DISEÑO DE UNA TRANSMISIÓN MEDIANTE ENGRANAJES

Transcripción

1 INRODUIÓN DIEÑO DE UNA RANMIIÓN MEDIANE ENGRANAJE. ipo de material. orma 3. Dimensiones óptimas No falle al estar en servicio durante un tiempo determinado soportando unas cargas determinadas IPO DE ALLO EN UNA RANMIIÓN POR ENGRANAJE. allo por rotura a flexión en la base del diente. allo por deterioro superficial en los flancos

2 3 ÁLULO DE ENGRANAJE POR ROURA EN LA BAE DEL DIENE Posibles causas de fallo: AUA DE ALLO Rotura violenta de la base del diente por sobre cargas en la transmisión Rotura de la base del diente por fatiga (tensiones fluctuantes) POIBLE OLUIÓN Protección contra las sobrecargas Estimación de las mismas durante el diseño Aumento de las dimensiones (m, z, b) Desplazamiento positivo al dentado del piñón ratamientos térmicos adecuados Refuerzo de la transición del pie 4 ÁLULO DE ENGRANAJE POR ROURA EN LA BAE DEL DIENE Posibles causas de fallo: AUA DE ALLO Rotura esquinada a causa de una distribución de carga desigual a lo largo del ancho del diente Astillado de cabeza de dientes de ruedas templadas sometidos a cargas bruscas POIBLE OLUIÓN ubsanar errores de montaje Buena alineación de flancos durante la fabricación Eliminar distorsiones por deformación bajo carga Utilización de materiales más tenaces

3 5 ENGRANAJE DE DENADO REO. PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA W Rueda () W Rueda () α Línea de engrane α Piñón () α W Piñón () W 6 ENGRANAJE DE DENADO REO. PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA W Rueda () r: uerza radial t: uerza tangencial α t r r tgα + t r t 3

4 7 ENGRANAJE DE DENADO REO. PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA W W Rueda () Línea de engrane α Piñón () tgα r + t r t W t ω r t W r t W ω r ω t W ω r 8 ENGRANAJE DE DENADO REO. REPARO DE LA ARGA ENRE MÁ DE UNA PAREJA DE DIENE p p + P P P 4

5 9 ENGRANAJE DE DENADO ELIOIDAL. PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA Evolvente βn αn r ilindro base Ángulo de hélice de base αt βt t a αn: Ángulo de presión normal ó real αt: Ángulo de presión transversal ó aparente βt: Ángulo de inclinación transversal ó aparente. βn: Ángulo de inclinación normal ó real. 0 ENGRANAJE DE DENADO ELIOIDAL. PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA uerza tangencial (t) βn αn r uerza radial (r) W ω uerza axial (a) r t t W ωr αt βt t a r mn z cosβt tgβ a t a tgαn r t cosβ t 5

6 ENGRANAJE DE DENADO ELIOIDAL. REPARO DE LA ARGA PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA. NORMALIZAIÓN álculos complicados y difíciles de cuantificar EL DIEÑO Y ÁLULO DE UNA RANMIIÓN POR ENGRANAJE EÁ EANDARIZADO (American Gear Manufacturers Association) I..O. (International tandard Organisation) 6

7 3 PROEO DE RANMIIÓN DE LA ARGA. NORMALIZAIÓN I..O. 4 PUNO DE ENGRANE DEIIVO PARA EL ÁLULO DE LA ENIÓN EN LA BAE DEL DIENE Puntos más desfavorables desde el punto de vista de la tensión Puntos decisivos para el cálculo de la tensión en la base del diente Extremos de la trayectoria del punto de engrane durante el cual la transmisión de la carga la realiza una pareja de dientes en solitario 7

8 5 PUNO DE ENGRANE DEIIVO PARA EL ÁLULO DE LA ENIÓN EN LA BAE DEL DIENE PUNO DE ONAO ÚNIO RUEDA ONDUORA: El Punto D es el último punto del segmento de engrane de carga no compartida RUEDA ONDUIDA: El Punto B es el primer punto del segmento de engrane de carga no compartida 6 ENIONE EN LA BAE DEL DIENE omponente de compresión omponente de flexión ALLO POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE 8

