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DISEÑO E INGENIERIA
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16
CAPITULO III
INGENIERÍA DEL PROYECTO
3.1 MODELOS PARA EL BALANCEO
Para determinar qué modelo se tomará para efectuar el balanceo, no es estrictamente
necesario reconocer o identificar qué tipo de desbalance presenta el rotor. De igual
forma, con lo estudiado hasta el momento es evidente que los tipos de desbalances
identificados como par, cuasi -estáticos y dinámicos sólo pueden ser corregidos en al
menos dos secciones transversales "planos" del rotor.
Para más información de modelos para el balanceo véase el anexo A
En la Tabla 3.1, en función de la relación L/D se decide cual es el modelo más
apropiado a ser utilizado para realizar el balanceo
17
Tabla 3.1 Modelos de Balanceo Según Relación del Rotor
3.1.1 BALANCEO EN UN PLANO
El balanceo en un plano se practica sobre rotores que tenga principalmente, una fuerza
rotante que las desequilibra. Esto es, se aplica en aquellos casos en que el centro de
inercia esté apartado del centro de rotación.
En general, es necesario equilibrar rotores en un plano en los siguientes casos:
Rotores con diámetros superiores a 3 veces el ancho, como se indica en
la Figura 3.1
Rotores donde los niveles de vibración sobre los apoyos sean similares
en magnitud, en fase y que reaccionen del mismo frente a la aplicación
de pesos de prueba.
18
Figura 3.1 Balanceo en un plano
Para más información de modelos para el balanceo véase el Apéndice A
3.1.2 BALANCEO EN DOS PLANOS
El balanceo en dos planos se practica sobre rotores que tengan una fuerza rotante más
una cupla que los desequilibra. Esto se aplica en aquellos casos en que el eje de inercia
esté apartado del eje de rotación.
En general, es necesario equilibrar rotores en dos planos en los siguientes casos:
Rotores con diámetros inferiores a 3 veces el ancho del mismo, como se muestra
en la Figura 3.2.
Rotores donde los niveles de vibraciones sobre los apoyos sean diferentes en
magnitud, en fase y que reaccionen de modo diferente frente a la aplicación de
pesos de prueba.
Figura 3.2 Balanceo en dos planos.
3.1.3 GRADO DE CALIDAD SEGÚN ISO 1940
En la Tabla 3.1 se puede ver cuál es el grado de calidad mínimo con el que deben ser
balanceados diferentes tipos de rotores de acuerdo con lo establecido por la norma ISO
1940 (aunque los fabricantes de equipos pudiesen también establecer sus propios
19
límites). Conociendo el grado de calidad se puede calcular el desbalanceamiento
admisible para un tipo de máquina en particular, de acuerdo con las siguientes
expresiones:
G Grado de calidad del balanceamiento [mm/s]
e Desbalanceamiento especifico [mm]
M Masa del rotor [g]
Velocidad de rotación del rotor [rad/s]
TABLA 3.1.3
CALIDAD
DE
BALANCEO
TIPO DE ROTOR
G4000
Cigüeñales de motores (diesel) marítimos de bajas revoluciones,
montados sobre soportes rígidos y con un número de cilindros impar.
G1600
Cigüeñales de motores de dos tiempos montados sobre soportes
rígidos.
G630
Cigüeñales de motores de cuatro tiempos montados sobre soportes
rígidos. Cigüeñales de motores (diesel) marítimos montados sobre
soportes elásticos.
G250
Cigüeñales de motores (diesel) de cuatro cilindros y de alta velocidad,
montados sobre soportes rígidos.
G100
Cigüeñales de motores (diesel) de seis o más cilindros y de alta
velocidad. Cigüeñales de motores de combustión interna (gasolina,
diesel) para carros y ferrocarriles.
G40
Ruedas y llantas de carros. Cigüeñales de motores de cuatro tiempos
de alta velocidad (gasolina, diesel) sobre soportes elásticos y con seis o
más cilindros.
