CASO DE ESTUDIO N 11. Metodología de selección de correas en V

Transcripción

1 CAPITULO 6 PROYECTO E ELEMENTOS E TRANSMISIÓN FLEXIBLES CASO E ESTUIO N 11 Metodología de selección de correas en V

2 1. Introducción Las correas en V son los dispositivos de transmisión flexibles más utilizados en las aplicaciones ingenieriles. La selección de este tipo de dispositivos está fuertemente ligada a la metodología que propone un fabricante específico. En este caso de Estudie se empleará la metodología propuesta por la empresa Roflex.. Protocolo de selección Para la transmisión de torque de una máquina motriz a una máquina conducida, existen al menos tres métodos muy utilizados: Transmisión con engranajes, correas flexibles de caucho reforzado y cadenas de rodillos. ependiendo de la potencia, posición de los ejes, relación de transmisión, sincronía, distancia entre ejes y costo; se seleccionará el método a utilizar. Los siguientes pasos serán útiles para la selección de una transmisión utilizando correas en V y poleas acanaladas para conectar dos ejes. En primera instancia se requieren los siguientes datos: Potencia requerida en la máquina conducida: N [HP] Tipo de máquina motora y máquina conducida Velocidad de la máquina motora: n 1 [rpm] Velocidad de la máquina conducida: n [rpm] istancia tentativa entre ejes: c d 1) eterminación de la relación de trasmisión Se obtiene la relación de transmisión entre ejes "i", definida como la razón entre las velocidades del eje conducido dividido por la velocidad del eje conductor. Con lo cual se puede escribir y emplear alguna de las siguientes expresiones n i n 1 i siendo y p los diámetros primitivos correspondientes a las poleas montadas en el eje conductor y el eje conducido, respectivamente. p ) eterminación de la Potencia de Cálculo ebido a que las máquinas conducidas tienen formas particulares de funcionamiento, se deben prevenir fallas debidas a los golpes, vibraciones o estiramientos. e forma similar, las máquinas motoras tienen formas particulares de funcionamiento, algunas son más suaves que otras, o tienen un impulso inicial o un giro a tirones. Estas situaciones se consideran a través de un factor de servicio (C 1 ) que aumenta la potencia a transmitir para obtener la potencia de diseño que considera las características de la máquina y el motor utilizado. En la Tabla I, se

3 puede hallar el motor utilizado y la máquina que más se asemeja a su diseño. Se obtiene así el factor C 1, el cual se multiplica por la potencia a transmitir, para obtener la potencia de diseño, es decir: Factor de servicio - Agitadores de líquidos - Ventiladores pequeños y medianos - Bombas centrífugas - Punzonadoras - Mezcladoras pequeñas y medianas - Generadores - Compresores de tornillo - Cizallas - Prensas - Máquinas de imprenta - Cribas vibratorias - Elevadores - Compresores de pistones - Maquinaria de lavanderías - Bombas de pistones -Ventiladores grandes - Maquinaria textil - Máquinas herramientas - Malacates y guinches - Molinos - Transportadora sinfin N C1N Motores eléctricos e CA monofásicos Asincrónicos Jaula de ardilla de par normal e CC bobinado shunt Motores a gas Motores de combustión interna policilíndricas Motores eléctricos: e CA con par de gran potencia e rotor bobinado y anillos rozantes e CC bobinado compound Motores monocilíndricos Ejes de transmisión Tomas de fuerza con embrague 1,0 a 1, 1,1 a 1,3 1,1 a 1,3 1, a 1,4 1, a 1,4 1,4 a 1,6 1,3 a 1,5 1,5 a 1,8 Tabla I. Coeficiente de corrección de potencia de iseño 3) eterminación de la Sección más apropiada para la aplicación Con la potencia de diseño N y la velocidad del eje más rápido (por lo general el eje conductor que contiene la polea más pequeña) se determina en el gráfico de la Figura 1, donde se aprecian las 5 secciones más típicas de las correas en V. Cada sección aparece como una zona de un color particular. Con los datos ya indicados se observa en que zona se encuentra. Esto determina la sección de correa que se recomienda usar. Por ejemplo: para el eje rápido girando a 1500 rpm y una potencia de diseño de 3,5 HP, se recomienda usar correas de sección A.

4 Figura 1. Gráfico para la selección de la sección de correa. 4) Identificación de la correa y polea a utilizar Conociendo la relación de transmisión se puede utilizar un diámetro mínimo sugerido por el fabricante para cada sección característica de correa, según se ve en la siguiente Figura. Obtenido el diámetro mínimo (usualmente en concordancia con una reducción) y con la relación de transmisión se obtiene el otro diámetro. i p Sección A B C E iámetro primitivo mínimo [mm] Figura. Tabla para la selección del mínimo diámetro de polea. Luego la longitud necesaria de correa será p L. cd p 4. cd Conociendo la longitud y la sección utilizada, se consulta la Tabla II, que da la identificación de la correa adecuada. Esta identificación está vinculada a una letra y un número, la letra indica el tamaño de la sección transversal de la correa (A, B, C,, E) y el número representa el largo de la correa (que más se aproxima al valor L calculado). ebido a que la correa

5 seleccionada tenga un largo diferente del valor calculado se debe ajustar la distancia entre centros c d acercado o alejando los ejes. Nº Perfil A ( 13 x 8 ) LONGITUES PRIMITIVAS E LAS CORREAS [mm] Perfil B ( 17 x 10,5 ) Perfil C ( x 13.5 ) Perfil ( 3 x 19 ) Perfil E ( 40 x 5 ) Tabla II. Longitud y tipo de correa

