,

    A ADOLFO LEON GOMEZ, I.M., M.M.H., Profesor de Tecnologia

    Mec~nica.

    A GONZALO BURBANO NUÑEZ, Profesor de Mecánica Industrial

    del Instituto Técnico Industrial Antonio José Camacho.

    A la Corporaci6n Universitaria Aut6noma de Occidente.

    AL INSTITUTO INDUSTRIAL "ANTONIO JOSE CAMACHO".

    v

  • RESUMEN

    INTRODUCCION

    1. EL FRESADO

    1.1. CLASES DE

    1.1.1. Fresado 1:1.2. Fresado

    1.2. VELOCIDAD

    DE CORTE.

    TABLA DE CONTENIDO

    FRESADO

    Cil índrico Frontal

    DE CORTE, AVANCE PROFUNDIDAD

    pág.

    1

    4

    4

    4

    6

    7

    2. POTENCIA EN EL CORTADOR 9

    2.1 POTENCIA UTIL DE UNA MAQUINA-HERRAMIENTA 9

    2.2. POTENCIA ABSROBIDA POR UNA MAQUINA-

    HERRAMIENTA.

    2.3. RELACION ENTRE LA POTENCIA, MOMENTO DE

    TORSrON y NUMERO DE REVOLUCIONES

    2.4 PRESION TOTAL DE CORTE Y ESFUERZO TANGENCIAL

    EN EL FRESADO

    vi

    9

    10

    11

  • pág.

    2.5 CALCULO DE LA POTENCIA EN LA MAQUINA

    DEL PROYECTO 15

    2.6 POTENCIA EN EL EJE TORNILLO SrN~FIN 22

    2.7 POTENCIA EN EL EJE MOTOR 22

    2.8 POTENCIA MOTOR 23

    3. CALCULO DE VELOCIDADES 24

    3.1 CALCULO DE VELOCIDADES EN EL CORTADOR 24

    3.2 CALCULO DE VELOCIDADES EN EL TORNILLO

    SIN-FIN

    3.3. CALCULO DE POLEAS CONDUCIDA Y CONDUC

    TORA

    3.4 DIMENSIONES DE POLEAS Y LONGITUD DE

    CORREAS

    3.5 CALCULO DE LA CORREA EN Y

    4. CALCULO Y DISE~O DEL REDUCTOR TORNILLO

    SIN-FIN 4.1 DISE~O DE LA RUEDA Y EL TORNILLO

    SIN FIN

    4.2 VERIFICACION DEL DISE~O CON BASE EN

    LA RESISTENCIA Y EL DESGASTE

    4.3 POTENCIA DE ENTRADA, RECOMENDACION DE LA

    AGMA BASADA EN EL DESGASTE

    4.4. BASADO EN LA CAPACIDAD DE DISIPAR

    CALOR

    vii

    27

    28

    31

    33

    40

    40

    44

    49

    51

  • 4.5 RENDIMIENTO DEL ENGRANAJE TORNILLO

    SIN-FIN

    4.6 DISIPACION DE CALOR

    4.7 AREA MINIMA PARA DISIPAR CALOR

    5. FUERZAS QUE ACTUAN EN EL ENGRANAJE,

    POLEA CONDUCIDA Y CORTADOR

    6. FUERZAS SOBRE LOS APOYOS DE LOS EJES DEL

    TORNILLO SIN-FIN Y LA RUEDA

    7. SELECCION DE RODAMIENTOS

    7.1. EN EL EJE TORNILLO SIN-FIN

    7.2 SELECCION DE RODAMIENTOS PARA EL EJE

    DE LA RUEDA

    7.3 DETERMINACION DE LAS TOLERANCIAS EN

    LOS RODAMIENTOS

    7.3.1 Tolerancias para el rodamiento del Eje tornillo Sin-fin, ajuste eje-roda miento.

    7.3.2 Tolerancia para el alojamiento de ace

    pág

    51

    52

    52

    54

    60

    66

    66

    72

    78

    78

    ro, rodamiento radial, eje de la rueda 79

    7.3.3 Tolerancia para el eje de la rueda 83

    7.34 Tolerancia para el alojamiento de ace ro, rodamiento radial, eje de la rueda 87

    viii

  • 8. DISEAO DEL EJE DE LA RUEDA

    8.1 FORMA DEL EJE

    8.2 FUERZAS QUE ACTUAN EN EL EJE

    8.3 DISEAO POR RESISTENCIA

    8.4 DEFORMACION TORSIONAL DEL EJE

    8.5 DEFORMACION TRANSVERSAL DEL EJE DE LA

    RUEDA

    9. CALCULO DEL EJE TORNILLO SIN-FIN

    9.1 CALCULO DEL DIAMETRO POR RESISTENCIA

    9.2 DEFORMACION TORSIONAL DEL EJE TORNILLO

    SIN-FIN

    9.3 DEFORMACION TRANSVERSAL DEL EJE TORNILLO

    SIN ... ,FIN

    10. LUBRICACION DE ENGRANAJES

    10.1 VENTAJAS

    10.1.1 Reduccf6n del desgaste

    10.1.2 Reducci6n de pªrdidas de fuerza

    10.2 TEORIA DE LA LUBRICACION

    10.2.1 Perfiles de los dientes

    10.2.2 Cargas que transmiten

    10.2.3 Velocidad de funcfonamfento

    10.3 NORMAS DE ESPECIFICACION DE AGMA PARA

    ix

    p~g.

    90

    90

    90

    90

    92

    93

    99

    99

    102

    103

    109

    109

    109

    110

    111

    114

    115

    116

  • LA LUBRICACION DE ENGRANAJES INDUSTRIALES

    CERRADOS

    10.3.1 Alcance

    10.3.2 Limitaciones

    10.3.3. Tipo de aceite

    10.3.4. Viscosidad

    10.3,5 Recomendaciones de Lubricaci6n

    10.3.6 Borra

    10.3.7 Cambio de aceite

    11. CALCULO DE LAS CHAVETAS

    11.1 Teorla y cálculo

    11.2 CALCULO DE LA CHAVETA DEL EJE TORNILLO

    SIN-FIN Y POLEA

    11.3 CALCULO DE LA CHAVETA DEL EJE DE LA

    RUEDA

    12. CALCULO DE TORNILLOS

    12.1 TORNILLOS DE SUJECION EN LA CAJA DEL

    TORNILLO SIN-·FIN

    12.2 TORNILLOS DE SUJECION EN LA CAJA DEL

    EJE DE LA RUEDA

    12.3 TORNILLO DE POTENCIA

    12.3.1 Par de Torsi6n

    12.3.2 Efecto de columna

    x

    Pág

    118

    118

    118

    119

    121

    122

    122

    125

    126

    126

    127

    130

    133

    133

    134

    136

    136

    137

  • 13. CALCULOS EN EL TUBO COLUMNA

    Pág.

    139

    13.1 SOLDADURA 139

    13.2 DEFORMACrON TORSrONAL DE LA COLUMNA 142

    14. MECANISMO DIVISOR 147

    14.1 FUNCION 147

    14.2 CLASES DE DIVISOR 147

    14.3 CABEZAL DIVISOR UNIVERSAL 147

    14.4 DISEAO DE LA RUEDA Y TORNILLO SIN-FIN 149

    CONCLUSIONES 153

    BIBLIOGRAFIA 155

    ANEXOS

    xi

  • LISTA DE TABLAS

    TABLA 1. Esfuerzo unitario de desgarramiento

    as

    TABLA 2. Avance y velocidad de las fresas co

    rrientes de acero rápido

    pág.

    19

    10

    TABLA 3. Coeficiente de diámetro pequeño Kd 35

    TABLA 4. Coeficiente de arco de contacto K 36

    TABLA 5. Factor de correcci6n de longitud KL 37

    TABLA 6. Factor de forma de Lewis Y. 47

    TABLA 7. Constante B de desgaste. 48

    TABLA 8. Constante de Presi6n K. 50

    TABLA 9. Seguridad de Carga C/P para diferen

    xii

  • pág.

    tes duraci,ones, e.xpresadas en horas de funcionamiento! 68

    TABLA 10. Coeficiente X e Y

    TABLA 11. Rodamiento de 2 hileras de bolas con

    contacto angular; serie de diroensio

    nes 32.

    TABLA 12. Rodamientos rtgtdos de una hilera de

    bolas, Serie de dimensiones 02.

    TABLA 13. Rodamientos rigidos de una hilera de

    bolas; serie de dimensiones la

    TABLA 14. Ajuste para ejes macizos de acero,

    rodamientos radiales con agujero ci

    69

    71

    73

    75

    líndrico. 80

    TABLA 15. Tolerancias de los ejes, según ISO 81

    TABLA 16. Ajuste para alojamientos de acero

    rodamientos radiales, alojamiento

    enterizo.

    xiii

    85

  • TABLA 17. Toler~ncia de los ~lojamient05~

    segan ISO.

    TABLA 18. Escala de viscosidad para lubri

    pág.

    88

    cantes AGMA. 120

    TABLA 19. Recomendaciones sobre lubricaci6n

    de trenes de engranajes.

    TABLA 20. Engranajes de tornillo sin-fin ci

    123

    ltndrico y de doble curvatura 124

    TABLA 21. Aleaciones fraguadas ALeAN, propie

    dades mecánicas tipicas.

    TABLA 22. Propiedades mecánicas de los torni

    llos ALLEN.

    TABLA 23. Mfnimo tamano del filete, Segan la

    placa más gruesa de la junta.

    TABLA 24. Número corriente de agujerost en las

    129

    135

    144

    circunferencias del plato divisor. 146

    xiv

  • LISTA DE FIGURAS

    pág

    FIGURA 1. Eleroentos del corte tangencial 12

    FIGURA 2. Secciones de correas, segan po tencta y velocid~d. 29

    FIGURA 3. Dimensiones de las garruchas. 32

    FIGURA 4. Dimensiones para el área de disipa cian de calor. 53

    FIGURA 5. Fuerzas que actaan en el engranaje 54

    FIGURA 6. Cargas horizontales en la rueda. 60

    FIGURA 7~ Cargas verticales en la rueda! 61

    FIGURA 8. Cargas horizontales en el tornillo sin fin. 62

    xv

  • pág.

    FIGURA 9. CQr9~S verticales enel tornillo Sin~f1n. 63

    FIGURA la. Fuerzas que actúan en el eje torni 110 sin~fin 66

    FIGURA 11. Fuerzas que actúan en la rueda 74

    FIGURA 12. Diagrama para apriete de ejes huecos 84

    FIGURA 13. Sumatoria de momentos flectores 96

    FIGURA 14. Cálculo de la deformaci6n transver sal del eje de la rueda, plano hori zontal

    FIGURA 15~ Cálculo de la defor.maci6n transver sal del eje de la rueda, plano verti cal.

    FIGURA 16! Cálculo del flector máximo, eje del tornillo sin-fin~

    FIGURA 17. Cálculo de la deformaci6n transversal

    97

    98

    101

    del tornillo sin~finJ plano vertical 105

    FIGURA 18. Cálculo de la deformaci6n transversal del tornillo sin-fin, plano horizontal 107

    xvi

  • peíg.

    fIGURA 19! Anllisis de las fuerzas para la soldadur~ del tubo~cQlumria, 140

    FIGURA 20, Momento de inercia para la soldadu ra considerada como una lfnea 145

    FIGURA 21. Fórmulas patrón de diseño para los esfuerzos en la soldadura 146

    FIGURA 22. Esquema del cabezal, divisor uni versal,

    xvii

    148

  • LISTA DE PLANOS

    pág.

    PLANO aa-A. Montaje de 1 reductor 157

    PLANO al-A. Columna bas e 158

    PLANO 02-A Caja tornillo sin fin 159

    PLANO 03-A Rueda del Tornillo sinfin 160

    PLANO 04-A. Tuerca 161

    PLANO OS-A. Ej e de 1 a Rueda. 162

    PLANO 06-A. Tornillo de Potencia 163

    PLANO 07-A. Tapa de la Columna Base. 164

    PLANO 08-A. Manija. 165

    PLANO 09-A. Chaveta de Columna. 166

    PLANO lO-A. Porta herramienta. 167

    PLANO 11-A. Eje del tornillo sinfin. 168

    PLANO 12-A Tapa Derecha 169

    xviii

  • PLANO 13-A

    PLANO 14-A

    PLANO 15-A

    PLANO 23-A

    PLANO 24-A

    PLANO OO-B

    PLANO 01-8

    PLANO 02-8

    PLANO 03-8

    PLANO 04-B

    PLANO 05-B

    PLANO 06-B

    PLANO 07-B

    PLANO 08-B

    PLANO 09-B

    PLANO 10-B

    PLANO 11-B

    PLANO 12-B

    PLANO 13-8

    PLANO 14-B

    PLANO 15-8

    Tapa Izquierda

    Soporte del Motor

    Poleas Motor y Conducida

    Tapa Nonio

    Tapa

    Montaje del Divisor

    Cuerpo del Divisor

    Plato Divisor

    Pata Izquierda de Tijera

    Pata Derecha de Tijera

    Biela del Eje Divisor

    Eje del Tornillo Sin Fin

    Eje del Divisor

    Tambor

    Tapa del Tambor

    Bot6n Eje Divisor

    Cono

    Tapa

    Tapa del cuerpo divisor

    Rueda Tornillo Sin Fin

    Cono Sujetador

    xix

    Pág.