20
G16
Ejes de propelas, ejes de transmisiones cardánicas. Elementos de
máquinas agrícolas. Componentes individuales de motores (gasolina,
diesel) para carros y ferrocarriles. Cigüeñales de motores de seis o más
cilindros bajo requerimientos especiales.
G6.3
Elementos de máquinas procesadoras en general. Engranajes para
turbinas de uso marítimo. Rodillos para máquinas papeleras.
Ventiladores. Rotores de turbinas para la aviación. Impelentes para
bombas. Máquinas herramienta. Rotores de motores eléctricos.
G2.5
Turbinas de gas y de vapor. Rotores rígidos para turbogeneradores.
Discos para computadoras. Turbocompresores. Bombas operadas por
turbinas.
G1
Grabadoras de cinta magnética y tocadiscos convencionales. Máquinas
trituradoras.
G0.4
Discos compactos, brocas, barrenas. Giróscopos.
3.2 DETERMINACIÓN DE LOS PARAMETROS DE DISEÑO
Para el procedimiento del diseño es necesario conocer la capacidad de la maquina a la
cual se ha de realizar el diseño.
Siendo los parámetros comunes que se encuentran de rotores que necesitan ser
balanceados, se dará a conocer la capacidad de la máquina de balanceo dinámico.
DESCRIPCION DIMENSIONES
MAX. PESO DEL ROTOR 2000 KG
MAX. LONGITUD DEL ROTOR 3 METROS
MAX. DIAMETRO DEL ROTOR 1.8 METROS
VELOCIDAD DE BALANCEO 400 RPM
Por las dimensiones de los rotores se diseñara un banco de balanceo dinámico de
soportes rígidos.
3.3 DISEÑO DE CONJUNTO
Partes de la máquina de balanceo dinámico:
SISTEMA DE SOPORTE DE RODAMIENTOS
SISTEMA DE SOPORTES LATERALES
SISTEMA DE SOPORTE FIJO HORIZONTAL
21
SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
3.3.1 DISEÑO DEL SISTEMA DE SOPORTE DE RODAMIENTOS
22
3.3.1.1 CALCULO DE FUERZAS DEBIDO AL PESO DEL EJE
∑ Ecuación 1
Ecuación 2
De la ecuación 1
De ecuaciones 1 y 2 se tiene:
W Peso
Fuerzas en el eje y
Reacciones en los soportes
m masa
g gravedad
23
3.3.1.2 CÁLCULO DE FUERZA DEBIDO AL MOMENTO AL
ROTAR EN SU EJE FIJO Y FUERZA FLEXIONANTE
El momento se calculara con el principio de momento angular alcanzando la velocidad
angular máxima en 10 minutos (para el rotor de peso y diámetro máximo)
Nota: si el rotor es de menor peso y/o de menor diámetro alcanzara la velocidad angular
en un tiempo más corto
Siendo Hi=0 debido a que es cero que se encuentra en reposo y =0;
Por lo tanto resolviendo las ecuaciones
∫
Ecuación 3
Ecuación 4
Ecuación 5
De las ecuaciones 3, 4, 5 se tiene:
( )
H momento angular
I inercia rotacional
24
M momento
r radio del eje
t tiempo
velocidad angular
i subíndice referente a inicial
f subíndice referente a final
Para el cálculo de la fuerza flexionante debido al uso de bandas planas de
transmisión de potencia se calcula de la siguiente manera
Ecuación 6
Ecuación 7
De las ecuaciones 6 y 7 se tiene:
fuerza flexionante
fuerza tangencial
reacción debido a la fuerza flexionante
25
3.3.1.3. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
3.3.1.3.1. CÁLCULO FUERZAS SOBRE LOS
RODAMIENTOS
De Diámetro del eje
Dr Diámetro del rodamiento
Rt Fuerza resultante total
Rta Fuerza resultante en el rodamiento a
Rtb Fuerza resultante en el rodamiento b
L Distancia entre centros de rodamientos
Reacción total en los soportes
∑ ; ∑
| | | | ; | | | |
;
( )
√
3.3.1.3.2. CALCULO PARA LA SELECCIÓN DE
RODAMIENTOS
V=1.2
26
carga equivalente
factor de rotación
factor de duración
factor de velocidad
fuerza resultante
carga dinámica
Se escogerá el siguiente rodamiento
El rodamiento seleccionado por las dimensiones requeridas y verificando que las cargas
estática y dinámica sean mayor a las calculadas.
