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Páginas: 6 (1442 palabras)
Publicado: 2 de diciembre de 2012
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍAIngeniería MecánicaDISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUIASProfesor: Ing. Raymundo Escamilla SánchezTercer Examen ParcialELABORADO POR: GARCÍA CHÁVEZ OMARHERNÁNDEZ GARCÍA ELOYNAVA CHÁVEZ JOSÉ SILVERIOVALDEZ DÍAZ EFRÉN8 de junio de 2012 |
Ejes ypartes asociadas
1.- The paper rolls in figure 1 are 1,5m x 0,15m ID x 2,5 m long and have a density of 1200 kg/m3. The rolls are transferred from the machine conveyor (not shown) to the forklift truck by the V-linkcage of the off-load station, which is rotated through 90° by an air cylinder. The paper then rolls onto the waiting forks on the truck. The machine makes 120 rolls per hour and run 3shifts. The V-links are rotated by the crank arm and the through a shaft that is 80 mm dia by 3,0 m long. A redesign of V-link rotating mechanism is desired in order to introduce a gearset between the crank arm ant the V-link shaft whit a 3.5:1 ratio. This will reduce the required stroke of the air cylinder by 50% and improve its geometry. Design a suitable spur gear set for this application for a12 year life against surface failure. State all assumptions.
Figure 1.
Solución:
Suposiciones para el problema:
Angulo de presión | Índice de calidad | Relación de engranes |
ϕ=20 | Qg=9 | mg=3.5 |
Velocidad del engrane:
π120 s=0.25 rpm rpm=0.25 ωg=rpmg2π60s
Se propone un paso diametral de 2.5.
Pd=2.5in-1
Se propone un numero de 22 dientes en el engrane.
Np=22
La razón deengranes se determina a partir de la ecuación 11.5b.
Ng=Npmg Ng=77
Calculando el peso del rollo con las dimensiones proporcionadas en el problema tenemos lo siguiente:
Dext=1.5m | Dint=0.15m | | |
ρroll=1200kgm3 lroll=2.5m
Se calcula el volumen del rollo para aplicar la formula ρ=mv
vroll=π4Dext2-Dint2lroll vroll=4.374m3
mroll=vroll*ρroll mroll=5.248×103kg
wroll=mroll*gwroll=5.147 ×104N
Calculando el par de Torsión que el engrane debe transmitir para poder accionar el mecanismo en V:
Tg=wrollDext2 Tg=3.417 ×105lbf in
Tp=Tgmg Tp=9.762 ×104lbf in
Paso circular de la ecuación 11.4b:
PC=πPd PC=0.032m
Paso base medio en el círculo base, se obtiene de la ecuación 11.3
Pb=PCcosϕ Pb=0.013
Los diámetros de paso y los radios de paso del piñón y engranese determinan a partir de la ecuación 11.4 a:
dp=NpPd dp=0.224m
dg=NgPd dg=0.782m
rp=dp2 rp=0.112m
rg=dg2 rg=0.391m
La distancia nominal entre centros del piñón y el engrane (C) es la suma de lo radios de paso:
C=rp+rg C=0.503m
La altura de la cabeza y la altura de la raíz de la tabla 11-1 para un paso fino ya que el Pd<20
Altura de la cabeza | Altura de la raíz |
a=1Pd| b=1.25Pd |
a=0.01m | b=0.013m |
La profundidad total ht es:
ht=a+b ht=0.023m
La longitud (C) es:
C=b-a C=2.54 ×10-3m
El diámetro exterior del engrane y el piñón es el diámetro de paso mas dos alturas de la cabeza:
Dop=dp+2a Dop=0.244m
Dog= dg+2a Dog=0.803m
La razón de contacto de las ecuaciones 11.13ª son:
Z=rp+a2-rp+cosϕ2+rg+a2-rgcosϕ2-Csinϕ
Z=0.022m
Calculando la fuerzatangencial ecuación 11.13a:
Wt=2PdTpNp Wt=9.869 ×104N
Calculando el ancho de la cara F se tomo el valor máximo permitido ya que se hicieron varias iteraciones y se encontró el siguiente como mejor opción
8Pd<F<16Pd
Fc=16Pd
Factor geométrico J para el piñón y el engrane de la tabla 11.9 considerando número de dientes del piñón y el engrane:
Jp=0.353
Jg=0.43
Factor deaplicación de la tabla 11-17 como la maquina impulsora es uniforme
ka=1
Factor de distribución de la tabla 11.16 con el ancho de la cara:
Fc=6.4in
Km=1.7
Factor de dinámico kv de las ecuaciones 11.16 y 11.17 con base en el índice de calidad de engrane supuesto Qv y la velocidad en la línea de paso:
Velocidad de la línea de paso.