    170

    171

    172

    173

    174

    175

    176

    177

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    183

    184

    185

    186

    187

    188

    189

    190

  • RESUMEN

    El principal concepto aplicado en este trabajo fué el de

    Potencia, iniciando la utilizaci6n de este concepto, pre

    cisamente en el punto donde la máquina efectúa el trabajo:

    en la fresa o cortador. Partiendo del cálculo del trabajo

    para arrancar la viruta se obtuvo el valor de la potencia.

    Este valor es llevado a la rueda del tornillo sin-fin, po

    tencia de salida y luego al eje tornillo sin-fin a la ban

    da trapezoidal y de aquí al motor, optando por seleccio

    nar un motor de 0,5 HP Trifásico, fácil de obtener en el

    comercio. Esto se realiz6 en el Cabezote o parte princi

    pal de la máquina y que irá montado en el carro porta-útil

    en el cabezal divisor universal, no se tom6 el concepto

    de potencia puesto que aquí s610 se necesita movimiento, y

    las fuerzas que intervienen son de poco o bajo valor, si

    se tOvieron en cuenta en esta parte valores ya estableci

    dos, tal como la relaci6n 1:40 en el tornillo sin-fin y

    rueda y el número de agujeros en el plato divisor.

    xx

  • Los materiales eropleados son lo~ )l)~s. cOJl)erciales de la re

    9i6n: acero~ para ro&quinas~ hronce~ alurotnio p as' coroo las

    partes normalizadas importadas o elaboradas en el pafs ca

    mo: tornillos. rodamientos t bandas~ soldaduras, el motor y

    aceites.

    En la elaboraci6n de los planos se utilizaron las normas

    ANSI, tanto en el sistema de proyecci6n -tercer cuadrante-

    como en los formatos A~ B, C, D, siendo el A el más utili

    zado para las partes y el C y D para el montaje, y las me

    didas por lo tanto en pulgadas en algunas excepciones en

    mil ímetros:.

    xxi

  • INTRODUCCION

    El proyecto consiste en el cálculo, dise~o y construcci6n

    de un dispositivo mecánico que permita adaptar al torno pa

    ralelo para metales en fresadora.

    Este dispositivo permitirá ampliar las posibilidades técno

    l6gicas de un torno para las siguientes operaciones:

    Tallado de engranajes cilíndricos rectos, mecanizado de

    prismas exagonales, cuadrados, octogonales, caras planas

    en ejes y cuñeros para chavetas planas cuadradas o rectan

    gulares y woodruff.

    En base a la teoría de la potencia necesaria para arrancar

    la viruta, se analizará y calculará la potencia en el pun

    to donde se efectúa el trabajo, en la fresa o cortador.

    Teniendo en cuenta casos extremos de velocidad, profundi

    dad y dureza de los metales a trabajar, se tomará el mayor

    valor posible de potencia.

    Tomando como punto de partida, el valor de la potencia en

  • el cortador~ s.e considerará en todos los elementos que

    sirven pilril su transroi:sión. Priroero el reductor tornillo

    sin fin, donde se considerarán los conceptos de fuerza, ve

    locidad, fricci6n; se hará un análisis de resistencia de ma teriales en cuanto a flexión y torsión, además de la propor

    ción de los elementos de acuerdo a normas t~cnicas, selec

    ción de partes estandarizadas como rodamientos y sellos.

    Seguidamente se disefiará y calculará el elemento flexible,

    en este caso, transmisión por banda que servirá de fusible

    mecánico, teniendo en cuenta en este punto la selección del

    motor el~ctrico.

    Por último se trazarán los planos de detalle y montaje fi

    nal de cada una de las piezas componentes del mecanismo. Se

    ha de tener en cuenta, que por falta de una tecnología pro

    pia, y a pesar de lo establecido por Icontec, habrá una com

    binación de medidas de los dos grandes sistemas de normali

    zación: el ANSI y el ISO.

    La fuente de información para el presente trabajo la consti

    tuyen los libros de coman uso en el p.rograma de Ingeniería

    Mecánica de la región y que son los que figuran en la bi

    bliografTa, no descartando la existencia de nuevos concep

    tos y teorías que por falta de información, el autor del

    trabajo no halla podido obtener.

    2

  • El mecanismo que se desarrolla en e~ta tesis es posible

    1 O 9 r a r loe n d i fe re n t e s t aro a ñ o s y f o rJl) as ~ a s 1 m i s ro o de am

    pliar las posibilidades tecno16gicas del presente.

    Este mecanismo llenará un vacTo que existe en el pequeño

    taller, aquel que 5610 tiene un torno~ un taladro, un esme

    ril y a1gan banco de trabajo; y que a falta de capital pa

    ra la adquisici6n de una fresadora, esta pequeña máquina

    suplirá en parte la necesidad. Además con un aditamento

    suplementario se pOdrán realizar trabajos de rectificado

    de ejes.

    3

  • l. EL FRESADO

    El fresado se emplea para la obtención de superficies pla-

    nas y curvadas, de ranuras rectas, de ranuras espirales y

    ranuras helicoidales, asi como de roscas. Lo mismo que en

    el torneado, el movimiento principal o de corte es circu-

    lar. Mientras que en el torneado este movimiento princi-

    pal es ejecutado por la pieza,en el fresado es el útil o

    herramienta quien lo ejecuta. Los movimien ms de avance

    y de aproximación son realizados en el fresado generalmen-

    te por la pieza, pero pueden ser realizados por la fresa

    como sucede, por ejemplo en el fresado copiador.

    1.1 CLASES DE FRESADO

    Se distinguen dos clases de fresado: el fresado cilíndri-

    co y el frontal.

    1.1.1 Fresado Cilíndrico.

    En el fresado cilíndrico, el eje de la fresa se mueve

    transversalmente a la superficie que se trabaja de la pie-

  • za.

    La fresa en forma de rodillo corta solamente con dientes

    dispuestos en su periferia. Se distinguen aqui, el fre-

    sado a contradirección y el fresado paralelo. En ambos

    procedimientos de trabajo se arrancan al material virutas

    en forma de coma.

    En el fresado en contra-dirección el sentido de giro de

    la fresa y el del avance de la pieza son encontrados. La

    fresa desliza primeramente sobre la pieza y solamente

    después de esto penetra más y más en el material. Cuando

    sale de la pieza el diente de la fresa la viruta ha lle-

    gado a adquirir su espesor máximo. El husillo porta-fre-

    sa, obligado hacia arriba por el esfuerzo de corte y la

    mesa de trabajo empujada hacia abajo, flexan hacia atras

    en ese momento dando lugar a marcas de vibraciones. Ade-

    más, los filos de los dientes se embotan antes a consecu-

    encia del resbalmiento inicial sobre la superficie traba-

    jada. En el fresado paralelo el diente de la fresa pene-

    tra inmediatamente en el material, pero la viruta se hace

    cada vez más delgada. El husillo porta-fresa y la mesa

    son oprimidos también en este procedimiento hacia arriba

    y hacia abajo respectivamente. Ahora bien, la fuerza de

    corte disminuye por causa de la viruta cada vez más del-

    gada y es casi nula en el instante en que el diente de la

    5

  • fresa sale del material, con esto deja de producirse la

    vibración de antes, obteniendose superficies mas lisas que

    en el caso del fresado en contra dirección. La máquina

    incluso en el caso de grandes arranques de viruta va más

    tranquila como la fuerza de corte esta constantemente di-

    rigida sobre el soporte de la mesa no se producen marcas

    de vibración.

    El fresado paralelo no se puede, por regla general, rea1~

    zar nada más que en máquinas especiales para ello.

    En las máquinas normales de fresar unicamente se puede

    fresar por el sistema de paralelo con pequeño espesor de

    viruta y conducción fluida de la mesa.

    1.1.2 Fresado Frontal

    En el fresado frontal el eje de la fresa tiene posición

    perpendicular a la superficie a trabajar de la pieza.

    El fresado frontal es más económico que el cilíndrico por-

    que siempre hay varios dientes cortando, la fresa puede

    refrigerarse mejor y la sección de viruta es casi constan-

    te.

    6

  • 1.2 VELOCIDAD DE CORTE, AVANCE, PROFUNDIDAD DE CORTE

    La velocidad de corte en el fresado viene dada por la re-

    gular en m/min. Cuando se fresa con filos de metal duro

    pueden obtenerse velocidades de corte de ocho a diez ve-

    ces mayores que con las fresas de acero rápido.

    Con objeto de poder elegir siempre una velocidad de corte

    apropiada al material de la pieza y al diámetro de la fre-

    sa, puede variarse el número de revoluciones del husillo

    porta-fresa entre límites muy amplios.

    El avance está relacionado con la velocidad de corte cuan-

    do viene dado en mm/min .. Frecuentemente también viene

    dado en mm/diente de la fresa. Hay que elegir el avance

    de tal modo que cada diente, según sea el material, arran-

    que en el desbaste de O.1a 0,3 mm. y en el acabado de

    O, O 2 a 0,2 mm ..

    La profundidad de corte depende, de 1 a capacidad de la má-

    quina Ele la clase de trabajo y de la pos i bil; dad de suje-

    cción de la pieza. Así, por ejemplo en el fresado con

    fresa de disco se elige un gran espesor de viruta y un a-

    vance pequeño, en el fresado chaveteros-caso de la máqui-

    na del proyecto por el contrario, son más ventajosas las

    7

    "'.- .

  • profundidades de corte pequenas, con grandes avances.

    8

  • 2. POTENCIA EN EL CORTADOR

    2.1 POTENCIA uTIL DE uNA MAQUINA HERRAMIENTA

    Es la potencla te6rica necesaria para arrancar la viruta.

    Sean:

    NCv = Potencia útll en cv

    as = Esfuerzo unitarlo de desgarramiento o fuerza espe-

    cífica de corte en Kg/mm 2

    P = Fuerza total de corte en Kg.

    q = ~ección de la viruta en mm 2 (Tabla 1)

    v = Velocidad de corte en m/min.

    Se tiene:

    Ncv= P • v o Ncv= g . as . v

    450u 45UO

    2.2 POTENCIA ABSORBIDA POR UNA MAQUINA-HERRAMIENTA

    Es la potencia efectiva necesaria para arrancar la viruta

    9

  • teniendo en cuenta los rozamientos de los órganos en mo-

    vimiento. Llamando con:

    Ne Cv = Número de caballos efectivos

    n = Rendimiento mecánico de la máquina

    Ne cv = Ncy n

    ó Ne cv - g. s. v 4500 . n

    El rendimiento n =0,7-0,95 según el tipo y condiciones de

    la máquina.

    2.3 RELACION ENTRE LA POTENCIA, MOMENTO DE TORSION y

    NUMERO DE REVOLUCIONES

    Con:

    R = Radio en metros, del elemento que gira

    n = Número de revoluciones por minuto del elemento que

    gira.

    Ncv= Números de caballos teóricos.

    MT = Momento de torsión en Kg.m

    Se tiene que Ncv = P . v 4500

    lu

  • Por otra parte

    Por lo tanto: Ncv =

    Con MT = P . R

    Entonces

    Ncv = MT .n 716.2

    P • 2 .7T • R • n

    4500

    2.4 PRESION TOTAL DE CORTE Y ESFUERZO TANGENCIAL EN EL

    FRESADO

    La presíon total de corte es la que determina el esfuerzo

    tangencial sobre el diente del cortador o fresa. En la

    figura 1 se tiene, que el diente del cortador arranca un

    viruta en forma de coma ABC. Para simplificar se consi-

    dera el trabajo de un solo diente. Y se tiene:

    D = Diámetro del cortador, en mm.

    R = Radio de la fresa, en mm.

    z = Número de dientes de la fresa

    n = Número de r.p.m. del cortador

    b = Anchura de la zona a fresar, en mm.

    v = Velocidad tangencial de la fresa, en m/min.

    11

  • al = Avance en mm. por diente de la fresa

    a2 = Espesor máximo de viruta arrancada por un diente,

    en mm.

    al = Avance de 1 a fresa, en mm/mino

    p = Profundidad de corte que determina a2' en mm.

    a = Angula en relación a p

    as = Presión específica de corte, en Kg/mm 2

    q = Superficie máxima en mm 2 de la viruta

    Figura 1. Elementos del corte tangencial.

    A los efectos demostrativos se puede suponer que tanto el

    movimiento giratorio como el avance son asumidos por la

    herramientoa; la acción de un diente genérico principia

    en A Y termina en C, y al mismo tiempo el centro de la

    fresa se desplaza de O a 0 1 , por lo que resulta:

    12

  • También resulta evidente que el avance de la fresa, en

    milímetros por minuto, se expresa por:

    al = al . z . n

    Donde al . z es el avance en mm. por vuelta de la fresa.

    De todo lo expuesto se puede deducir que la cantidad de

    viruta arrancada ·depende solo del valor de la velocidad

    de avance de la fresa y no de la velocidad de rotación;en

    efecto, si la velocidad de rotación de la fresa es ele-

    vada y el avance cero no se obtiene ninguna producción de

    viruta.

    En el examen del espesor de la viruta se observa que, se-

    gún la dirección OB, el máximo está en B; mientras que en

    A, según la dirección OA, es cero.

    El espesor máximo arrancado por un diente viene expresado,

    por tanto, con la ecuación

    Mientras que el área de la sección máxima correspondiente

    es definida por la ecuación

    lJ

  • Por consiguiente, la presión máxima será:

    Pmax. = a2 . b . as

    La cual define el esfuerzo tangencial sobre el diente.