3.3.1.4. CÁLCULO DE ESTRUCTURA PARA SOPORTE DE
RODAMIENTOS
Partes de la estructura
Eje
Soporte lateral
Soporte fijo
Sistema de nivelación
27
3.3.1.4.1. DISEÑO DE EJE
Fuerza transmitida el eje
28
Esfuerzo debido al momento
Ecuación 8
Ecuación 9
Ecuación 10
Ecuación 11
esfuerzo máximo
esfuerzo nominal
factor de reducción
momento
módulo de sección de un circulo
Para el cálculo se seleccionara el acero AISI 1020 laminado en caliente con resistencia a
la tensión de 379 MPa., y resistencia a la fluencia 207 MPa.
De las ecuaciones 8, 9, 10 y 11 se calcula el diámetro mínimo con un factor de diseño
de 2.5 para el corte A-A’ se tiene:
29
√
1 ;
√
Para la sección b-b’ se tiene:
√
1.2 ;
√
Siendo los diámetros mínimos en la sección A-A’ es 32.71 mm y en la sección B-B’ es
20 mm.
Debido a las dimensiones del rodamiento se tomaran los siguientes diámetros A-A’ 190
mm y B-B’ 40 mm
Esfuerzo debido al corte
Ecuación 11
Ecuación 12
⁄
Ecuación 13
De las ecuaciones 11, 12, 13 se tiene:
30
⁄
3.3.1.4.2. DISEÑO DE SOPORTES LATERALES
Fuerza transmitida al soporte lateral
2865.29 N =2481.41 N ± j 1432.645
31
Ecuación 14
Ecuación 15
Ecuación 16
S módulo de sección de un rectángulo
esfuerzo debido a la tensión
área de un rectángulo
base
altura
De las ecuaciones 8, 10, 14, 15, 16 se
tiene:
47.56 MPa+1.194 MPa Kt=1; N=3
Esfuerzo debido al corte en los soportes 1 y 2
De las ecuaciones 11, 12, 13
⁄ D=30 mm;
34.5 MPa>7.02095 MPa
32
3.3.1.4.3. DISEÑO DE BASE PARA SOPORTES LATERALES
Para la sección A-A’ se realizara un cálculo por columnas
Se tiene las siguientes dimensiones
L= 200 mm
B=140 mm
H= 20 mm
Se tendrá que verificar si la columna es larga o corta
Ecuación 17
33
√
√
Ecuación 18
De la ecuación 17 y 18 se tiene:
√
Ecuación 19
140.496>69.28
Columna corta
relación de esbeltez
relación de esbeltez de transición
K constante que depende del extremo fijo o libre
L longitud de la columna
radio de giro mínimo
longitud de ancho
longitud de base
módulo de elasticidad del material
resistencia a la fluencia del material
área
carga “p” crítica
Para el cálculo de columnas cortas se emplea la fórmula de Euler
[ (
)
]
Ecuación 20
34
Ecuación 21
N=3
166.0539 KN > 4.962 KN
Verificar que la carga será soportada
Para la sección B-B’ se tiene:
Debido a que se encuentra el esfuerzo al corte y el esfuerzo a flexión en el mismo punto
se realizará el análisis por esfuerzos combinados
Para facilidad de cálculo se tomara en cuenta como si fuera un rectángulo
B=140 mm
H= 35 mm
De la ecuación 8, 9, 10, 14 se tiene:
35
De la ecuación 11 y 16 se tiene:
