Este tipo de maquina no aparece específicamente en la tabla que proporciona el software maximizer, por consiguiente se busca en la siguiente tabla una maquinaria similar, para tomar una valor coherente del factor de servicio.
Ilustración 4.Características de maquinaría.
Se considera la máquina mezcladora de cemento como un mezclador de tipo liquido-solido, como aparece en la tabla anterior, por consiguiente se le asocia en la tabla del software maximizer, con un mezclador ladrillo-arcilla.
Ilustración 5. Factores de servicio máquina #2
Banda sincrónica=1.7
Banda V=1.2
Por consiguiente se selecciona el mayor valor de los factores de servicio hallados para una Banda en V.
Factor de servicio (Banda V) =1.4
Cálculo de la potencia de diseño
Hallados el factor de servicio y la potencia del motor se puede determinar la potencia de diseño con la siguiente expresión.
Selección tipo de banda
Se decide utilizar una banda de sección angosta, por consiguiente de la siguiente figura se selecciona su referencia.
Ilustración 6.Selección tipo de banda.
Finalmente se selecciona una banda sección angosta referencia 5V (no ranurada).
4. Cálculo diámetro exterior polea motriz.
Con ayuda de la siguiente tabla y teniendo en cuenta que la banda a utilizar será de sección angosta 5V tenemos que:
Ilustración 7. Tabla de Dimensiones fabricante.
Por consiguiente de la tabla que proporciona el fabricante de motores hallamos el diámetro exterior mínimo recomendado.
Ilustración 8.Tabla fabricante motores
Como esta potencia del motor y su velocidad e interpolando entre los siguientes valores, para determinar el diámetro exterior de la polea motriz.
Por consiguiente para una potencia de:
Ahora se selecciona el máximo valor hallado entre las dos tablas anteriores.
Finalmente
Tipo de banda = Banda sección angosta 5V
Ahora determinamos el diámetro exterior de la polea inducida.
Cálculo de distancia entre centros
La distancia entre centros debe encontrarse entre el siguiente intervalo.
Cálculo de la transmisión por medio software maximizer
Con ayuda del software maximizer optimizaremos el diseño de la banda de transmisión, inicialmente el programa solicita que se ingresen los siguientes datos, como se muestra a continuación.
Ilustración 9.Datos de entrada software maximizer.
Luego de ingresar los datos el programa muestra distintos tipos de bandas, para nuestro caso de diseño se selecciona una banda de sección angosta no ranurada tipo Hy-T WEDGE UNCOGGED, como se muestra a continuación.
Ilustración 10.Tipo de banda software maximizer.
Después de seleccionada la banda y su referencia el programa ofrece una cantidad de bandas que se acoplan al diseño requerido ,por consiguiente ordenando el tipo de banda por su velocidad rotacional (Rpm), se escoge la banda que más cercana este, de las condiciones establecidas, las cuales son las siguientes :
Ilustración 11.Referencia banda software maximizer.
Como se puede observar en el grafico anterior, la referencia más próxima a las condiciones establecidas es la referencia de banda 3-5V710. Por consiguiente los resultados que se obtienen con el software maximizer se muestran a continuación.
Ilustración 12.Resultados obtenidos software maximizer.
Referencia banda = 3-5V710
De polea inducida=14 pulg
de polea motriz =9.250 pulg
distancia entre centros C=17.08 pulg
velocidad polea=2759 ft/min
Distancia entre centros C=17.08 pulg
Comprobación de resultados
A continuación se verifican una serie de parámetros que debe cumplir el diseño de la transmisión por banda entre estos, el rango de la distancia entre centros, velocidad de polea y el ángulo de contacto.
7.1 Cálculo y comprobación del ángulo de contacto.
Por medio de la siguiente relación podemos comprobar que el ángulo de contacto no sea inferior a los 120º, cumpliendo este parámetro se evita que la banda resbale en las poleas.
7.2 Comprobación velocidad de polea.
Esta velocidad debe operar en el siguiente intervalo para un óptimo funcionamiento de la transmisión por banda.
De los resultados arrojados por el programa tenemos que para este diseño la velocidad de la polea es:
velocidad polea =2759 ft/min
7.3 Comprobación diámetro exterior (de) de la polea motriz.
De los datos obtenidos se puede concluir que fue buena elección haber escogido el diámetro mínimo para la polea motriz de=7.1 pulg, ya que el valor obtenido por medio del software maximizer es superior al valor recomendado por el fabricante, para el diámetro exterior de la polea motriz.
7.4 Comprobación de la distancia entre centros.
La distancia entre centros debe estar en el siguiente intervalo. Se puede observar que el resultado obtenido mediante el software maximizer C=17.08pulg, se encuentra en este intervalo.
Dimensiones de la banda
De acuerdo a los resultados arrojados por el software maximizer se muestra a continuación el perfil de la banda, con sus respectivas dimensiones.
Ilustración 13.Dimensiones de la banda.