    En la ecuación anterior se sustituyen los valores halla-

    dos, o sea:

    Pmax. = al . Sena. b • as

    Pero se tiene que: al

    . z

    Sustituyendo se tiene:

    Pmax. = al. S e na. b . as n • z

    Es necesario transformar convenientemente la ecuación

    para hacer figurar valores prácticos de la figura 1, se

    tiene:

    R Sena = V R2 - (R_p)2 donde:

    Sen a = R

    14

  • = 1 V R2 R2 p2 + 2R P . R

    = 1 V 2 R P p2 R

    = 1 R l/o p p2 = 1 V p(O-p) R

    Por otra parte se tiene que:

    v= TI. O • n en m/min. 1000

    Sustituyendo los valores de a y de n en la ecuación que

    expresa la fuerza tangencial Pmax. se obtiene:

    P m a x. = ~a _1 --'.;"...-,;..*:....--_V:.....¡p--'(=O_-.J:,..p .1.-) ---.;;.---=.b--=-. _0 -=s:....-

    =

    1000 . V TI • O

    al. TI • O

    • z

    Vp ( 0- p) R . 1000 . v .z

    • b • os

    y finalmente, siendo O = 2

    Pmax.

    R

    = -=2~._TI-=.~a_I~.-=b~._0~s __ ~V~p~(~0_-~PL-) 1000 . z • v

    en Kg.

    2.5 CALCULO OE LA POTENCIA EN LA MAQUINA OEL PROYECTO

    15

  • Para calcular la potencia de la ~~qutn~ que se proyecta es

    necesario asumir o suponer varios trabajos que realizQr'~

    la máquina en mencí6n, y para ello se tendrfa en cuenta di

    ferentes materiales, diámetros de materiales, diámetros de

    fresas, velocidades de corte. De la serie de potencias re

    sultante se tomarla la mayor como prototipo para los cál

    culos generales de la máquina, con tres casos se obtiene

    este valon

    CASO 1

    Tallar un pifi6n con material de aR = 70 - 80 Kg/mm 2 •

    De tabla 2.

    V = 911) / m in •

    al = 22 mm/mino

    De Tabla l.

    as = 265 Kg. m1l)2 pa ra

    b = 5 mm (se asume)

    p = 3 mm (según Tabla

    D = 90 mm (Se as ume)

    R = 0,045 m

    Z = 10 dientes.

    q = 10 mm 2

    2)

    16

  • 9 m/min. n = ------~--~------ = 31,83 R.P.M

    2 . 3,1416 . 0,045m

    Esfuerzo tangencial

    Pmax = 2 . 3,1416 . 22 . 5 . 265

    1000 . 10 . 9

    Pmax = 32,87 Kg

    Momento de torsión.

    Mt = 32,87.45

    1000

    Mt = 1,479 Kg.m

    Potencia absorbida

    N (cv) = 14,79 . 31,83 716,2

    N (cv) = 0,065

    CASO II

    Material: Aluminio

    G R = 9 - 12 Kg/mm 2 (tabla 1)

    17

    3(90-3)

  • as = 47 Kg/mm 2

    v = 60 m/min

    al = 80 mm/min

    b = 5 mm (se asume)

    p = 4 mm (de tabla 2 )

    D = 90 mm (se asume)

    Z = 10 dientes

    n = 60 m/min 212,2 R.P.M. 2 . 3,1416 . 0,045m

    Esfuerzo tangencial

    Pmax 2 . 3,1416 . 80 . 5 . 47 4{90 - 4) = 1000 . 10 .60

    Pmax = 3,65 Kg

    Momento de torsión

    Mt = 3,65 . 90/2 1000

    Mt = 0,164 Kg-m

    N (cv)= Mt . n 716,2

    N{cv) - 0,164 . 212,2 716,2

    N{cv) = 0,048

    CASO 1 JI

    18

  • TABLA 1. Esfuerzo unitario de desgarramiento as.

    Carga de Dureza = Kg/mm 2 as Material rotura a Brinell tracción esfera e aR- Kg/ mm2

    q = 1 q=10 q=50 10 carga 3.000 mm 2 mm 2 mm 2

    Acero dulce 30-40 90-120 170 125 102 Acero de mediano cont. de C 40-50 120-140 210 155 127

    o Acero de mediano -o cont. de C 50-60 140-170 250 188 151 ..... u o Acero Duro 60-70 170-195 300 232 181 u Q)

    o::: 11 11 70-80 195-235 359 265 217

    Acero al Cr-Ni 65-80 190-225 241 193 164

    Acero fundido 45-55 135-160 176 124 98

    Fundición 14-20 160-200 85 64 50

    Latón en barras 30-35 80-110 70 49 38

    Bronce 20-25 70-90 79 46 32

    Aluminio fundido 9-12 65-70 54 47 43

    Electrón 50-60 24 20 16

    I Uni'leJ';idorl ~,utorp.mo d3 (l((l~t.: ! f\Pfl'.1 P :'; .

    1~

  • TABLA 2. Avance y velocidad de las fresas corrientes de

    acero rápido.

    Velocidad de MATERIAL de corte en m/min

    Desbaste Acabado

    Latón y aluminio •..• 60-80 80-100 Bronce corriente .... 25-28 35-40

    11 endurecido •... 20-25 30-35

    Hierro con 0r=40-50 Kg/mm2 .•••.•..•••••• 16-20 25-30

    Acero con o[t= 60 Kg/mm215-18 22-25

    11 11 70 11 12-16 18-22

    11 11 80 11 10-15 16-18

    11 11 90 11 9-13 14-16

    11 11 100 11 8-12 13-15

    Fundición corriente .•• 12-15 18-20

    11 endurecida .. 17-20 12-15

    Avance Profundi-en mm /min dad de cor-

    te.

    80-120 80

    3-4 mm para 45

    operaciones

    60 de desbaste

    40 0,5 mm para

    30 operaciones

    25 de acabado.

    22

    20

    45

    18

    Los presentes valores pueden sufrir variaciones según las condicio-

    nes de trabajo.

    20

  • Tallar una barra cilíndrica de 3 11 hasta formar una barra

    hexagonal, material hierro fundido.

    aR = 14 -20 Kg/mm 2

    Con q = 10 mm 2 (Tabla 1 )

    as = 64 Kg/mm 2

    v = 12 m/min al = 45 mm/min

    b = 38 mm

    p = 5 mm

    D = 75 mm (se asume)

    Z = 12 dientes.

    n = __ =1=2_m=/~m~1~'n~ __ __ = 51,61 R.P.M. 2 . 3,1416 . 0,037

    Esfuerzo tangencial

    Pmax = 2 . 3,1416 . 20 . 64 1000 . 12 . 12

    Pmax = 30,36 Kg

    Momento de torsión

    Mt - 89,33 . 75/2 1000

    Mt = 1,14 Kg.

  • Potencia absorbida

    N (cv) Mt . n = 716,2

    N (cv) 1,14 . 51,61 -716,2

    N (cv) = 0,082

    Resumen

    CASO I = 0,065 N(cv)

    CASO II = 0,048 N(cv)

    CASO III = 0,082 N(cv)

    Se adopta una potencia absorbida en el eje del cortador

    de 0,1 N(cv) = 0,1 HP

  • Asumiendo un rendimiento de n = 0,9 en la banda en V se

    tiene una potencia en el eje motor de

    Pot = 0,166 0,8

    = 0,18 HP

    2.8 POTENCIA MOTOR

    Asumiendo un rendimiento del motor de n=0,8 se tiene una

    potencia en el motor de

    Pot (Motor) = 0,23 HP

    Se necesita un motor de 0,5 HP trifásico 220/440.

    23

  • 3. CALCULO DE VELOCIDADES

    3.1 CALCULO DE VELOCIDADES EN EL CORTADOR

    La velocidad del cortador es la velocidad de corte, y hay

    que tener en cuenta:

    Material a tallar

    Material del cortador

    Diámetro del cortador.

    Con los primeros datos se han elaborado diferentes tablas,

    con las cuales se obtiene la velocidad de corte tangencial

    al cortador.

    Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores para el

    caso, se tendrá en cuenta

    Material a tallar

    Aluminio

    Bronce

    Acero con crR = 40Kg!mm 2

    24

  • Acero con (5 R = 80 Kg/mm 2

    Fundición corriente.

    Material del cortador

    Acero rápido, que es el más comunmente usado.

    Diámetro del cortador

    Se adoptaran 3 diámetros 110 mm, 90 mm, y 75 mm.

    Para establecer las R.P.M., en el cortador. Se utiliza

    la ecuación

    n = v • 1000

    D . TI

    Donde

    n = Revoluciones por minuto

    V = Velocidad tangencial del cortador (m/min)

    D = Diámetro del cortador

    TI = Constante (3.1416)

    1000 = Constante de conversión, metros a milímetros.

    De la tabla 2 se seleccionan 4 velocidades a saber: 10

    m/min; 15 m/min; 20 m/min; 28 m/min.

    En base a estas 4 velocidades, a un diámetro promedio de

    cortador de 90 milímetros, y con la ecuación anterior se

    25

  • tiene:

    10 . 1000 nI = = 35,36 R.P.M. 90 . 3,1416

    n2 - 15 . 1000 = 53,05 R.P.M. 90 . 3,1416

    20 ! 1000 90 . 3,1416

    = 70,73

    _ 28 . 1000 n4 = 99.02 90 . 3,1416

    R.P.M.

    Las velocidades de las máquinas-herramientas se seleccio-

    nan o calculando en base a una progresión geométrica; y

    de una velocidad a otra debe haber una razón, que irá mul-

    tiplicandose sucesivamente, dando las diferentes veloci-

    dades necesarias en la máquina.

    La razón es obtenida por la ecuación

    n=l

    =jT Donde

    = razón

    n = nQmero de velocidades del dispositivo (3)

    b = mayor valor tomado (99.02)

    2::>

  • a = menor valor tomado (35.36)

    Entonces 2 .---=---=--~

    99.02 = 35.36

    = 1.6735

    Por 10 tanto las velocidades serán:

    Primer velocidad 35.36 35 R.P.M.

    Segunda velocidad 35 . 1.6735 = 59.17 R.P.M. 60 R.P.M.

    Tercera velocidad 59.17 . 1.6735 = 99.02 R.P.M. 100 R.P.M

    Retomando la ecuación

    v = TI. D. n 1000

    y con un diámetro de cortador de 75 mm., se tiene:

    = 3,1416 . 75 .35 VI = 8,25 m/min.

    1000

    v2

    = 3,1416 . 75 . 60 = 14,14 m/min. 1000

    v3

    = 3,1416 . 75 . 100 = 23,56 m/min. 1000

    Con un diámetro de cortador de 90 mm se tiene

    26

  • v = 3,1416 . 90 . 35 = 4 1000

    9,89 m/min.

    V = 3,1416 • 90 • 60 5 = 16,96 m/min. 1000

    V6 = 3,1416 . 90 . 100 = 28,27 m/min. 1000

    Con un diámetro cortador de 110 mm. se tiene:

    V7 = 3,1416 . 110 . 35 =

    1000

    V8 = 3,1416 . 110 . 60 =

    1000

    V9

    = 3,1416 . 110 . 100 = 1000

    12,10 m/min.

    20,73 m/min .

    34.55 m/min.

    Como se ve en la anterior serie de velocidades se obten-

    dran velocidades de corte que van desde 8,25 m/min hasta

    34,55 m/min. que cubren las solicitudes de la tabla 2 pa-

    ra materiales como bronce, acero, fundición.

    3.2 CALCULO DE VELOCIDADES EN EL TORNILLO SIN FIN

    El tornillo sin fin se asume con una relación de 1:18,quie-

    re decir que el tornillo tendrá una entrada o filete y la

    z7

  • rueda 18 dientes.

    Se escoge 18 dientes por razones de espacio, entre más

    dientes se tomen en la rueda, tendrá más diámetro; tampo-

    co se escoge menos por cuestion de diseño, interferencia

    entre dientes.

    Con la relación 1:18 las velocidades angulares en el eje

    del tornillo serán 18 veces mayor que en el eje de la rue-

    da por tanto tendremos:

    RPM Eje de la rueda

    35

    60

    105

    RPM Eje del tornillo

    650

    1080

    1890

    3.3 CALCULOS DE POLEAS CONDUCIDA Y CONDUCTORA

    Datos:

    a- RPM del tornillo iguales en la polea conducida

    630 RPM

    1080 RPM

    1890 RPM

    b- RPM del motor 1695 (Velocidad normal del motor 1645

    073-4 YB60

  • c- Se asume una banda en V tipo A con polea de 3 11 o aten-

    diendo la figura 2.

    Figura 2.

    Con 0,25

    nI rI

    = Q.

    !:

    Consultar al fabricar.:e

    -

    .

    1~~I __ ~~~~~~~~~U-~~~ __ ~L-~~W~

    Potencia de proyecto = Potencia transmitida en c.v . • coefiden le de servicio

    Secciones de correa según la potencia y la ve-

    locidad.

    1 ,2 = 0,30 HP Y 630 RPM

    Ej e motor Ej e tornillo

    n RPM n2 RPM

    rI = Radio r2 = Radio

    dI = Diámetro d2 = Diámetro

    Ó nI =

    d2 = n2 r 2 di n2

    1. Relación:

    2~

  • n = 1645

    2. Relación:

    n =

    d =

    d2 =

    d2 =

    d2 =

    3. Relación:

    nI =

    d1 =

    d = ? n2 = 1890 d2 = 3.0 Pulg.

    n

    d = 1890 . 3 1645

    d = 3,446 Pulg.