Esfuerzos principales:
Para el cálculo del esfuerzo principal máximo se tiene:
√(
)
Ecuación 22
√(
)
Para el cálculo de esfuerzo principal mínimo se tiene:
√(
)
Ecuación 23
√(
)
Ángulo del elemento principal de esfuerzo:
(
)
Ecuación 24
Para el cálculo del esfuerzo cortante máximo se tiene:
√(
)
Ecuación 25
√(
)
Ángulo del elemento con esfuerzo cortante máximo
(
( )
)
Ecuación 26
36
Por lo tanto se diseñara para el esfuerzo principal máximo
De la ecuación 9 se tiene:
; N=3
3.3.1.4.4 SELECCIÓN DE RODAMIENTO PARA SOPORTE
BASE
Se tendrá una reacción de R=4962.82 N *2=9925.64 N
V=1.2
Se selecciona el siguiente rodamiento:
37
3.3.1.5 CÁLCULO DEL SISTEMA MOVIL TIPO PENDULO
3.3.1.5.1 DISEÑO DE SOPORTE BASE
38
Para el cálculo de inercia se tiene:
Ecuación 27
Ecuación 28
∑ ∑ Ecuación 29
∑
∑ Ecuación 30
∑
∑ Ecuación 31
inercia respecto al eje x de un rectángulo
módulo de sección
distancia del eje neutro a la fibra más alejada
ecuación del teorema de ejes paralelos
distancia al centro de gravedad respecto al eje y
distancia al centro de gravedad respecto al eje x
distancia del eje neutro al centro de gravedad de cada cuerpo
De las ecuaciones 27, 30, 31 se tiene:
39
De ahí se obtiene:
| |
| |
| |
De la ecuación 28 se tiene:
De la ecuación 28 se tiene:
De la ecuación 8, 9, 10 se tiene:
N=3
207MPa>143.2829MPa
3.3.1.5.2. DISEÑO DE SOPORTE BASE TIPO PENDULO
40
Para las columnas se tiene:
Se deberá calcular si la columna es larga o corta
Con las siguientes dimensiones
L= 400 mm
B= 40 mm
H= 40 mm
Ecuación 17
√
√
Ecuación 18
De la ecuación 17 y 18 se tiene:
41
√
Ecuación 19
140.496>57.73
La columna es corta
Para el cálculo se tiene
[ (
)
]
Ecuación 20
Ecuación 21
N=3
58.86 KN > 4.962 KN
Para el cálculo de la base se tiene:
42
De las ecuaciones 27, 28, 29, 30, 31 se tiene:
| |
| |
| |
De las ecuaciones 9 y 10 se tiene:
N=3
207MPa>89.88MPa
43
Selección de rodamiento:
V=1.2
3.3.1.5.3. DISEÑO DE BRAZO Y PASADOR
Dimensiones:
L=250 mm
a= 40 mm
b= 40 mm
Para el cálculo se tiene:
De las ecuaciones 9, 15 y 16
; N=3
315
Para el pasador se tiene esfuerzo al corte:
44
De las ecuaciones 11, 12, 13 se tiene:
Ecuación 11
Ecuación 12
⁄
Ecuación 13
⁄
34.5MPa>15.81 MPa
3.3.1.5.4. DISEÑO DE SOPORTE BASE TIPO PÉNDULO
ESTATICO
45
Para el cálculo del corte A-A’ tipo pórtico se tiene:
Se tiene las siguientes dimensiones
B=80 mm
H=80 mm
De la ecuación 9, 10, 14:
N=3
M=790.201 Nm
B=0.08 m; H=0.08 m
46
Para el corte B-B’ se tiene:
Se analiza como una columna
Se realiza una traslación de fuerza la cual incluirá el momento generado.