Vt=dg2ωg Vt=2.016ftmin
Los factores A y B se...
Ejes ypartes asociadas
1.- The paper rolls in figure 1 are 1,5m x 0,15m ID x 2,5 m long and have a density of 1200 kg/m3. The rolls are transferred from the machine conveyor (not shown) to the forklift truck by the V-linkcage of the off-load station, which is rotated through 90° by an air cylinder. The paper then rolls onto the waiting forks on the truck. The machine makes 120 rolls per hour and run 3shifts. The V-links are rotated by the crank arm and the through a shaft that is 80 mm dia by 3,0 m long. A redesign of V-link rotating mechanism is desired in order to introduce a gearset between the crank arm ant the V-link shaft whit a 3.5:1 ratio. This will reduce the required stroke of the air cylinder by 50% and improve its geometry. Design a suitable spur gear set for this application for a12 year life against surface failure. State all assumptions.
Figure 1.
Solución:
Suposiciones para el problema:
Angulo de presión | Índice de calidad | Relación de engranes |
ϕ=20 | Qg=9 | mg=3.5 |
Velocidad del engrane:
π120 s=0.25 rpm rpm=0.25 ωg=rpmg2π60s
Se propone un paso diametral de 2.5.
Pd=2.5in-1
Se propone un numero de 22 dientes en el engrane.
Np=22
La razón deengranes se determina a partir de la ecuación 11.5b.
Ng=Npmg Ng=77
Calculando el peso del rollo con las dimensiones proporcionadas en el problema tenemos lo siguiente:
Dext=1.5m | Dint=0.15m | | |
ρroll=1200kgm3 lroll=2.5m
Se calcula el volumen del rollo para aplicar la formula ρ=mv
vroll=π4Dext2-Dint2lroll vroll=4.374m3
mroll=vroll*ρroll mroll=5.248×103kg
wroll=mroll*gwroll=5.147 ×104N
Calculando el par de Torsión que el engrane debe transmitir para poder accionar el mecanismo en V:
Tg=wrollDext2 Tg=3.417 ×105lbf in
Tp=Tgmg Tp=9.762 ×104lbf in
Paso circular de la ecuación 11.4b:
PC=πPd PC=0.032m
Paso base medio en el círculo base, se obtiene de la ecuación 11.3
Pb=PCcosϕ Pb=0.013
Los diámetros de paso y los radios de paso del piñón y engranese determinan a partir de la ecuación 11.4 a:
dp=NpPd dp=0.224m
dg=NgPd dg=0.782m
rp=dp2 rp=0.112m
rg=dg2 rg=0.391m
La distancia nominal entre centros del piñón y el engrane (C) es la suma de lo radios de paso:
C=rp+rg C=0.503m
La altura de la cabeza y la altura de la raíz de la tabla 11-1 para un paso fino ya que el Pd<20
Altura de la cabeza | Altura de la raíz |
a=1Pd| b=1.25Pd |
a=0.01m | b=0.013m |
La profundidad total ht es:
ht=a+b ht=0.023m
La longitud (C) es:
C=b-a C=2.54 ×10-3m
El diámetro exterior del engrane y el piñón es el diámetro de paso mas dos alturas de la cabeza:
Dop=dp+2a Dop=0.244m
Dog= dg+2a Dog=0.803m
La razón de contacto de las ecuaciones 11.13ª son:
Z=rp+a2-rp+cosϕ2+rg+a2-rgcosϕ2-Csinϕ
Z=0.022m
Calculando la fuerzatangencial ecuación 11.13a:
Wt=2PdTpNp Wt=9.869 ×104N
Calculando el ancho de la cara F se tomo el valor máximo permitido ya que se hicieron varias iteraciones y se encontró el siguiente como mejor opción
8Pd<F<16Pd
Fc=16Pd
Factor geométrico J para el piñón y el engrane de la tabla 11.9 considerando número de dientes del piñón y el engrane:
Jp=0.353
Jg=0.43
Factor deaplicación de la tabla 11-17 como la maquina impulsora es uniforme
ka=1
Factor de distribución de la tabla 11.16 con el ancho de la cara:
Fc=6.4in
Km=1.7
Factor de dinámico kv de las ecuaciones 11.16 y 11.17 con base en el índice de calidad de engrane supuesto Qv y la velocidad en la línea de paso:
Velocidad de la línea de paso.
Vt=dg2ωg Vt=2.016ftmin
Los factores A y B se...
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