    1645

    3,0 Pulg.

    n2 . d2 n2

    1645 . 3 1080

    4,569 Pulg.

    1645

    3,0 Pulg.

    30

    n2

    d2

    = 1080

    = ?

    n2 = 630

    d2 = ?

    d2 n . d = n

    d2 ;:: 1645 . 3

    630

  • d2 = 7,833 Pulg.

    Cuadro resumen:

    RPM Motor RPM Conduc. DIAM Motriz DIAM Con-

    duc.

    1. Caso 1645 1890 3,446 Pulg. 3.0 Pulg.

    2 . Caso 1645 1080 3,0 Pulg. 4,569 Pulg.

    3. Caso 1645 630 3,0 Pulg. 7,833 Pulg.

    3.4 DIMENSIONES DE POLEAS Y LONGITUD DE CORREAS

    Se construiran 4 poleas con ranura en V. de diámetros pri-

    mitivos:

    3,000 Pulg.

    3,446 Pulg.

    4,569 Pu1g.

    7,833 Pu1g.

    El material de las poleas es aluminio y sus dimensiones

    seran según la figura 3.

    Longitud de la Correa

    Según la ecuación:

    L = 2C +

    .:SI

  • Diámetro de p_ I Dimension .. estándar .. de 1 ... ranul'3l, C1Il Angulo

    Conea Mlnimo Interwb de l. r_endado ranura, 1fMIod.,. W D JC S

    Pul ... CID Pul ... I CID --1- --A 3.0 7.6 2.&.5.4 6.&.13.7 34 1.25 1.24 0.317 U9 Múdd.4 Mú de 13.7 38 1.28

    B 5.4 13.7 4.&.7.0 11. 7·17.8 34 1.62 1.47 0.444 1.90 Múde7.0 Múdel7.8 38 1.65

    e 9.0 22.9 7.0-7.99 J7 .8-20. 29 34 2.23 R.0-12.0 20.3-30.$ 36 2.25 1.98 0.508 2.54

    Miade 12.0 Mú de 30.5 38 2.27

    D 13.0 33.0 12.0-12.99 30.5-32.99 34 3.20 IJ.0-17.0 33.0-43.2 36 3.23 2.67 0.762 3.65

    Más de 17.0 Mú de .3.2 38 3.26

    B 21.0 53.3 IR.M4.0 45.7-61.0 36 3.88 3.30 1.02 4.44 Múde24.0 Múde61.0 38 3.92

    Figura 3. Dimensiones de las Garruchas.

    Donde:

    D = Diámetro polea mayor

    D = Diámetro polea menor

    C = Distancia entre centros (9,018 Pulg. Aprox.)

    L = Longitud de la correa.

    Resultado:

    Caso 1 L = 28,161 Pulg.

    Caso 2 L = 29,987 Pulg.

    3¿

    If

    -0.95

    1.27

    1.74

    2.22

    2.86

  • Caso 3 L = 35?691 pulg

    Conviene obtener dos correas en y tipo A; una para l°caso

    y Ref. A ... 33 y otra A ... 38 para el caso. Además los agujeros

    de la base que que soportará el motor se tallarán alargados

    para permitir los ajustes necesarios y el alargamiento de

    la correa que genera el uso.

    3.5. CALCULO DE LA CORREA EN V

    Datos

    Potencia a transmitir = 0,5 HP

    Po 1 e a D1 = 3, ° 1I Pul g Polea D2 = 3,446 pulg.

    R.P.M. Polea Menor = 1,890

    Distancia entre los centros 9,018 pulg.

    Con la ecuación:

    0,09 c [103

    Pot Nominal = L Víi1 Kd • D1 Donde

    01 Diámetro polea menor (pulg)

    02 = Diámetro polea mayor (pulg)

    Vm = Velocidad perifªrica de la correa (Pies/min)

    a = Constante = 2,684 para correa Tipo A

    33

  • _c = Constante = 5,326 para correa tipo A

    e = Constante = 0,0136 para correa tipo A , Kd= 1,06 con °2/01 = 1,148 (Tabla 3)

    Por tanto:

    Vm = 3,146 .3 . 1890 12

    Vm = 1484,4 Pies/mino

    Aplicando ecuación

    Poto Nom. = t ,684 ~o ,09 10 3 (1484,4 1484,4 2 J -i06

    1484,4 10 3

    Luego

    5,326 1,06 . 3

    - 1,31 HP

    - 0,0136

    Potencia Nom. ajustada = K . KL . Poto nominal

    Donde

    K = coeficiente de arco de contacto = 1,0 (Tabla 4)

    Con 01 y para transmisión V-V C

    J4

  • TABLA 3. Coeficientes de Diámetro pequeño Kd

    1,000-1,019 1,00

    1,020-1,032 1,01

    1,033-1,055 1,02

    1,056-1,081 1,03

    1,082-1,109 1,04

    1,110-1,142 1,05

    1,143-1,178 1,06

    1,179-1,222 1,07

    1,223-1,274 1,08

    1,275-1,340 1,09

    1,341-1,429 1,10

    1,430-1,562 1 ,11

    1,563-1,814 1,12

    1,815-2,948 1,13

    2,949 Y más 1,14

    30

  • TABLA 4. Coeficientes de Arco de Contacto, Ka

    D2 - D1 Ka

    C VV V-Plana

    0,00 1,00 0,75

    0,10 0,99 0,76

    0,20 0,97 0,78 0,30 0,96 0,79

    0,40 0,94 0,80

    0,50 0,93 0,81

    0,60 0,91 0.83

    0,70 0,89 0,84

    0,80 0,87 0,85

    0,90 0,85 0,85

    1,00 0,82 0,82

    1,10 0,80 0,80

    1,20 0,77 0,77

    1,30 0,73 0,73

    1,40 0,70 0,70

    1,50 0,65 0,65

    36

  • TABLA 5. Factores de corrección de Longitud KL

    DESIGNACION

    DE LA LONGITUD SECCION TRANSVERSAL DE LA CORREA

    NORMALIZADA

    cm pulg A B C D E

    66,0 26 0,81

    78,7 31 0,84

    88,9 35 Ot87 0,81

    96,5 38 0,88 0,83

    106,6 42 0,90 0,85

    116,8 46 0,92 0,87

    129,5 51 0,94 0,89 0,80

    139,7 55 0,96 0,90

    152,4 60 0,98 0,92 0,82

    172 ,7 68 1,00 0,95 0,85

    190,5 75 1,02 0,97 0,87

    203,2 80 1,04 205,7 81 0,98 0,89

    215,9 85 1,05 0,99 0,90

    228,6 90 1,06 1,00 0,91

    243,8 96 1,08 0,92

    246,3 97 1,02

    266,7 105 1,10 1,04 0,94

    284,5 112 1,11 1,05 0,95

    304,8 120 1,13 1,07 0,97 0,86

    325,1 128 1,14 1,08 0,98 0,87

    365,8 144 1,11 1,00 0,90

  • TABLA 5. (Continuaci6n)

    DES I GNAC ION

    DE LA LONG ITUD SECCION TRANSVERSAL DE LA CORREA

    NORMALIZADA

    cm Pulg A B C D E

    401,3 158 1,13 1,02 0,92 439,4 173 1,15 1,04 457,2 180 1,16 1,05 0,94 0.91

    495,3 195 1,18 1,07 0,96 0,92 533,4 210 1,19 1,08 0,96 0,94

    609,6 240 1,22 1,11 1,00 0,96

    685,8 270 1,25 1,14 1,03 0,99

    762,0 300 1,27 1,16 1,05 1,01

    838,2 330 1,19 1,07 1,03 914,4 360 1,21 1,09 1,05 990,6 390 1.23 1.11 1.07

    1066,8 420 1,24 1,12 1,09 1219,2 480 1,16 1,12

    1371 ,6 540 1,18 1,14 1524,0 600 1.20 1.17 1676,4 660 1.23 1.19

    3ts

  • KL = Factor de corrección de longitud interpolando = 0,82 (Tabla 5)

    Por tanto

    Poto Nom. ajustada = 1,0 . 0,82 . 1,31

    = 1,07 HP

    Número de correas = Potencia del proyecto Potencia nominal ajustada

    =~ 1,07

    = 0,46.

    Se necesita una correa Tipo A.

    1 Ufl,

  • 4. CALCULO Y DISEÑO DEL REDUCTOR

    TORNILLO SIN FIN

    4.1 DISEÑO DE LA RUEDA Y EL TORNILLO SIN FIN

    Datos:

    Velocidades en el cortador 35, 60, 105 RPM

    Entradas o guías del tornillo 1

    Número de dientes de la rueda 18

    Relación de velocidades 1:18

    Paso circunferencial asumido 0,375 Pulg.

    Material a usar:

    Tornillo = Acero SAE 9840

    Rueda = Bronce Fosforado

    Potencia de entrada 0,16 HP

    Proporciones de los elementos

    Diámetro primitivo (D)

    D = Pc . n TI

  • Donde

    Pc = Paso circunferencial (0,375 Pulg.)

    N =Número de dientes de la rueda (18)

    D = 0,375 . 18 3,1416

    D = 2,148 Pulg.

    Paso axial del tornillo sin fin.

    El paso axial del tornillo sin fin es igual al paso cir-

    cunferencial de la rueda.

    Pa = 0,375 Pulg.

    Cabeza (A)

    A = 0,3183

    A = 0,3183

    Pe

    0,375

    A = 0,119 Pulg.

    Altura total del diente (W)

    W = 0,6866

    W = 0,6866

    Pe

    0,375

    W =0,257 Pulg.

    Raiz (B)

    41

  • B = W - A

    B = 0,257 - 0,119

    B = 0,138 Pulg.

    Diámetro primitivo del tornillo (d)

    Puede tener cualquier valor, y hay muchas formulas empí-

    ricas una de ellas es:

    d = 2,35 Pc + 0,4

    d = 2,35 0,375 +0,4 d = 1,281 Pulg.

    Angulo de la hélice

    A= Tan- 1 Pc TI • d

    0,375 3,1416. 1,281

    Diámetro exterior del tornillo (do)

    do = d + 2 (A)

    do = 1,281 + 2 (0,119)

    do = 1,519 Pulg.

    Largo del tornillo sin fin (L)

    42

  • Se dan varias fórmulas empíricas, la AGMA recomienda.

    L = Pc . 4,5 + N 50

    L = 0,375 . 4,5 + ~ 50

    L = 1,822 Pulg.

    Diámetro de garganta de la rueda(Dt)

    Dt = O + 2(A) Dt = 2,148 + 2 (0,119)

    Dt = 2,386 Pulg.

    Diámetro total de la rueda (Do)

    Do = O + (3 . 0,318 . Pc)

    Do = 2,148 + (3 . 0,318 . 0,375)

    Do = 2,505 Pulg.

    Radio de la garganta de la rueda (U)

    do U = - 2(A) 2

    U = 1,519 - 2 (0,119) 2

    U = 0,521 Pulg.

    43

  • Paso normal (Pn)

    Pn = Pc . Cos A

    Pn = 0,375 . Cos (5,32°).

    Pn = 0,373 Pulg.

    Ancho de la rueda (F)

    Para un filete

    F = 2,38 Pc + 0,25

    F = 2,38 . 0,375 + 0,25

    F = 1,142 Pulg.

    Distancia entre ejes (C)

    1 C = (D+d) 2

    C = 1 (2,148 + 1,281) 2

    C = 1,714 Pulg.

    Angula de presión

    Para ángulos de hélices menores de 12° se recomienda án-

    gulo de presión 14,5° = ~n

    4.2 VERIFICACION DEL DISEÑO CON BASE EN LA RESISTENCIA Y EL DESGASTE

    44

  • Carga transmitida (Ft)

    Ft

    Vmg

    Vmg

    Vmg

    Ft

    = 33,000 . HP (Salida) Vmg

    = TI • Dg • n

    12

    = 3,1416 . 2,148 . 35 12

    = 19,68 Pies/min

    = 33,000 . 0,1 19,68

    Ft = 165 lb.

    Carga dinámica (Fd)

    Fd

    Fd

    Fd

    =f"i200 + vmgl Ft [ 1200 J

    = /1200 + 19 ,6~ 165 [1200 J

    = 167,66 lb.

    Carga permisible a la flexi6n (Fa)

    Fa = So . b . Y . Pnc

    45

  • Donde:

    s = Esfuerzo permisible (8000 Psi); adopto 6400 Psi que es el 80% de 8000 Psi

    b = Ancho de la rueda (1,080 Pulg.)

    y = Factor de forma Lewis (0,086) (Tabla 6)

    Pnc= Paso normal circular (0,347 Pulg.)

    Fa = 6400 1,142 . 0,086 • 0,373

    Fa = 234,45 lb.

    Carga permisible de desgaste (Fw)

    Fw = Dg . b • B

    Donde:

    Dg = Diámetro primitivo del engranaje (2,148 Pulg.)

    b = Longitud del diente del engranaje (1,142 Pulg.)

    B = Constante que depende de la combinación de los ma-

    teriales utilizados en el tornillo sin fin y en el

    engranaje (Acero endurecido y Bronce fosforado tem-

    plado superficialmente) = 120 (Tabla 7)

    Fw = 2,183 • 1,142 . 120

    Fw = 299,15 1 b.

    Para que el diseño sea satisfatorio debe cumplirse.

    Fw > Fa > Fd

    Por tanto

    299,15 lb > 234,45 lb > 167,75 lb

    Es satisfactorio el diseño

    46

  • TABLA 6. Factor de LEWIS y.