Dimensiones
L=350 mm
B=80 mm
H=50 mm
Ecuación 17
√
√
Ecuación 18
De la ecuación 17 y 18 se tiene:
√
Ecuación 19
140.496>48.497
Columna corta
De la ecuación 20 se tiene:
[ (
)
]
A=0.08*0.05=4E-3 m2
P=4969.82 N
47
Para la columna sometida a flexión se tiene:
M=790.201 Nm
B=0.08 m; H=0.05 m
5.488 MPa+23.7 MPa N=5
3.3.2. DISEÑO DEL SISTEMA DE SOPORTES LATERALES
48
3.3.2.1. DISEÑO DEL SISTEMA MOVIL DE SUSPENCIÓN
3.3.2.1.1. DISEÑO DEL TORNILLO DE POTENCIA
Para el cálculo se tiene:
Se diseñará un tornillo de potencia con rosca cuadrada que estará sometida a una
fuerza de:
F = 9925.64 N
Y tendrá las siguientes dimensiones:
L = 50 cm
dr = 4.445 cm
dm = 4.7625 cm
d = 5.08 cm
=0.635 cm
Para el par torsor de subida y bajada se tiene:
Ecuación 32
Ecuación 33
Ecuación 34
49
torque necesario para subir la carga
torque necesario para bajar la carga
ángulo de avance
diámetro medio
avance del tornillo
coeficiente de fricción
diámetro de raíz
diámetro exterior
longitud del tornillo
Se deberá verificar si es autoasegurante:
Ecuación 35
Si cumple
Para el torque debido a la fricción en el cojinete se tiene:
Ecuación 36
debido a que se usara
rodamiento
toque debido a la fricción en el cojinete
diámetro del cojinete
Por lo tanto se tiene:
Ecuación 37
Ecuación 38
Ecuación 37
Ecuación 38
torque total para subir la carga
torque total para bajar la carga
Para el cálculo de la eficiencia se tiene:
Ecuación 39
e eficiencia porcentual
Para el cálculo de los esfuerzos se tiene:
50
Esfuerzo a la carga axial:
Ecuación 40
(
)
Ecuación 41
esfuerzo axial
área al esfuerzo axial
diámetro menor
Esfuerzo cortante debido al par de torsión
Ecuación 42
esfuerzo cortante
Esfuerzo debido al cortante en los filetes:
Ecuación 43
Ecuación 44
;
por ser rosca cuadrada
esfuerzo debido a los cortantes en los filetes
área total de la raíz del filete
coeficiente para rosca cuadrada estándar
paso
cantidad de contacto de los filetes
Esfuerzo debido a la flexión en los filetes:
( ) Ecuación 45
esfuerzo a la flexión
ancho del filete
Esfuerzo debido al aplastamiento:
Ecuación 46
51
Ecuación 47
esfuerzo debido al aplastamiento
área de aplastamiento
Verificamos la resistencia a la fatiga
Por el método de von Mises se obtiene:
Ecuación 48
Ecuación 49
Ecuación 50
Ecuación 51
Ecuación 52
Ecuación 53
( ) Ecuación 54
( ) Ecuación 55
( ) Ecuación 56
( ) Ecuación 57
( ) Ecuación 58
( ) Ecuación 59
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) =2.8
√
Ecuación 60
√
Ecuación 61
Se mantendrá el uso del acero AISI 1020
52
Ecuación 62
; para acero AISI 1020
( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) factor de
concentración de esfuerzos
esfuerzo medio axial
esfuerzo medio alternativo
resistencia a la tensión
resistencia a la fatiga
Por lo tanto podemos calcular la longitud de la tuerca:
Ecuación 63
longitud de la tuerca
coeficiente de tuerca
Se analiza el Tornillo de potencia como a una columna
Dimensiones
L=500 mm
D=50.80 mm
Ecuación 17
Ecuación 18
De la ecuación 17 y 18 se tiene:
√
Ecuación 19
140.496>78.74
53
Columna corta
De la ecuación 20 se tiene:
[ (
)
]
N=3
353.69KN > 29.77KN
3.3.2.1.2. DISEÑO DEL TORNILLO SIN FIN
Para el cálculo se tiene:
Especificaciones:
CORONA TORNILLO SIN FIN
= 24
número de dientes de la corona
diámetro de la corona
paso
velocidad de giro de la corona
numero de dientes del tornillo sinfín
54