9 7 ALLO POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE MUY DIÍIL DE UANIIAR écnicas experimentales En la zona de la base sometida a tensión de tracción 8 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN I..O. O t Y Y b m A V β α O P P lim Y Y N Y δrel Y Rrel Y x 9

10 9 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN ensión de flexión a m V t b Jm ensión de flexión admisible adm L R eguridad n adm 0 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión a m V t b Jm b: Ancho del diente m: Módulo del engrane t: uerza tangencial transmitida J:actor geométrico. a:actor de aplicación m:actor de distribución de la carga s: actor de tamaño v: actor dinámico 0

11 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión a m V t b Jm J:actor geométrico. a:actor de aplicación POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión a m V t b Jm m:actor de distribución de la carga s: actor de tamaño

12 3 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión a m V t b Jm v: actor dinámico 4 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión admisible adm L R :Resistencia a la flexión L:actor de duración : actor de temperatura R: actor de confiabilidad

13 5 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión admisible adm L R :Resistencia a la flexión L:actor de duración 6 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN álculo de la tensión de flexión admisible adm L R : actor de temperatura R: actor de confiabilidad 3

14 7 POR AIGA EN LA BAE DEL DIENE. NORMALIZAIÓN aso particular: ENGRANAJE ÓNIO I..O. onstrucción de REDGOLD ablas específicas para engranajes cónicos ablas para engranajes rectos 8 ÁLULO DE ENGRANAJE POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO DEL DIENE Posibles causas de fallo: I. luencia superficial II. luencia en la zona de transición de la capa endurecida III. Gripado IV. Picado superficial (enómeno de fatiga superficial) 4

15 9 AIGA UPERIIAL Dos superficies de elementos metálicos en contacto Movimiento relativo entre las dos superficies PIADO O AIGA UPERIIAL Desmoronamiento en la zona de contacto Desprendimiento de material cada vez mayor 30 AIGA UPERIIAL Aparece después de repetidos ciclos de carga muy por debajo de la resistencia de material allo del material por cortadura Origen de la primera microgrieta en la zona de tensión cortante máxima (en el interior de la capa superficial) Propagación de la microgrieta con los sucesivos ciclos de carga Estado tensional de dos sólidos en contacto Modelo de contacto ertziano Estado tensional de dos sólidos en contacto en función de la carga sometida y la geometría 5

16 3 Estado tensional de dos sólidos en contacto a ν ν 4 + l E E π + ρ ρ l π a Modelo de contacto ertziano 3 Distribución de tensiones dentro de la capa superficial de un contacto lineal hertziano τ XZ 0,6 x,y,z Y l π a 3 τ max τ max 0, 67 a τ máx y / X Z y 3 Z 3 y 6

17 33 Propagación con el número de ciclos 34 AIGA UPERIIAL. APLIAIÓN A ENGRANAJE actores que influyen en el picado superficial (Pitting): Presión de ertz Número de ciclos Acabado de la superficie Dureza Lubricación 7

18 8 35 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO I..O. O V A α β u u b r Z Z t E O + X W V R L N lim P Z Z Z Z Z Z P 36 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO ensión de contacto ensión de contacto admisible adm n eguridad I d b p t V m a P R L adm

19 37 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto a m P V t b dp I a:actor de aplicación para esfuerzo de contacto p:oeficiente elástico m:actor de distribución de carga s:actor de tamaño para esfuerzo de contacto :actor de estado o condición de superficie I: actor geométrico para esfuerzo de contacto 38 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto a m P V t b dp I a:actor de aplicación p: oeficiente elástico 9

20 39 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto a m P V t b dp I m:actor de distribución de carga s:actor de tamaño 40 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto a m P V t b dp I :actor de estado I: actor geométrico senα cos α i I m i n + 0

21 4 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto admisible adm L R : Resistencia a la fatiga L: actor de duración : actor de dureza : actor de temperatura R: actor de confiabilidad 4 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto admisible adm L R : Resistencia a la fatiga L: actor de duración

22 43 POR DEERIORO UPERIIAL EN LO LANO álculo de la tensión de contacto admisible : actor de dureza adm L R : actor de temperatura R: actor de confiabilidad