    Número de Forma evolvente o com- Forma evolven- Forma evol-dientes puesta a 14}0 y profun- te a 20° y vente IIstub ll

    didad total profundidad a 20° total.

    12 0,067 0,078 0,099

    13 0,071 0,083 0,103

    14 0,075 0,088 0,108

    15 0,078 0,092 0,111

    16 0,081 0,094 0,115

    17 0,084 0,096 0,117

    18 0,086 0,098 0,120

    19 0,088 0,100 0,123

    20 0,090 0,102 0,125

    21 0,092 0,104 0,127

    23 0,094 0,106 0,130

    25 0,097 0,108 0,133

    27 0,099 0,111 0,136

    30 0,101 0,114 0,139

    34 0,104 0,118 0,142

    38 0,106 0,122 0,145

    43 0,108 0,126 0,147

    50 0.110 0,130 0,151

    4/

  • TABLA b. (l,;ontinuación)

    Número de dientes Forma evolvente o Forma evolvente Forma evol-

    compuesta a 14tOy a 20° y profun- vente"stub"

    y profundidad to- didad total a 20°

    tal.

    60 0,113 0,134 0,154

    75 0,115 0,138 0,158

    100 0,117 0,142 0,161

    150 0,119 0,146 0,165

    300 0,122 0,150 0,170

    Cremallera 0,124 0,154 0,175

    TABLA 7. Constante B de Desgaste.

    Tornillo sin fin Engranaje B

    Acero endurecido Hierro fundido 50

    Acero, 250 BHN Bronce fosforado 60

    Acero endurecido Bronce fosforado 80

    Acero endurecido Bronce fosforado templado superficialmente 120

    Acero endurecido Bronce antimonio 120

    Hierro fundido Bronce fosforado 150

    48

  • 4.3 POTENCIA DE ENTRADA RECOMENDACION DE LA AGMA BASADA

    EN EL DESGASTE

    HP =

    Donde:

    n R· K • Q • m

    HP = Potencia de entrada

    n = R.P.M. tornillo sin fin (1890)

    R = Razón de transmisión (18/1)

    K = Constante de presión que depende de la distancia en-

    tre centros. (Tabla 8)

    (interpolando en tabla 0,02)

    Q = R / t R + 2 , 5)

    m = Factor de velocidad que depende de la distancia en-

    tre centros, de la razón de transmisión y de la ve-

    locidad del tornillo sin fin.

    m = 450 450 . Vw . 3Vw/R

    Vw = Velocidad de la linea primitiva del tornillo sin fin, Pies/mino

    Vw = TI • do . n ( R • P • M. ) 12

    Vw = 3,1416 . 1,281 . 1890 12

    Vw = 633,83 Pies/mino

    49

    ... 1 Oni,ter~í(~Q1~ ~llJ!t)n~::ra C"J

    ¡ 01'l~rn ~'~-':'~.'!"'(J

  • TABLA 8. Constante de presión K

    Distancia entre K Distancia entre K

    centros C (pul) centros C (pul)

    1 0,0125 10 1,20

    2 0,025 15 4,0

    3 0,04 20 8,0

    4 0,09 30 29,0

    5 0,17 40 66,0

    6 0,29 50 120,0

    7 0,45 60 200,0

    8 0,66 70 320,0

    9 0,99 80 320,0

    5u

  • m 450 = 450 + 633,83 + 3(633,83)/18

    m = 0,378

    Q = 0,878

    HP = 1890 0,02 0,878 0,378 . . . 18

    HP = 0,696

    0,696 > 0,16 Satisfactorio

    4.4 BASADO EN LA CAPACIDAD DE DISIPAR CALOR

    Donde:

    HP =

    C =

    R =

    HP =

    HP =

    __ 9,5 C1 ,7 HP

    R + 5

    Potencia de entrada permisible

    Distancia entre centros (Pulg)

    Razón de transmisión

    9,5 (1,714)1,7

    18 + 5

    1,032

    1,032 > 0,16 Satisfactorio

    4.5 RENDIMIENTO DEL ENGRANAJE TORNILLO SIN FIN

    [ Cos :n - f tan,,] e = tan" ~ Cos n tan + f

    51

  • e = 0,093 r=0,96814 ~0,96814

    - 0,031 0,093_1 . 0,091 + 0,031~

    e = 0,80 80% 0,80 mayor que el asumido de 0,60.

    4.6 DISIPACION DE CALOR

    El calor Q que debe ser disipado en una caja de engranajes

    es igual a la perdida debida al rozamiento, la cual se to-

    ma a su vez igual a la potencia de entrada multiplicada por

    (l-e)

    Q = (l-e) (HPi) (2544) BTU/HR

    Q = (1-0,80) (0,166) (2544) BTU/HR

    Q = 84,46 BTU/HR

    4.7 AREA MINIMA PARA DISIPAR EL CALOR

    El área mínima para la capacidad natural de disipación de

    calor para servicio pesado según la AGMA.

    Amin = 43,2 C1 ,7

    Donde:

    C = Distancia entre centros

    43,2 Constante

    02

  • Amin = área mínima necesaria

    A

    A

    = 43,2 (1,610)1,7

    = 97 Pulg~

    Cálculo según dimensiones de diseño

    Figura 4.

    2~D 4 .

    Dimensiones para el área de disipación de

    calor.

    A = 39,473 + 11,879 + 39,166 + 9,621

    Area= 100,139 pulg 2 . (Aproximadamente)

    97 pulg. 2 < 100 Pulg.2

  • 5. FUERZAS QUE ACTUAN EN EL ENGRANAJE,

    POLEA CONDUCIDA Y CORTADOR

    8v

    s'

    Oh

    Figura 5. Fuerzas que actuan en el engranaje.

    Fuerza en el cortador (Fc)

  • Fe = 33,000 . HP Vme

    Vme = 1T • De . n 12

    Donde:

    HP = Potencia calculada o

    Vme = Velocidad tangencial

    asumida = (0,1 HP)

    en el cortador (Pies/min)

    De = Diámetro del cortador (Pulg.) = 2,875 Pulg.

    n = R.P.M. - (35 R.P.M.) 12 = Constante de conversión pulgadas a pies

    1T = Constante

    Vme = 3,1416 • 3, 5 11 12

    Fe = 33,000 . 0,1 32

    . 35

    Fe = 103,12 lb - 103 lb

    Fuerza en la polea (Fp)

    Fp

    Vmp

    = 33,000 . HP Vmp

    = 1T • Dp • n 12

    = 32 (Pies/min)

    55

  • Donde:

    HP = Potencia calculada o asumida (0,166 HP)

    Vmp = Velocidad tangencial de 1 a polea (Pies/min)

    Dp = Diámetro de la polea (3 Pulg.)

    n = Revoluciones por minuto en el tornillo (630

    12 = Constante de conversión pulgadas a pies

    TI = Constante

    3,1416 . 3 . 630 Vmp =

    12

    Vmp = 494.8 (Pies/min)

    Fp = 11,07 1 b - 11 1 b

    Fuerza en el tornillo sin fin

    Ft = Produce empuje axial y flexión en el eje

    Wt = Produce torsión y flexión en el eje

    S = Produce flexión

    Fuerza de la

    Ft = Produce

    \H = Produce

    S = Produce

    Cálculo

    Ft =

    rueda

    torsión y flexión

    empuje axial y flexión

    flexión

    Ft,

    33,000 . HP Vmg

    Wt, S

    RPM)

  • Vmg = TI • Dg . n 12

    /",/'

    Donde: /

    HP = Potencia calculada o asumida ~,1 HP salida) Vmg = Velocidad tangencial de la rueda (Pies/min)

    Dg = Diámetro primitivo de la rueda (2,148 Pulg.)

    n = Revoluciones por minuto de la rueda (35 R.P.M.)

    12 = Constante de conversión pulgada a pies

    TI = Constante

    Vmg = 3,1416 . 2,148 . 35 12

    Vmg = 19,68 Pies/min

    Ft = 33,000 . 0,1 19,68

    Ft = 167,66 lb

    Wt Ft liD S

  • Que se calcula con

    f = 0,32 VrO,36

    Vr = Velocidad de rozamiento

    Vr = TI • Dw . nw 12 . CosA

    Vr = 3,1416 . 1,220 . 1890 12 . 0,99588

    Vr = 606,15 Pies/min

    Por tanto

    f = 0,32 (606,15)°,36

    f = 0,031

    Entonces

    Wt = 167,66 Uas 14,5 0 . Sen

    Cos 14,5 0 Cos

    Wt = 20,68 1 b

    S 167,66 [ Cas

    Sen =

    14,5° . Cos S = 43,66 lb

    58

    5,2 0 + 0,031 Cos 5 ,2° ] 5,2 0 - 0,031 Sen 5,2°

    14,5° O ,031 Sen 5 ,2° J 5,2 0 -

  • Resumen:

    Ft = 167,66 lb.

    Wt = 20,68 lb.

    S = 43,66 lb.

    ~9

    -

    I Un i>ltrs iC011 'utonon11J dJ C(c¡¡J,ot, I

  • 6. FUERZAS SOBRE LOS APOYOS DE LOS EJES

    DEL TORNILLO SIN FIN Y LA RUEDA

    167.66 Lb.

    A 2.75" C 3.5" 1" O

    I03Lb. Ch

    Figura 6. Cargas horizontales en la rueda.

    + L:Fy = O

    Ch + Dh + 103 167,66 = O

    Ch + Dh - 64,66 = O

    +fMC = O 103 (2,75) + 167,66 (3,5) - Dh (4,5) = O

    Dh = 103 (2,75) +167,66 (3,5) 4,5

    Oh

  • Oh = 193,34 lb

    Ch = -193,34 + 64,66

    Ch = -128,68 lb. (Aplicar en sentido contrario)

    20. 68Lb. ------~ /074"

    Dv

    ~~C _______ 3~.5 __ " ________ ~---/-n--~

    Cv 4J.66Lb.

    Figura 7. Cargas verticales en la rueda.

    + ¿Fy =0

    Cv + 43,66 lb - Ov = ° +~c = °

    -(20,68) 1,074 - (43,66) (3,5) + Ov (4,5) = °

    Ov = 20,68 (1,074) + 43,66 (3,5) 4,5

    Ov = 38,89 1 b.

    Ov = 38,89 lb

    61

  • Eh Bh

    2.~" 1.937" E 8

    11 Lb. 2Q68l-b.

    Figura 8. Cargas horizontales en el tornillo sin fin.

    + EFy = O

    11 - Eh + 20,68 - Bh = O

    +~E = O 11 (2,625) - 20,68 (1,937) + Bh (3,875) = O

    Bh = 20,68 (1,937) - 11 (2,625) 3,875

    Bh = 2,88 lb.

    Eh = 31,68 Bh

    Eh = 31,68 2,88 Eh = 28,80 lb.

    62

  • 43. 66L b.

    E l~7t." 1.~7" B

    06/0"

    Ev - ---.L Bv " /67.66 Lb.

    Figura 9. Cargas verticales en el tornillo sin fin.

    + EFy = O

    Ev - 43,66 + Bv = O

    + ~e = O 43,66 (1,937) - Bv (3,875) - 167,66 (0,640) = O

    Bv = 43,66 (1,937) - 167,66 (0,640) 3,875

    Bv = 49,51 lb.

    Bv Ev = 43,66

    Ev = 43,66 49,51

    Ev = -5,85 lb. (Tomar en sentido contrario)

    Resultantes de cargas horizontales y verticales del torni-

    11 o.

    03

  • Cv = Dv - 43,66

    Cv = 38,89 - 43,66

    Cv = -4,76 lb. (Tomar en sentido contrario)

    Resultante de horizontal y vertical

    CR = JCh 2 + CV 2

    CR = J(128.68)2 + (4.76)2

    CR = 128,76 1 b •

    DR = JOh2 + Dv 2

    DR =J(193.34)2 + (38,89)2

    DR = )38892,78

    DR = 197,21 lb.

  • ER = JEh2 + Ev 2

    ER = (28,80)2 + (5,85)2

    ER = 29,38

    SR = JSh2 + Sv 2

    SR = )

  • 7. SELECCION DE RODAMIENTOS

    7.1 EN EL EJE DEL TORNILLO SIN FIN

    /6T66Lb.= 76.2 Kg.

    ! ER=29.38Lb.=/335 Kg.

    Figura 10. Fuerzas que actuan en este eje.

    Los diámetros de los rodamientos donde se aloja el eje

    vienen de 10, 12, 15, 17, 20, 25 .... mm.

    Se asume inicialmente un diámetro de 17 mm igualo equi-

    valente a 0,669 Pulg.

    Por recomendación del técnico de S.K.F. se adopta un ro-

    damiento de bolas con dos hileras con contacto angular de

    la serie 32, rodamiento este, que soporta grandes cargas

  • axiales.

    El aparato trabajará 8 horas diarias durante 104 semanas

    (2 años) un total de 832 horas, en la tabla 9 con 1000

    horas y a 2000 R.P.M.

    Se obtiene C/P (Seguridad de carga) = 4,93 (Tabla 9). Pu-

    esto que hay carga axial y radial se debe obtener un P

    equivalente

    P = X . Fr + Y . Fa

    Donde:

    P = Carga equivalente

    X = Coeficiente radial del rodamiento

    y = Coeficiente axial del rodamiento

    Fr = Carga radial constante real

    Fa = Carga axial constante real.

    En la tabla 10 se obtienen los coeficientes X e Y para

    rodamiento de dos hileras con contacto angular series 32

    33 con

    Fa = 76,20 = 3,38 Fr 22,54

    y con:

    e = 1

    b7

  • TABLA 9. Seguridad de carga c/p para diferentes duraciones expresadas en horas de funcionamiento.