Cálculo de diámetros de los ejes
9.1 Para la polea motriz.
De un catálogo de motores comerciales y sabiendo que la potencia del motor para nuestro caso de diseño era P=27.83 HP, comercialmente se puede conseguir un motor con una potencia próxima a este valor, en este caso se escogió un motor con una potencia P=28Hp.
Ilustración 14.Tabla selección catálogo motores.
Ilustración 15.Tabla dimensiones catálogo motores
Según la ilustración 15, el diámetro del eje de la polea motriz debe ser de:
Cálculo de las dimensiones de las poleas
10.1Cálculo dimensiones polea motriz.
A continuación se presentan las dimensiones de la polea motriz, proporcionadas por el programa maximizer, por consiguiente en los anexos se detallara el plano de taller de la polea motriz con todas sus dimensiones y tolerancias, ya que el montaje que se presenta en la siguiente figura proporcionada por el fabricante Goodyear, posee un cojinete el cual esta acoplado a la polea, en nuestro diseño se implementara en cambio un acople con chaveta.
Ilustración 16.Polea motriz
Ilustración 17. Dimensiones polea motriz.
De la ilustración 17 tenemos que:
Por consiguiente de la ilustración 7, dimensiones del fabricante para un diámetro exterior menor a 9.99 in obtenemos:
10.2 Cálculo dimensiones de la polea inducida.
Para la polea inducida las dimensiones obtenidas en el software maximizer son los que se muestran a continuación.
Ilustración 18 Polea inducida.
Ilustración 19.Dimensiones polea inducida.
De la ilustración 19 tenemos que:
Por consiguiente de la ilustración 7, dimensiones del fabricante para un diámetro exterior menor a 9.99 in obtenemos:
Distribución del juego de poleas
A continuación se muestran los datos necesarios para realizar un montaje óptimo del sistema de transmisión por banda, los resultados son obtenidos por medio del software maximizer.
Ilustración 20.Distribución del juego de poleas.
Cálculo dimensiones chavetero
Con ayuda del software Mdesing y un catálogo comercial de motores se presentan a continuación los cálculos referentes a las dimensiones de las chavetas y chaveteros para cada una de las poleas inducida y motriz.
11.1 Cálculo dimensiones chavetero para polea motriz.
Tomando un catálogo comercial de motores, se obtuvieron las siguientes dimensiones correspondientes a la chaveta y chavetero del eje que esta acoplado a la polea motriz. Según la ilustración 15, las dimensiones de la chaveta y chavetero se muestran a continuación.
Ilustración 21.Dimensiones chaveta del eje polea motriz.
Ilustración 22.Dimensiones eje y chavetero polea motriz.
11.2 Cálculo dimensiones chavetero para polea inducida.
En base a las dimensiones calculadas anteriormente para el eje de la polea inducida y los siguientes datos, haciendo uso del software Mdesing, se obtuvieron los siguientes resultados para las dimensiones del chavetero.
Potencia eje=26.44Hp
Revoluciones eje =753Rpm
Diámetro del eje=2.0pulg
Ilustración 23.Resultados chavetero polea inducida.
Ilustración 24.Dimensiones de la chaveta.
Ilustración 25.Dimensiones del chavetero.
Ilustración 26.Plano polea inducida.
Ilustración 27.Plano polea motriz.
Conclusiones
Es de vital importancia comprender el funcionamiento de una transmisión por banda, ya que son elementos de maquinaria que tienen diversas aplicaciones en la industria, Se adquirió experiencia al notar el proceso de diseño debe ser minucioso porque contiene innumerables variables y múltiples soluciones, de las cuales unas son más satisfactorias que otras y por tanto nuestro trabajo como ingenieros consiste en optimizar los resultados, obteniendo con esto la mejor relación entre utilidades y costo, incrementando así la eficiencia de los procesos en la industria.
El sistema de transmisión por banda que ha sido diseñado cumple satisfactoriamente con las requisitos impuestos anteriormente, para poder generar movimiento a una mezcladora de cemento y un molino de bolas; Aunque este diseño que se presenta solo es una de las componentes de todo el sistema de transmisión, en el cual están incluidos, engranajes rectos, helicoidales y cadenas; también se diseñaran estos componentes de la transmisión en trabajos posteriores.
Es importante recalcar, que la utilización del software maximizer, proporcionado por el fabricante Goodyear, fue de gran ayuda en los cálculos que se llevaron a cabo en este diseño, ya que permite agilizar el proceso de diseño de manera eficiente.
Bibliografía
Budynas, Richard G. Nisbett, J. Keith. "Diseño En Ingeniería Mecánica De Shigley". Octava Edición. Mc Graw Hill. Santa Fe de Bogotá. 2008
Software Good Year Transmition Power: MAXIMIZER
Software MDesign
Software Solid Edge V17
Software Inventor profesional V10
Autor:
Edwin Andrés Correa Quintana
UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA
MEDELLÍN
2010
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