Foros de SóloIngeniería

- 30 Ene 2008, 17:58 #48610

Hola a todos, tengo unas dudillas sobre cómo continuar con mi diseño y me preguntaba a ver si alguien podría echarme una manilla. La máquina que estoy diseñando es como la de la imagen:


La máquina consiste en un sistema biela-manivela. Tengo que diseñar también una caja de cambios de 2 velocidades para ésta pero eso de momento no es problema ya que tengo un modelo por el cual basarme.

Mi cuestión de momento es que necesito saber la fuerza de corte Fc necesaria en la hoja de la sierra para conocer el par requerido a la entrada (manivela) y de esta forma calcular la caja de cambios (dientes y esas cosas) y el motor que necesite para mover la máquina y que corte sin que se quede parada. Sin alguien me puede guiar se lo agradecería.

Gracias de antemano

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- 30 Ene 2008, 18:08 #48616

¿En la asignatura de tecnologia mecanica de la escuela de ingenieria de Las Nubes no dais mecanizados por arranque de viruta?

Si la respuesta es no , puedes echar una hojeada a cualquier libro de tecnología mecánica. No es dificil y la base matemática necesaria no creo que te plantee ningún problema.

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"La vida inteligente en la Tierra es un evento que todavía está por llegar" (Stephen Hawking)

- 30 Ene 2008, 21:40 #48710

¿No tenías una máquina un pelín más moderna?, Pero si esa es de paleolítico superior.

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- 30 Ene 2008, 22:03 #48720

¿Va con carbón?

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"La suerte es el lugar donde la preparación se une con la oportunidad" (Cuantas más áreas de conocimiento cubra un técnico, mejor podrá aprovechar las oportunidades que se le presenten)

- 11 Feb 2008, 10:36 #51218

¿cómo va el tema de la sierra?. Has encontrado ya datos sobre esfuerzos de serrado. Mírate el Guerlin, ahí viene todo lo que necesitas sobre mecanizado.

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- 11 Feb 2008, 17:42 #51326

He encontrado cómo se calcula la fuerza de corte que proporciona la sierra.
Sólo depende del peso que se ejerza sobre la pieza a cortar y de ahí, junto con el ángulo que tiene la hoja de sierra calculas dicha fuerza de corte. Una vez con eso calculas los esfuerzos estáticos en todas las barras y predimensionas.
Hecho esto has de calcular los esfuerzos de inercia. Para ello elijes un valor para el peso que actúa sobre la sierra y para el peso de las demás barras. Se calculan los esfuerzos y pares de inercia, que junto con los esfuerzos estáticos obtienes unos esfuerzos definitivos en las barras y así el par mínimo necesario en la barra de entrada para que la sierra no se quede parada. Ahora estaríamos en condiciones de realizar un dimensionado definitivo.
Todo esto ya lo he calculado junto con el análisis de posición, velocidad y aceleraciones del mecanismo. Ahora sólo me queda el diseño de la transmisión (que será por engranajes) y de la caja de cambios, dimensionado de ejes a partir de los esfuerzos obtenidos, y por último elección de rodamientos.
La transmisión es una rueda y un piñón, de los cuales conozco los siguientes datos: Rueda, conozco velocidad, fuerza tangencial y diámetro. Piñón, no conozco nada, así que algún dato tendré que suponer. Me podíais echar una manilla en este último paso de la transmisión, creo que es muy fácil pero no sé qué dato suponer para el piñón.
La caja de cambios consta de 2 pares de engranajes y se hará igual que la transmisión Rueda-Piñón que acabo de comentar.

Muchas gracias

P.D.: Ya sé que la sierra es del jurásico, es más o menos como el profesor, pero es un proyecto de cátedra y lo propone él....., y como yo quiero acabar la carrera de una vez pues no me complico en pensar otra cosa para hacer. Otra cosa, al ser una máquina muy antigua hay poca información acerca de éstas en los libros.