    Duración I Revoluciones por minuto en horas

    Lh 10 1 16 1 25 1 4° 1 63 1 100 1 125 1 160 1 200 I 25° 1 320 I 400 1 500 , 1 630 100 1.06 1,15 1,24 1.34 1.45 1.56 5°0 1.06 1,%4 1.45 1.56 1.68 1,82 1.96 2,12- 2,29 2.47 2.67

    1000 1,15 1.34 1.56 1.82 1.96 2,12 2,29 2.47 2.67 2.88 3,11 3.36

    125° 1,06 ],24 1.45 1,68 1,96 2,.%. 2.29 2,47 2.67 2.88 3. 11 3.36 3.63 1600 I,IS 1,3-4- 1,'56 I.b 2,1Z- 2,29 2.47 2,67 2,88 3. 11 3.36 3.6) 3.9 1 2000 1,06 J ,24 1.45 1,68 1,96 2,29 2,47 2,('7 2,88 3,11 3.36 3.63 3.91 4,23

    25°0 J ,15 1,34 1.56 ,1.82 2,J2 2,47 2.67 2.88 3,11 3.36 3,63 3.91 4.2] 4,56 3200 1,24 1.45 1.68 1.96 2,29 2.67 2.88 3.11 3.36 3,63 3.91 4.23 4.56 4.93 4 000 1.34 1,56 1.82 2,12 2,47 2.88 3. 11 3.36 3.63 3.91 4.23 4.56 4.93 5.32

    5°00 1,45 1,68 1.96 2.29 2,67 3,11 3.36 3.63 3.91 4.23 4.56 4.93 5.32 5.75 6300 1.56 1.82 2,12 2.47 2.88 3.36 3.63 3.91 4,23 4,56 4.93 5.32 5.75 6.20 8000 1.68 1.96 2,29 2.67 3.11 3.63 3.91 4.23 4,56 4.93 5.32 5.75 6.20 6.70

    10000 1.82 2,1%. 2,47 2.88 3.36 3.91 4.23 4.56 4.93 ~ '\2 5.75 6.20 6.70 7. 23 12 500 1,96 2,209 2,67 3.11 3.63 4,23 4.56 4.93 5.32 ~ 7S 6.20 6.70 ¡,23 7.81 16000 2,12 2.47 2,88 3,36 3.91 4,56 4.93 5.32 5.75 6,20 6.70 7.2.3 7,81 S.43

    20000 2,29 2,67 3.11 3,63 4.23 4.93 5.32 5.75 6.20 6.70 7.23 7,81 8.43 9. 11 25 000 2.47 2.88 3.36 3.91 4.56 5.32 5.75 6,20 6.70 7.23 7.81 8.43 9." 9.83 32000 2.67 3.11 3,63 4.23 4.93 5.75 6,20 6.70 7.23 7.81 8.43 9. 11 9.83 10.6

    4°000 2,88 3.36 3.91 4.56 5.32 6.20 6,70 7.23 7.81 8.4J 9.1l 9,83 10.6 11.5 50000 3,11 3.63 4,23 4,93 5.75 6.70 7.23 7.81 8,-0 9." 9.83 10,6 [1.5 12,4 63 000 3.36 3,91 4.56 5.32 6,20 7.23 7.81 8.43 9,11 9.8) 1,0.6 11,5 J2,. 13.4

    80000 3,63 4.23 4.93 5,75 6.70 7,81 8.43 9,11 9,83 10.6 11.5 12.4 13.4 14.5 100000 3.91 4,56 5,32 6.20 7,23 8.43 9,JI 9,83 '10.6 11.5 12.4 '3,4 14.5 15.6 200000 4.93 5.75 6.70 7.81- 9,11 10,6 J J.5 12.4 13.4 ,14.5 15.6 16.8 18.2 19.6

    Duración I Revoluciones por minuto en horas

    Lh 800 1 10001 125 0 I 1600 1 2000 1 2500 1 3200 14' 00 1 5 0 00 1 6300 I 8000 110000112500116000 I

    100 1.68 1,82 1.96 2,12 2,29 2,47 2.67 2.88 3,11 3.36 3.63 3.91 4,23 4.56

    5°0 2,88 3,11 3.36 3.63 3.91 4.23 4.56 4.93 5.32 5.75 6.20 6.70 7.23 7.81 1000 3,63 3.91 4,23 4.56 4,93 5.32 5.75 6,20 6.70 7.23 7.81 8.43 9,11 9.83

    125° 3.91 4.23 4.56 4.93 5.32 5,75 6.20 6.70 7.23 7.81 8.43 9,11 9.83 10.6 1600 4.23 4.56 4,93 5,32 5,75 6,20 6,70 7.23 7.81 8.43 9,11 9,83 10,6 11.5 2000 4,56 4.93 5.32 5,75 6.20 6,70 7,23 7.81 8,43 9,11 9,83 10.6 11,5 12.4

    25 00 4.93 5.32 5.75 6,20 6.70 7.2 3 7.81 8.43 9,11 9,8) 10.6 11,5 12.4- 13.4 3200 5.32 5.75 6.20 6.70 7,23 7.81 8.43 9,11 9,83 10.6 11,5 12.4- 13.4 14.5 4 000 5,75 6.20 6.70 7.23 7.81 8.43 9. 11 9.83 10,6 11.5 12.4 13.4 14.5 15.6

    5000 ,~20 6.70 7.2 3 7.81 8.43 9,11 9,83 10,6 1l.5 12,4 13.4 14.5 15.6 16.8 63 00 '6,70 7.23 7.81 8.43 9.11 9.83 10.6 11,5 12,4 13.4 14,5 15.6 16.8 18.2 8000 7,23 7.81 8,43 9,Il 9.83 10.6 11.5 12.4- 13,4 14.5 15.6 16.8 IS,2 19.6

    10000 7.8, 8,43 9. tI 9,83 10,6 11.5 .I2.4- 13.4- 14,5 15.6 16.8 18.2 19,6 21,2 12500 8,43 9,11 9.83 10,6 11.5 12.4 13.4 1.4,5 15.6 16.8 18.2 19.6 21,2- 22.9 16000 9,11 9,83 10.6 11.5 12.4 13.4- 14.5 15.6 16,8 18,2 19,6 21,2 22,9 24.7

    20000 9.83 10.6 1I.S 12.4 13.4- 14,5 15.6 16.8 IS.2 19.6 - 2: ,2- 22,9 24.7 26.7 25 000 10.6 11.5 12.4- 13.4- l~h5 15,~ 16.8 18.2 19.6 21.:l. 22 19 24.7 26.7 28.8

    3 2000 11.5 12.4 13.4 14.5 15,6 16.8 lS,~ 19.6 21,2 22,9 24.7 26.7 28.8 JI.l

    4 0000 12,4- 13.4 14,5 15,6 16.8 IS.2 19,6 21,Z 22,9 24.7 26.7 28,8 31.1

    50000 -13,4 14.5 15.6 16,8 18,2 19.6 21,2 22.9 24,7 26.7 28,8 JI,' 63 000 14,5 15.6 16,8 18.2 19,6 21,% 22.9 24.7 26.7 28.8 3 1.'

    80000 15.6 16,8 18.2 19.6 21,2 22,9 24.7 26,7 28.8 3 1•1

    I 100000 16,8 18.2 19.6 21,2 22.9 24,7 26,7 28,8 31,1 200000 .2] ,2 22.9 24.7 26.7 i 28,8 3 1,'

    6~

  • TABLA 10. Coeficientes x e y

    Rodamientos' de una hilera de bolas

    Fa 1) -->tI

    Tipos de rodamientos Fr ti

    Xl Y ~

  • 3,38 > e

    Entonces

    x = 0,42 é y = 1,16

    En el punto Br

    P = 0,42 . 22,54 + 1,16 . 76,20

    P = 97,85 Kg.

    La capacidad de base dinámica C se obtiene con

    e = 4,93 P C = 4,93 97,85

    C = 482,44 Kg.

    En la tabla 11 para un rodamiento 3203 se tiene capaci-

    dad de base dinámica de 1160 Kg., que se puede conside-

    rar satisfactorio.

    Datos del rodamiento

    Diámetro eje = 17mm.

    Diámetro exterior = 40 mm.

    Ancho = 17,5 mm.

    Radio = 1 mm. Velocidad máxima permitida 10,000 R.P.M.

    Caracter1sticas:

    10

  • TABLA 11

    angular,

    Roda-miento núm.

    3200 01 02

    3203 04 05

    3206 07 08

    3209 10 11

    3211 13 14 IS

    3ZZ6 17 z8

    3:/19 :/0

    Rodamiento de 2 hileras de bolas con contacto

    serie de dimensiones 32

    Serie de dimp.nsiones 32

    Serie 32

    B

    D d

    Milimetros

    I

    Capacidad de base en k~ Velocidad máxima

    I I I I permitida r estática dinámica

    eS D B ~ C. C r.p.m.

    10 30 14 1 455 735 13000 la 3a IS.9 1 560 830 13000 IS 3S 15.9 1 560 830 10000

    17~ 40---' -17.s 1 81S 1160 10000 ao 47 20,6 1.5 1100 1600 10000 :&S 5a 20,6 I.S 1370 1730 8000

    30 62 :&3.' I.S ao40 2500 8000 35 72 27 z a800 3400 6000 40 80 3°,2 a 3aso 3900 6000

    45 8S 30,a 2 37So 4150 5000 50 90 3°,2 a 4300 4750 5000 55 100 33.3 2.S 4900 5300 SOOO

    60 110 36.S a.s 6300 6550 4000 65 IZO 38•1 a.s 6950 6950 4000 7° 125 39.7 a.s 7100 6950 4000 75 130 41.3 a.s 8000 7650 3000

    80 14° 44,. 3 9650 9300 3000 85 150 49.- 3 10600 10000 3000 90 160 52.4 J 12700 11800 2500

    95 170 SS.6 J.S 15000 13700 asoo 100 180 60.] 3.s 16000 14600 2500

    71

  • Este rodamiento tiene dispuestos sus caminos de rodadura

    de manera que las líneas de presión formadas por las dos

    hileras de bolas se dirigen a dos puntos del eje relati-

    vamente distantes entre sr. Este rodamiento es apropia-

    do, por su diseño, para órganos giratorios que requieren

    dos apoyos pero en los que únicamente se dispone de es-

    pacio para un rodamiento.

    En el punto E~ del eje de tornillo sin fin, se puede usar

    Un \'odamiento 6203 con los siguientes datos: (Tabla 12)

    Diámetro del eje = 17 mm.

    Diámetro exterior= 40 mm.

    Ancho rodamiento = 12 mm.

    Radio 1 mm.

    Capacidad de base dinámica = 750 Kg.

    Características:

    Este tipo de rodamiento tiene gran capacidad de carga,

    incluso en sentido axial, por consiguiente este rodamien-

    to es muy adecuado para resistir cargas en todas direc-

    ciones. Su diseño le permite soportar un empuje axial

    considerable, aun funcionando a muy altas velocidades.

    7.2 SELECCION DE RODAMIENTOS PARA EL EJE DE LA RUEDA

    72

  • TABLA 12. Rodamientos rígidos de una hilera de bolas, Serie de dimensiones 02.

    Serie de dimensiones 02

    Serie 62 Serie 62 Z Serie 62-2Z (con placa de protección) (con dos placas de protección)

    D d

    MI1I1I1etros Capacidad.de base en kll Velocidad Rodamiento máxima

    núm.

    I

    "

    , r estática I dlnámi~a permitida

    d D B ::::: C. C r.p.m.

    6200 6"00 Z 6200-ZZ 10 lO 9 I 196 400 20000 01 or Z or-2Z 11 11 10 I loo 540· 20000 02 o"Z oz-"Z 15 15 rr 1 155 610 16000

    6203 6203 Z 620]_ZZ 750 16000 17 40 _'"z._ I 440 04 04 Z °4-ZZ ·20 -47

    ~

    14 655 1000 16000 I.S OS 05Z °5-2Z 25 52 15 I.S 710 1100 11000

    6206 6206 Z 6206-zZ 30 62 16 I.S 1000 1530 13000 07 07 Z °7-2Z 15 72 17 2 1170 2000 10000 08 08Z OB-2Z 40 80 18 2 1600 2280 10000

    6209 6209 Z 6"o9-2Z 45 85 19 2 1810 2550 8000 10 roZ ro-zZ SO 90 20 2 2120 2750 8000 11 rrZ SS 1

  • ___ -2-Q68Lb.= 9.4 Kg.

    1 DR=/9'.2/Lb.

    1 e,,= /28. 76Lb.

    =89.64Kg. =58.52 Kg.

    Figura 11. Cargas que actuan en la rueda.

    En el punto DR Se asume un rodamiento 6008 con d = 40 mm. (Tabla 13)

    Rodamiento rfgido de una hilera de bolas

    para:

    Fa Fr

    En tabla 10

    = 9,4 89,64

    0,104

    e = 0,32 (El menor de la tabla)

    Fa Fr

    < e

    Para casos donde e > Fa se toma P = Fr =89.64 Kg. Fr

    74

  • TABLA 13. Rodamientos rigidos de una hilera de bolas, serie de dimensiones la.

    Roda-miento núm..

    6000 01 02

    6003 04 OS

    600b 07 08

    6009 10 11

    6012 13 14

    6015 16 17

    6018 19 20

    6021 22 2.