6 5) eterminación de la potencia transmitida por una correa Conociendo la velocidad del eje rápido, la relación de transmisión "i" y la sección usada, se consulta alguna de las Tablas IIIA a IIIE, correspondientes a la sección de correa utilizada. Se obtiene de ella la potencia que puede conducir una sola correa N O, este valor se comparará con la potencia de diseño para calcular cuántas correas serán necesarias en su transmisión. Para realizar el cálculo final se necesitan dos factores de corrección. El primero es el factor C que considera la longitud de la correa. Se obtiene de una tabla pequeña ubicada en la parte baja de la correspondiente a cada sección, se ingresa a ella por el número de correa o por la longitud. 6) eterminación de la cantidad total de correas necesarias El último factor de corrección C 3 considera el arco de contacto entre la correa y las poleas que en definitiva limita la capacidad de transmisión ya que este es un sistema que trabaja por roce. Con los valores de y p se consulta la Tabla IV y se obtiene C 3. ( p - )/c d Arco de contacto 180º 174º 169º 163º 157º 151º 145º 139º 133º 17º 10º 113º 106º 99º 91º Factor de corrección Tabla IV. Factores de corrección para el ángulo de abrace La cantidad final de correas se calcula de la siguiente manera Z 1 adoptándose el entero superior N O N. C. C 3 N. C N. C. C O 3 7) Conclusión En consecuencia luego de seguir los pasos 1) a 6) se obtiene como resultado la siguiente información: - Identificación (Número y tipo) de correa a utilizar - Cantidad de correas a utilizar - istancia definitiva entre ejes (Téngase presente que hay contemplar la holgura suficiente para el montaje de la correa) - iámetros de las dos poleas.

7 iámetro polea chica Relación de velocidad SECCION A (13x8) RPM E LA POLEA PEQUEÑA mm pulg 1 : i <= >= >= >= >= >= >= CORREA No Longitud correa mm Factor de corrección C Tabla IIIA. Factor de corrección C y potencia por correa para la sección A

8 iámetro polea chica Relación de velocidad SECCION B (17x10,5) RPM E LA POLEA PEQUEÑA mm pulg 1 : i >= >= >= >= >= >= >= >= CORREA No Longitud correa mm Factor de corrección C Tabla IIIB. Factor de corrección C y potencia por correa para la sección B

9 iámetro polea chica Relación de velocidad SECCION C (x13,5) RPM E LA POLEA PEQUEÑA mm pulg 1 : i >= >= >= >= >= >= >= >= CORREA No Longitud correa mm Factor de corrección C Tabla IIIC. Factor de corrección C y potencia por correa para la sección C

10 iámetro polea chica Relación de velocidad SECCION (3x19) RPM E LA POLEA PEQUEÑA mm pulg 1 : i >= >= >= >= >= >= >= >= ,1, CORREA No Longitud correa mm Factor de corrección C Tabla III. Factor de corrección C y potencia por correa para la sección

11 iámetro polea chica Relación de velocidad SECCION E (40x5) RPM E LA POLEA PEQUEÑA mm pulg 1 : i >= >= >= >= >= >= >= >= CORREA No Longitud correa mm Factor de corrección C Tabla IIIE. Factor de corrección C y potencia por correa para la sección E

12 3. Ejemplo Práctico Se desea seleccionar correas en V para una transmisión de las siguientes características: potencia a trasmitir N (HP)= 3.5 velocidad en el árbol conductor: n 1 (rpm) = 1440 velocidad en el árbol conducido: n (rpm) = 800 Forma de transmisión de Potencia y aplicación: Motor CA con par de gran potencia para Máquina Herramienta. istancia entre centros de 700 mm 1) La relación de transmisión Se obtiene con las velocidades y es: n 800 i n i p ) eterminación de la Potencia de Cálculo El coeficiente C 1 = 1.4 de acuerdo con la Tabla I. Luego N 1. C N 1. 4* HP 3) eterminación de la Sección más apropiada para la aplicación Entrando en la Figura 1, con n 1 =1440 RPM y N =4.9 HP se obtiene la Sección A. 4) Identificación de la correa y polea a utilizar e la Figura sale el diámetro primitivo sugerido para la polea del eje motor correspoendiente a la Sección A y es = 63 mm. con esto y la relación de transmisión se puede calcular el otro diámetro de la polea es decir: i p La longitud de la Correa será: p i 63mm mm p L. cd p 1678mm 4. cd con este valor de L y la Sección A se busca en la Tabla II la identificación de la correa, que corresponde a una Correa N 64 Sección A. Esta correa tiene una longitud L = 1656 mm. En consecuencia la distancia definitiva entre centros se despeja de la ecuación anterior, obteniendo: c d c d 4 p L p 8 0

13 La solución de esta ecuación da c d mm689mm la otra raíz se desecha por ser impráctica (valor muy pequeño e inconsistente con los datos). 5) eterminación de la potencia transmitida por una correa En la Tabla IIIA se obtiene N O = 0.68 HP y C = ) eterminación de la cantidad total de correas necesarias e la Tabla IV con ( p - )/c d = se obtiene C 3 =0.99. En consecuencia la cantidad de correas a emplear será: N N. C1 4. 9HP Z N. C. C N. C. C 0. 68HP* 0. 99* O 3 O 3 Hacen falta 8 Correa N 64 Sección A paralelas ubicadas a una distancia entre centros de 689 mm 4. Bibliografía [1] B.J. Hamrock, B. Jacobson y S.R. Schmid, Elementos de Máquinas, McGraw Hill 000 [] J.E. Shigley y C.R. Mischke, iseño en Ingeniería Mecánica, McGraw Hill 00. [3] R.L. Norton, iseño de maquinaria, McGraw Hill 000. [4] Catalogo de Selección de correas Trapezoidales Roflex.