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- 11 Feb 2008, 18:11 #51332

Con el Mecanizado de Alta Velocidad que tenemos hoy día...

Suerte en tu PFC y gracias por responder.

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"La suerte es el lugar donde la preparación se une con la oportunidad" (Cuantas más áreas de conocimiento cubra un técnico, mejor podrá aprovechar las oportunidades que se le presenten)

- 12 Feb 2008, 08:33 #51443

Todo esto ya lo he calculado junto con el análisis de posición, velocidad y aceleraciones del mecanismo. Ahora sólo me queda el diseño de la transmisión (que será por engranajes) y de la caja de cambios, dimensionado de ejes a partir de los esfuerzos obtenidos, y por último elección de rodamientos.
La transmisión es una rueda y un piñón, de los cuales conozco los siguientes datos: Rueda, conozco velocidad, fuerza tangencial y diámetro. Piñón, no conozco nada, así que algún dato tendré que suponer. Me podíais echar una manilla en este último paso de la transmisión, creo que es muy fácil pero no sé qué dato suponer para el piñón.
La caja de cambios consta de 2 pares de engranajes y se hará igual que la transmisión Rueda-Piñón que acabo de comentar.

Entonces ya tienes media transmisiópn hecha. ¿Cómo sabes el diámetro de la rueda? Supongo que conocerás una aproximación, no el diámetro exacto.

A partir de aquí es todo relativamente sencillo, aunque depende de lo que quieras llegar a complicarte (supongo que el mínimo posible). Conociendo el diámetro aproximado y la fuerza tangencial conoces el par que tiene que realizar la rueda. Como los motores de estas máquinas suelen ser de 1500 r.p.m. (en la de la imagen casi seguro), tienes la velocidad del piñón. Teniendo velocidad de piñón y rueda tienes ya la relación de transmisión (chupado, por ahora). Ya sólo tienes que calcular los engranajes y todo hecho.

Para el cálculo del dentado, busca un número de dientes cómodo para el piñón (rondando los 20 - 21 dientes) y con eso obtendrás un módulo aproximado. Redondea el módulo a uno normalizado y pon el número de dientes que te salga para el piñón, y el correspondiente para la rueda (para corregir el desajuste en diámetro de la rueda siempre puedes ajustarlo haciendo un desplazamiento de fresa). Siempre es mejor quedarte un poco por debajo en diámetro (usar un módulo un poco más pequeño) porque el desplazamiento tendrá que ser entonces positivo y la resistencia sube. Calculas entonces la resistencia del engranaje, ajustas espesor y ya está hecho. Intenta evitar los helicoidales, aguantan más, pero te pueden dar muchos problemas en los rodamientos.

Si tienes alguna duda, no dudes en preguntar.

Un saludo.

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- 12 Feb 2008, 15:25 #51620

Te explico, el diámetro de la rueda lo conozco porque lo he impuesto yo, pero no pasa nada si varía un poco. El esquema de lo que quiero calcular es el siguiente:



La caja de cambios es de 2 velocidades, y tengo que calcular los 2 pares de engranajes del interior.

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- 12 Feb 2008, 15:29 #51621

Bien, si tienes alguna pregunta, no dudes en hacerla.

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- 15 Feb 2008, 18:35 #52857

Tengo muchas dudas...

El caso que calculando el engranaje por cinemática, es decir, teniendo en cuenta la rel. de transmisión, velocidades de piñón y rueda, poniendo un número de dientes al piñón (20) obtengo medidas razonables.
Si lo calculo por la fórmula de Lewis me sale un módulo la mitad que el calculado por el método anterior. Resulta que el diámetro de la rueda no lo puedo cambiar porque tendría que cambiar todo el proyecto entero. Lo peor de todo es que me sale un módulo ridículo m=3,5 mm, que me da una altura del diente de 7,7 mm, y si no puedo cambiar el diámetro de la rueda me salen 200 dientes....para un diámetro de 700 mm???? No sé si son valores normales. El caso que en la fórmula de Lewis aparece el término de Fuerza Tangencial que lo he metido de esta forma Ft= (2*Mmáx)/(m*Z) y he dado el valor de Z=100 que es el que me había calculado por el método cinemático para la rueda, y ahora no sé si tengo que recalcular algo o qué tengo que hacer.
Luego tendría que comprobar la Fatiga Superficial de Herzt pero primero necesito calcular eso.
Echadme una manilla please. Son tres pares de engranajes, supongo que sabiendo hacer el primero los otros son iguales.