    6026 28 30

    6032 34 36

    6038 40

    d

    10 IZ IS

    17 zo 25

    30 35 40

    45 So SS

    60 65 70

    75 80 85

    90 95

    100

    105 110

    IZO

    130 140 ISO

    160 170 180

    190 200

    Serie de dimensiones 10

    M1l1metros

    DI' B

    35 42

    47

    SS 62

    8 8 9

    10 J2

    J2

    13 14

    Serie 60

    B

    0,5 0,5 0,5

    0,5 1

    I

    __ 68 15 --

    1,5 1,5

    - J,S

    75 80 90

    95 100 110

    115

    12S 130

    140 14S 'SO

    160 '70 ,80

    ZOO

    210 225

    240 260 280

    290

    3 10

    16 16 18

    18 18 20

    20 22 22

    24 24 24

    26 z8 28

    75

    1,5 1,5 2

    2

    2

    2

    2

    2

    Z

    2.5 2,5 2.5

    3 3 3

    3 3 3.5

    3,5 3.5 3,5

    3,5 3.5

    d

    Capacidad de base en kll

    estática Co

    190 220

    25S

    285 450 520

    710 880 980

    1270 1370 1800

    1930 2120

    2550

    2800 3350 3600

    4 1 50 4500 4500

    5400 6100 6550

    8300 9000

    10400

    11800 14300 16600

    18000 20000

    dinámica C

    4'

    465 735 780

    J040 1250 1320

    1630 1700 2200

    2280 2400 3000

    3100 3750 3900

    4550 4750 4750

    5700 6400 6700

    8:100 8ó50 9800

    11200 13200 15000

    15300 17000

    Velocidad m¡\xlma

    permitida r.p.m.

    20000

    20000

    20000

    20000

    16000 16000

    13000 13000 10000

    10000

    8000 8000

    8000 8000 6000

    6000

    6000 SOOO

    SOOO SOOO 4000

    4000 4000 3000

    3000

    3000 2500

    2500 2500 2000

    2000

    2000

  • En la tabla 9 con 1000 horas de trabajo y 125 R.P.M. (El

    máximo es de 105 R.P.M.) se tiene la seguridad de carga

    C = 1,96 P

    C = 1,96 . 89,64

    C = 175,69 Kg.

    El rodamiento asumido tiene capacidad de carga dinámica

    de 1320 Kg. mayor que 175,69, se puede considerar satis-

    factorio.

    Datos del rodamiento 6008

    Diámetro del eje = 40 mm.

    Diámetro exterior= 68 mm.

    Ancho del rodamiento = 15 mm.

    Radio = 1,5 mm.

    Capacidad de carga dinámica 1320 Kg.

    Velocidad máxima permitida = 10,000 R.P.M.

    Características:

    Son similares a las del rodamiento 6203 que soporta car-

    ga en todas las direcciones.

    En el punto CR

    Se asume un rodamiento 6206 con d = 30 mm. (Tabla 12).

    /6

  • Rodamiento rígido de una hilera de bolas

    Para

    Fa

    Fr = 9,4 = 0,16

    58,49

    e = 0,32 ( de la tabla 10)

    Para Fa Fr

    < e P= Fr

    En la tabla 9 con 1000 horas de trabajo y 125 R.P.M. se

    tiene la seguridad de carga

    e P

    = 1,96

    Por tanto

    e = 1,96

    e = 1,96 P

    58,49

    e = 114,64 Kg.

    El rodamiento asumido tiene capacidad de carga dinámica

    1530 Kg. mayor de 114,64 que se puede considerar satis-

    factorio.

    Datos del rodamiento 6206

    Diámetro de eje = 30 mm.

    Diámetro exterior = 62 mm.

    7/

  • Ancho del rodamiento = 16 mm.

    Radio = 1,5 mm.

    Capacidad de carga dinámica 1530 Kb.

    Velocidad máxima permitida 13,000 R.P.M.

    Características:

    Son similares a las del rodamiento 6203 que resiste car-

    gas en todas las direcciones, e incluso cargas axiales a

    grandes velocidades.

    7.3 DETERMINACION DE LAS TOLERANCIAS EN LOS RODAMIENTOS

    Las tolerancias para el agujero y para el diámetro exte-

    rior de los rodamientos métricos estan normalizados in-

    ternacionalmente. Se obtiene el ajuste deseado seleccio-

    nando tolerancias adecuadas para el eje y para el aloja-

    miento, dentro del sistema internacional de tolerancias

    ISO.

    7.3.1 Tolerancias para el Rodamiento del eje del Torni-

    llo sin fin. Ajuste Eje-Rodamiento

    Rodamientos de contacto angular doble hilera de bolas Ref.

    3203; carga rotativa aro interior.

    Di~metro del eje 17 mm.

    78

  • Diámetro exterior 40 mm.

    Condiciones de la aplicación (TABLA 14)

    P = 97,85 Kg.

    C = 482,44 Kg.

    0.07 . 482,44 = 33,77 Kg

    Por tanto

    P >0.07 . C

    97,85 Kg > 33,77 Kg.

    o sea que se toma cargas normales o elevadas donde P > 0.07 • C

    Hay varias opciones en los ejemplos; se toma la de ap1i-

    caciones generales, 10 cual da para rodamientos de bolas

    con diámetro del eje < 18 mm., una tolerancia j5.

    Los limites de esta tolerancia (TABLA 15) para un eje

    entre 10 y 18 mm son:

    Superior + 5 micras; Inferior - 3 micras.

    7.3.2 Tolerancia para el alojamiento de Acero, Rodamien-

    tos Radiales-Alojamientos enterizos.

    Las condiciones de aplicación (TABLA 16) según el caso:

    ------~------ . -- - - -

    /9 I lJniversido11 ,"!i!on:Jr:a ri' ("r.4"t,,:

    ... --- -- .. _~-- - --_.-. -----

  • TABLA 14. Ajuste para ejes macizos de acero, Rodamientos radiales con agujero cilíndrico.

    Condiciones Ejemplos Olémetro del eje en mm Tole-de la aplicación Roda- Roda- Rod.- rancla

    mientas mientos mientas de bol.s') de rodillos de rodillos

    cillndricos') a rótul. o cónicos

    Carga lila sobre el aro Interior

    El aro interior debe Ruedas sobre g63) poder desplazarse fAcilmente ejes fijos sobre el eje (ruedas locas)

    No es necesario que Poleas tensoras. h6 el aro interIor pueda poleas oara cable desplazarse fácilmente sobre el eje

    C.rliJa rotativa SOb;8 al aro Interior O dirección Indetermlnlllda d. la carga

    Cargas ligeras O Transportadores. (t8) a 100 ~ 40 j6 v.ri.bles (P ;;¡ 0.07 C) rodamientos poco (100) • 140 (40) a 100 k6

    cargados en reductores

    Cargas normales Aplicaciones en ~ 18 j5 Y elevadas (P > 0.07 C) general, (18) a 100 ~ 40 ;;; 40 kS (k6)')

    motores eléctricos. (100) • 140 (40) a 100 (40) a 65 ,"5 (m6)·) turbinas. bombas. (140) a 200 (100) a 140 (65) a 100 m6 motores de (200) " 280 (140) a 200 (100) a 140 n6 combustión interna, (200).400 (140) a 280 p6 engranajes. (280) a SeD r6 má.quinas para >500 r7 trabajar la madera

    Cargas muy elevadas Cajas de grasa para (50) a 140 (50) a 100 n65) cargas de choque en material ferroviario (140) a 200 (100) a 140 p65) condiciones de pesado. motores > 200 > 140 r65 ) trabalo diflctles de tracción. trenes IP>0.15C) ~~·laminación

    Es np.c'?~afla gran Máqumas- :ií 18 h5") exactitud de rotación herramienta (18) a 100 ~ 40 156) con cargas ligeras (100) a 200 (40) a 140 k5 ~ (P ~ 0.07 C) (140) a 200 m5)

    Cargas puramente axiales

    Aplicaciones de ~ 250 :ií 250 ~ 250 j6 toda clase > 250 > 250 > 2sn js6

    8u

  • TABLA 15. Tolerancia de los ejes, según ISO

    DI6metro Tolerancia Tolerancia eje agujero diámetro

    rodamiento eje Nominal más hasta d m• k5 k5 m5 m5 t:::. p5 de ¡nel. máx mln supo inl. supo inl. supo inl. supo inl. sup inf. supo inf

    mm ~m ~m

    3 6 O -8 ~5 +1 6 10 O -8 -'-7 + 1 10 18 O -8 ~9 +1 +12 +1 +15 +7 .. 18 +7 -'-23 +12 +29 +18

    18 JO O -10 +11 +2 +15 +2 +17 +8 +21 +8 +28 +15 +35 +22 JO 50 O -12 +13 +2 +18 +2 +20 +9 .. 25 .. 9 -'-33 +17 -'-42 +25 50 80 O -15 +15 +2 +21 +2 +24 +11 +30 +11 .. 39 +20 +51 +32

    80 120 O -20 .. 18 +3 +25 +3 +28 +13 +35 +13 +45 +23 +59 +37 120 180 O -25 +-21 +3 +28 +3 +33 +15 +40 +15 +'52 +27 +58 +43 180 250 O -30 ;.24 +4 +33 +4 +37 +17 .. 46 +17 ;.60 +31 +79 +50

    250 315 O -35 +27 +4 +36 +4 +43 +20 +52 +20 +66 +34 +88 +56 315 400 O -40 1-29 +4 +40 +4 +46 +21 +57 +21 +73 +37 +98 +62 400 500 O -45 +32 +5 +45 +5 +50 +23 +63 +23 +80 +40 +108 +68

    500 630 O -50 -'-44 O +70 +26 +88 +44 +122 +78 630 800 O -75 -'-50 O -'-80 +30 + 100 +50 +138+88 800 1000 O -100 -'-56 O -'-90 +34 +112 +56 +156 +100

    1000 1250 O -125 +66 O -'-106 -'-40 +132+66 +186 +120

    Diámetro Tole'ancla Tolerancia Diámetro Tolerancia Tolerancia eje agujero dl6m.tro eje agujero diámetro

    rodamiento eje rodamiento e¡e Nominal Nominal más hasta dm • r6 r7 más hasta dm • r6 r7 de Inel. máx min supo inf supo inl. de incl. max mln supo inf. supo inf

    mm ~m !Im mm ~m ~m

    120 140 O -25 +88 +63 + 103 ,-63 710 800 O -75 +235 +185 +265 +185 14a 60 O -25 +90 +65 +105 ... 65 800 900 O -100 +266 -'-210 +300 +210 1~" 80 O -25 +93 +58 +108 +68 900 1 000 O -100 +276 +220 +310 +220

    180 200 O -30 +106 +77 +123 +77 10001120 O -125 +316 +250 +355 + 250 200 225 O -30 + 109 +80 +126+80 1120 1 250 O -125 +326 +260 +365 "2f;Q 225 250 O -30 +113 +84 +130 +84

    , 250 280 O -35 + t26 +94 + 146 +94 280 315 O -35 + 130 +98 + 150 +98 315 355 O -40 +144+108 +165+108

    355 400 O -40 +150 +114 +171 +114 400 450 O -45 +166 +125 +189 +126 450 500 O -45 +172 +132 +195 +132

    500 560 O -50 -'-194 +150 +220 + 150 560 630 O -50 +199 +155

  • IABLA 1~. (Lontinuación).

    Dltmetro e,e

    Nominal

    Tale,ancle Tale,ancle agu,e,o dl.mel,o rodemlento e,e

    més hasta dml 16 de ¡"el máx mln

    mm

    3 8 10 ,. 30 50

    10 120 180

    2SO 315 400

    8 10 11

    30 50 80

    120 180 250

    315 400 500

    O O O

    O O O

    O O O

    O (1

    O

    -'0 -'2 _1~

    -20 -25 -JO

    -35 -JO -15

    supo inl

    -10 -18 -13 -22 -'6 -27

    -20 -33 -25 --'1 -30--'9

    -36-58 -

  • Dirección indeterminada de la carga, cargas normales o

    elevadas (P> 0,07 . C)

    La tolerancia es K7.

    Los límites para esta tolerancia (TABLA 17) con diámetro

    de alojamiento de 40 mm., son:

    Superior + 7 micras; Inferior 18 micras.

    7.3.3 Tolerancia para el eje de la Rueda

    Si se han de montar rodamientos con ajuste de apriete so-

    bre un eje hueco, es necesario generalmente un apriete

    mayor que el usado para un eje macizo, con objeto de lo-

    grar la misma presión entre el aro y el asiento. Para

    decidir el ajuste que se ha de usar son importantes las

    siguientes relaciones de los diámetros

    Ci = di

    d

    Ce = __ d __ _ k(D-d)+d

    Donde:

    y Ce =_d_ de

    Ci = relación de diámetros del eje hueco Ce = relación de diámetros del aro interiorode1 roda-

    8,j

  • d = di =

    de =

    D =

    k =

    miento.

    Diámetro exterior del eje hueco en mm.

    Diámetro interior del ej e hueco, en mm.

    Diámetro exterior del aro interior en mm.

    Diámetro exterior del rodamiento, en mm.

    Un factor que depende del tipo de rodamiento

    para el caso.

    AH 1-; • I I

    2.0

    1.8

    1.

    1.4

    1.2

    -H-

    o 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 -c¡

    Figura 12. Diagrama para apriete de ejes huecos.