diámetro del tornillo sinfín
velocidad de giro del tornillo sinfín
Para el avance y el ángulo de avance se tiene:
Ecuación 63
Ecuación 64
L longitud de avance
ángulo de avance
Se deberá comprobar el diámetro del tornillo
Ecuación 65
Ecuación 66
Si cumple
Ecuación 67
Ecuación 68
Ecuación 69
Los valores estarán en pulgadas por
minuto debido a las condiciones de las
ecuaciones
C distancia entre centros
VR relación de velocidad
velocidad de línea de paso
velocidad de deslizamiento de la corona
Para el cálculo de coeficiente de fricción se tiene:
55
Ecuación 70
coeficiente de fricción
Para el cálculo de las fuerzas se tiene:
( ( ) ( )) Ecuación 71
Ecuación 72
Ecuación 73
Ecuación 74
Angulo de presión transversal
Ángulo de presión normal
Fuerza tangencial sobre la corona
Fuerza axial sobre la corona
Fuerza radial sobre la corona
Para el cálculo de la fuerza de fricción se tiene:
Ecuación 75
Fuerza de fricción
Para el cálculo de la eficiencia se tiene:
Ecuación 76
Ecuación 77
Ecuación 78
Ecuación 79
56
Torque de salida
Potencia de salida
Potencia de perdida
Potencia de entrada
eficiencia
Para el cálculo de los esfuerzos en los dientes se tiene:
Ecuación 80
Ecuación 81
Ecuación 82
Ecuación 83
Y=0.125; F=2.68 cm
Esfuerzo en los dientes de la corona
Carga dinámica en los dientes de la corona
Factor de forma de Lewis
Ancho de cara de la corona
Paso circular normal
Factor de carga dinámica
57
Para el cálculo de durabilidad de la superficie en transmisiones se tiene:
Ecuación 83
(
)
Ecuación 84
; Fe=2.68 cm
Cv=0.6016
Carga nominal tangencial
Factor por materiales
Ancho de cara
Factor de corrección por relación
Factor por velocidad
De los datos obtenidos se considera que es adecuado el uso de acero AISI 1020
laminado en caliente para la fabricación del tornillo sinfín y la corona
3.3.2.1.3. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
Calculo para rodamientos
V=1.2
Se seleccionara el siguiente rodamiento
58
3.3.2.1.4. DISEÑO DE SOPORTE BASE
59
Ecuación 27
Ecuación 28
∑ ∑ Ecuación 29
∑
∑ Ecuación 30
∑
∑ Ecuación 31
60
| |
| |
| |
N=3
207MPa>252.14MPa
3.3.2.1.5. DISEÑO DE COLUMNA BASE
Ecuación 17
Ecuación 18-a
De la ecuación 17 y 18 se tiene:
√
Ecuación 19
140.496>120
61
[ (
)
]
Ecuación 20
Ecuación 21
N=3
55.66 KN > 4.962 KN
3.3.3. DISEÑO DEL SISTEMA DE SOPORTE FIJO HORIZONTAL
62
3.3.3.1. DISEÑO DE SOPORTE BASE
Para el soporte tipo eje se tiene:
Para el cálculo se tiene:
De las ecuaciones 8, 9, 10 se tiene:
D=0.08 m
63
; N=3
Para el soporte fijo se tiene:
B=150 mm ; H= 40 mm
B=150 mm
H= 50 mm
64
61.5 MPa
; N=3
3.3.3.2. DISEÑO DE SISTEMA DE MOVIMIENTO HORIZONTAL
Para el sistema móvil se dará las dimensiones del sistema de transmisión de movimiento
Dimensiones del tornillo de potencia
paso= 0.635 cm Longitud de avance por cada revolución
d = 3.4925 cm Diámetro exterior
dm = 3.175 cm Diámetro medio
dr = 2.8575 cm Diámetro de raíz
Para el cálculo del ángulo de avance se tiene:
Para la longitud de la tuerca se tiene:
Ecuación 63
Nuestra longitud total será 0.08 m
Para las dimensiones del engrane se tiene:
65
VR=1 Relación de velocidad
Paso diametral
N=23 Numero de dientes
F=15 mm Ancho de cara
Diámetro exterior
Diámetro de paso
70.375 mm Diámetro de raíz
Angulo de presión
C= Distancia entre centros
Para las dimensiones de la polea se tiene:
Para los datos de la correa se tiene:
Correa V-belt DIN 2215 10x1250