Muchísimas gracias

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- 16 Feb 2008, 16:02 #52971

La orientación de la fórmula de Lewis es eso, una orientación. De todas formas, el módulo que te sale no tiene nada de ridículo, el que si lo es un poco es el que te sale a ti con 20 dientes en el piñón. No recuerdo haber visto nunca un módulo de 7 en ese tipo de máquina (que es más o menos el que te saldrá con 100 dientes), lo que sí es verdad es que el número de dientes es quizás demasiado alto. En vista de los resultados obtenidos, no te centres entonces en tener tan pocos dientes en el piñón, y vete a un módulo intermedio. Siempre que tengas más de 20 dientes será correcto. Muévete por un módulo de 4 ó 5 y comienza el cálculo desde ahí. A partir de entonces, no te preocupes tanto de las fómulas para orientar y sigue adelante con el cálculo como si tus hipótesis de partida fuesen correctas ( si no lo son, lo comprobarás más tarde).

El procedimiento será, más o menos, el siguiente:

Empieza con el módulo de 4. Calculas el número de dientes para piñón y rueda (mejor con un avance de fresa de 0,5 aproximadamente, que te dará más resistencia). Con esos datos ya tendrás definidas todas las características geométricas (excepto el espesor de rueda, que lo dejarás para más adelante) y calculas entonces las cargas dinámicas.

Para la Fuerza tangencial, lo más fácil es dividir el momento máximo entre el radio primitivo de funcionamiento, pues el momento más desfavorable, que es el que te interesa, es cuando engrana el diente en este punto (entre otras cosas porque será donde el coeficiente de engrane es menor, 1 para los rectos). Caculas también ahora el espesor del diente, cogiendo el mínimo posible de las recomendaciones.

A partir de ahí compruebas resistencia a presión de Hertz y a fatiga. Si no cumple, aumenta el espesor hasta el máximo según recomendaciones (con mayor espesor que ese no conseguirás más resistencia, sino que, curiosamente, disminuirá). Si tampoco cumple, aumenta ligeramente el desplazamiento en piñón y rueda (hay que rehacer todo el cálculo) y si ni aún así lo cumple, aumenta ligeramente el módulo. Es un proceso muy largo y pesado, pero no hay otra. Si quieres, mándame los datos que tienes y te puedo dar alguna orientación.

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- 17 Feb 2008, 14:36 #53056

Voy a hacerme una tabla de excel con todas las fórmulas para poder ahorrarme trabajo. De todas formas te digo lo que tengo de partida:

Rueda: Diámetro 700 mm, 2 velocidades (w2=4 rad/seg, w2=6 rad/seg), utilizaré el momento máximo para dimensionar que corresponde a w2=6 rad/seg que vale Mmáx=1438,72 N·m, Rel. Transmisión=5

Más o menos esos serían los datos de partida, si se te ocurre que falte alguno dímelo y lo miro.

Gracias

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- 17 Feb 2008, 15:54 #53065

Con un módulo de 4 tienes más que suficiente (un primer cálculo me da una resistencia de más de 2000 N·m). Un módulo de 3 supondría ya demasiados dientes en la rueda y no estoy seguro de que aguante. Ten cuidado con la relación de transmisión. Nunca debe ser 5, sino algo aproximado. Si tienes una relación que es un número entero tendrás problemas en el futuro.

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