    0,3

    El ajuste sobre ejes huecos practicamente no viene afec-

    tado cuando el; < 0,5

    entonces

    di = .? 3 ,82 + _?~? 2

    84

  • ¡

    TABLA 16.

    Condicione, d. la opllac·6n

    Ajustes para alojamientos de acero, Rodamientos radiales, Alojamientos enterizos.

    EJemplos Tole- Desplazamiento ,ancl. d.l.ro exterior

    Carga rotativa lobr. el aro exterior

    Cargas pesadas sobre Cubos de rueda con P7 no es posible rodamientos en alojamientos rodamientos de rodillo!, de paredes delgadas, cargas cabezas da biela de choque elevadas (P > 0,15 C)

    Cargas normales Cubos d. rueda con N7 no es posible o elevadas (P > 0,07 C) rodamientos de bolas, cabezas

    . de biela, ruedas da traslación en las grúas

    Cargas ligeras o variables Rodillos transportadores, M7 no es posible (P :¡; 0,07 C) poleas para cable,

    poleas tensoras

    Dirección Indete,mlnada d. la carga

    Cargas de choque alevadas Motores eléctricos de tracción M7 no es posible

    Cargas normales Motores eléctricos. bombas. K7 no es posible o elevadas (P > 0,07 C) rodamientos de soporte para en general No es necesario que pueda cigüeñales desplazarse el aro exterior

    Giro ... cto o .lIenclolo

    Rodamientos de rodillos para K6') no es posible husillos de máquinas- en general herramienta

    Rodamientos de bolas para husillos de rectificadoras.

    J62) es posible

    motores eléctricos pequ8r'o~

    Motores eléctricos pequeños H6 es posible fácilmente

    l:S5

  • = 22'. 01

    Esto es el promedio de diámetro del agujero que es un co-

    no Morse N° 3, (Figura 13) .

    d = 40 mm.

    Ci = 22.01 40.0

    Ci = 0,55

    En este caso se toma que esta más o menos en el límite de

    la condición

    Ci < 0.5

    Por tanto se concidera como eje macizo, de 40 mm de diá-

    metro.

    Donde

    C = 175,69 Kg

    P = 89,64 Kg

    Condiciones de aplicación (TABLA 14)

    Carga rotativa sobre el aro interior

    Cargas normales y elevadas (P> 0,07 . C)

    0,07 . C = 0,07 . 175,69 = 12,29

  • 89,64 > 12,29

    En aplicaciones en general para un eje entre 18 y 100 mm.

    de diámetro y rodamiento de bolas la tolerancia es k5.

    Los límites de esta tolerancia para un eje entre 30 y 50

    mm de diámetro (TABLA 15) son:

    Superior + 13 micras; inferior + 2 micras

    7.3.4 Tolerancia para el alojamiento de acero, rodamien-

    to radial el eje de la rueda.

    Condiciones de aplicación: (TABLA 16)

    Dirección indeterminada de la carga

    cargas normales o elevadas (P> 0,07 . C)

    La tolerancia es K7

    Los límites para diámetro de agujero del alojamiento entre

    50 mm. y 80 mm., es: Superior + 9 micras; inferior- 21

    micras (TABLA 17).

    87

  • TJ\.BLA 17. Tolerancia de los alojamientos según ISO

    Dlémetro Tolerancia Tolerancia agujero dlémetro agujero alojamiento ex1erlor alojamiento Nominal ' rodamiento más hasta Omo JS7 J6 JS6 K6 K7 M6 de inel. máx mín supo in', supo "int. sup ¡o, supo inf supo inf sup inl

    mm 11m 11m

    10 18 O -jj +9 -9 .. 6 -5 +5.5 -5.5 +2 -9 ·6 -12 -4 -15 18 30 O -9 + 10.5 -10.5 .8 -5 +6.5 ~.5 +2 -11 .6 -15 -4 -17 30 50 O -11 +12.5 -12.5 +10 -6 +8 -jj +3 -13 .7 -18 -4 -20

    50 80 O -13 +15 -15 +13 ~ +9.5 -9.5 •• 4 -15 +9 -21 -5 -24 80 120 O -15 + 17.5 -17.5 +16 -6 +11 -11 +4 -18 + 10 -25 ~ -28 120 150 O -18 +20 -20 +18 -7 -4-12.5 -12.5 +4 -21 1-12 -28 -jj -33

    150 180 O -25 +20 JO +18 -7 +12.5 -12.5 +4 -21 + 12 -28 -jj -33 180 250 O -30 +23 ,3 .22 -7 + 14.5 -14.5 +5 -24 ¡'I3 -33 -jj -37 250 315 : O -35 +26 :5 +25 -7 +16 -16 +5 -27 +16 -36 -9 -41

    315 400 I O -40 +28,5 -:;>8,5 +29 -7 +18 -18 +7 -29 +17 -40 -lO -46 400 500 O -45 +31,5 -31,S +33 -7 +20 -20 +8 -32 +18 --45 -lO -SO 500 630 O -50 +35 -35 +22 -22 O -44 O -70 -26 -70

    630 800 O -75 +40 -40 +25 -25 O -50 O -jj0 -30 -jj0 800 1000 O -100 +45 -45 +28 -28 O -56 O -90 -34 -90 1000 1250 O -125 +52 -52 +33 -33 O -66 O -lOS -40 -lOO

    1250 1600 O -160 +62 -62 +39 -39 O -78 O -125 -48 -12~

    O!f.-,'!trQ Tolerancia Tolerancia agujero diámetro agujero alolamlento exterior alojamiento NomInal rodamlen10 rr.ás hasta Om. M7 N6 N7 P7 A6 A7 de ¡nel. máx min supo inl. supo inf. supo inl. supo Inl. supo ínl. supo inf .

    mm ~m 11m

    10 18 O -8 O -18 -9 -20 -5 -23 -11 -29 -20 -31 -16 -34 18 30 O -9 O -21 -11 -24 -7 -28 -14 -35 -24 -37 -20 -41 30 5'1 O -11 O -25 -12 -28 -jj -33 -17 -42 -29 -45 -25 -5~

    50 65 O -13 O -30 -14 -33 -9 --39 -21 -51 -35 -54 -30 -6G 65 80 O -13 O -30 -14 -33 -9 -39 -21 -51 -32 - .. (,2 80 120 O -15 O -35 -16 -38 -10 --45 -24 -59

    120 150 O -18 O -40 -20 -45 -12 -52 -28 ~8 150 180' O -25 O -40 -20 -45 -12 -52 -28 -68 180 250 O -30 O -46 -22 -51 -14 ~ -33 -79

    250 315 O -35 O -52 -25 -57 -14 -66 -36 -66 315 400· O -40 O -57 -26 -62 -16 -73 -41 -98 400 500 O --.S O -63 -27 -67 -17 -jjQ -45 -108

    500 630 O -50 -44 -jj8 -44 -114 -78 -148 630 800 O -75 -50 -lOO -50 -130 -jj8 -168 800 1000 O -lOO -56 -112 -56 -146 -100 -190

    1000 1250 O -125 --'i6 -132 -{)í; _17' -120 -225 1250 1600 O --160 -78 -156 -;8 -203 -140 -265

    ~8

  • TAIjLA 17. tContinuación).

    Diámetro Tolerancia Toleranda " agujero diámetro agujero alojamiento exterior alojamiento Nominal rodamiento más hasta Dm. F8 F7 F6 G7 G6 Hll de ¡nel. máx mln supo inl. supo inl. supo inl. supo inr. supo inl. ~up. inl.

    mm ~m ~m

    10 18 O -8 +43 +16 +34 +i6 +27 +16 +-24 +6 +17 +6 +: 10 O 18 JO O -9 +53 +20 +-41 +20 +33 +20 +28 +-7 +20 +7 +130 O JO 50 O -11 +-64 +25 +50 +25 +41 +25 +34 +9 +25 +9 +160 O

    50 80 O -13 +76 +30 +60 +30 +49 +30 +40 +10 +29 +10 +190 O 80 120 O -15 +90 +36 +71 +36 +58 +36 +47 +12 +34 +12 +220 O 120 150 O -18 +106 +43 +83 +43 +68 +43 +54 +14 +39 +14 +250 O

    150 180 O -25 +106 +43 +83 +43 +68 +43 +54 +14 +39 +14 +250 O 180 250 O -30 +122 +50 +96 +5d +79 +50 +61 +15 +44 +15 +290 O 250 315 O -35 +137 +56 +108 +56 +88 +56 +69 +17 +49 +17 +320 O

    315 400 O -40 +151 +62 +119 +62 +98 +62 +75 +18 +54 +18 +360 O 400 500 O -45 + 165 +68 +131 +68 +108 +68 +83 +20 +60 +20 +400 O 500 630 O -50 +-186 +76 +146 +76 +120 +76 +92 +22 +66 +22 +440 O

    630 800 O -75 +104 +24 +74 +24 +500 O 800 1000 O -100 +116 +26 +82 +26 +560 O 1000 1250 O -125 +133 +28 +94 +28 +660 O

    1250 1600 O -160 +.155 +30 +108 +30 +780

    Diámetro Tolerancia Tolerancia agulerC" dlAm~tro agujero alolamlento exterior alojamiento Nominal rodamiento más hasta Dm. Hl0 H9 H8 H7 H6 J7 de inel máx mín supo inl. sup in' sup inf. supo inl. supo inf. supo in'.

    mm ~m 11m

    10 18 O -8 +- 70 O +43 O +27 O +18 O +11 O +10 -8 18 JO O -9 +-84 O +-52 O +-33 O +21 O +13 O +12 -9 30 50 O -11 +-100 O +62 O +39 O +25 O +16 O +14 -11

    50 80 O -13 - +120 O +74 O +46 O +30 O +19 O +18 -12 80 120 O -15 +140 O +87 O +54 O +35 O +22 O +22 -13 120 150 O _18 +160 O +100. O +63 O +40 O +25 O +26 -14

    150 180 O -25 +160 O +100 O +63 O +40 O +25 O +26 -14 180 250 O -30 +185 O +115 O +72 O +46 O +29 O +30 -16 250 315 O -35 +210 O +130 O +81 O +52 O +32 O +36 -16

    315 400 O -40 +230 O +140 O +89 O +57 O +36 O +39 -18 400 500 O -45 +-250 O + 155 O +97 O +63 O +40 O +43 -20 500 630 O -50 +280 O +175 O +110 O +70 O +44 O

    630 800 O -75 +320 O +200 O 1-125 O +80 O +50 O 800 1000 O -100 +-360 O +230 O + 140 O .90 O +-56 O 1000 1250 O -125 +-420 O + 260 (J -'-165 O +-105 J +-66 O

    1 250 1600 ·0 -160 +- 500 O +-310 8 +-195 O .. 12S O ~78 O

    Uni,-er..idil'Í t,1I~Cnr;n1n d~ í;rci6tWe: i

    8~ I

  • 8. DrSE~O DEL EJE DE LA RUEDA

    8.1 FORMA DEL EJE

    El eje de la rueda estA formado por dos partes, el porta

    h e r r aro i. e n t a s y e 1 e j e pr o p i am e n t e d i c h o q u e s o por tal a r u e

    da de tornillo sin fin, estas partes est§n unidas por un

    cono Morse N°3, y ajustadas por una rosca ordinaria de 5/8

    de diámetro. para el cAlculo se asume como si fuera un so

    10 eje solidario.

    8.2. FUERZAS QUE ACTUAN EN EL EJE

    Las fuerzas que actuan sobre este eje son las de la Figu

    ra 6 para cargas en un plano horizontal y las de la figu

    ra 7 en un plano vertical.

    8.3. DISEÑO POR RESISTENCIA

    Para el diseño se aplica la ecuación:

    90

  • d = [e 32N ,} S . 't

    donde;

    N = Factor de seguridad 2

    M = Momento flector

    MT= Momento torsor

    Sy= Límite de elasticidad t acero

    El momento torsor se calcula:

    MT =

    donde:

    HP x 63025 Tl

    HP = potencia a transmitir eO.l)

    63025 = Constante de conversión

    n= Revoluciones por minuto (35)

    Por tanto:

    MT - 0,1 x 63025 35

    MT = 180 Lb-pulg.

    9840

    El momento flector de la figura 13

    es igual 283,25 Lb-pulg, el mayor.

    Por tanto:

    75 Ks i

    d =~ 3 ,lU6 ~ 7~ x 10' ) 1 (283 ,2.52 t 180 l' d = 0,450 pulg.

    0,450 pulg 1 0,937 pulg. Oisefio satisfactorio.

    91

  • 8.4 DEFORMACION TORSI9NA~ DEL EJE

    Se hasa en el ángulo de giro permisible.

    La cantidad de giro permistble depende de la aplicación

    particular y varía desde 0,08 grados por pie para ejes de

    máquinas-herramtentas, hasta un grado por pie para ejes de

    transmisión, el ángulo se calcula con la ecuación:

    8 =

    donde:

    584 .MT. L g • d4

    8 = Angula de giro, en grados L = Longitud del eje, en pulgadas (6.750 pulg)

    MT= Momento de torsión (180 lb/pg

    g = Módulo de elasticidad en torsión, en Psi

    (11,S x 10 6 para aceros)

    d = Diámetro del eje en pulgadas (0,937 pulg)

    584= Constante de conversión, radianes a grados centígra

    dos.

    Por tanto:.

    8=

    =

    =

    Deformación por

    584 .180. 6.7SQ 11,5 x 10 6 x (0,937~

    0,08°

    0° 4' 48,16"

    pie - O~08 12

    92

  • ;: Q.~006° por pi,e

    0,006°-< 0,08