b=10 mm ancho
h=6 mm alto
Ld=1272 mm Longitud de referencia
Le=1287.699 mm Longitud externa
Li=1250 mm Longitud interna
Dmin=50 mm Diámetro mínimo de la polea
Para los datos de la primera polea se tiene:
Diámetro de polea
B= 16 mm Ancho de la polea
Angulo de contacto
Para los datos de la segunda polea se tiene:
Diámetro de polea
B= 16 mm Ancho de la polea
Angulo de contacto
C=476.294 mm Distancia entre centros
VR=3 Relación de velocidad
Para los datos de tornillo sin fin se tiene:
Para el engrane tipo gusano se tiene:
N=3 Número de dientes
Lw = 60 mm Longitud del engrane
66
Diámetro exterior
Diámetro de paso
28.28 mm Diámetro de raíz
Ángulo de contacto
Ángulo de hélice
modulo
Para el engrane el engrane helicoidal se tiene:
N=15 Número de dientes
Lw = 25 mm Longitud del engrane
Diámetro exterior
Diámetro de paso
38.08 mm Diámetro de raíz
Distancia entre centros
VR=5 Relación de velocidad
Para el avance longitudinal por revolución se tiene:
N número de dientes
D diámetro
P paso
avance longitudinal
El avance longitudinal será 0.375 cm por cada revolución del volante
3.3.4. DISEÑO DEL SISTEMA DE ACCIONAMIENTO
67
3.3.4.1. SELECCIÓN DE BANDA DE TRANSMISION DE
POTENCIA
Fuerza de tensión al cual va a estar sometido la correa
K=2.7 para un ángulo de
abrazado de 120 deg
El ancho mínimo es de 22 mm
Por lo tanto se escoge un ancho de 50 mm
Se selecciona la correa sin fin de la serie E con código GG 1SE-18 verde
3.3.4.2. SELECCIÓN DE MOTOR
Debido a que la potencia necesaria para mover el eje será la misma que la potencia
mínima requerida del motor entonces se tiene:
( ) ( ) ( )
P=113.097*41.89=4.76 KW
Perdidas de energía debido a los rendimientos de transmisión
Rendimiento de transmisión flexible
Rendimiento de polea libre
Para el rendimiento por la altura se tiene:
68
Altura
(m.s.n.m.)
Temperatura de operación
(C°)
Factor de corrección
2810 25 0.86
Por lo tanto se tiene:
Por lo tanto se escoge el siguiente motor
69
3.3.4.3. SELECCIÓN DE SISTEMA DE PROTECCIÓN
Con los datos del catálogo WEG de motores se tiene las corrientes nominales y voltaje
de trabajo por lo tanto se selecciona el siguiente seccionador y relé
Seccionador S-18CX
Y un relé de sobre intensidad aconsejado por el catálogo de MITSUBISHI ELECTRIC
TH-N18KPCX
70
3.3.4.4. SELECCIÓN DE VARIADOR DE FRECUENCIA
Para le selección se usara el catálogo de ABB ACS550-01-023-4
R2
Que tiene las siguientes especificaciones
Que tendrá las dimensiones de
71
:
3.3.5. SELECCIÓN DEL SISTEMA DE ADQUISICIÓN DE DATOS
Para la recolección de datos de las vibraciones mecánicas y la
velocidad de rotación del rotor se tendrá el siguiente equipo:
Que tiene las siguientes características:
Indicación de la rotación
Nivel general de la vibración NBR 10082 (mm / s RMS)
Sobre (Gp-P)
72
Indicación de la amplitud de la vibración causada por el
desequilibrio
Perfeccionamiento de equilibrio
Indicación de la fase de la vibración
Fondo de escala para la medición de la amplitud:
Hasta 200 mm / s RMS
Rango de velocidad: hasta 20.000 RPM
Acelerómetro con amplificador interno
Estuche para el transporte fácil
4kg Peso (caso completo)
el equipo es capaz de tomar las mediciones en los dos planos y determinar el desbalance
en el rotor mediante el uso del método de coeficientes de influencia
3.4 GUIA PARA EL USO Y MANEJO DE LA MAQUINA DE
BALANCEO DINÁMICO
3.4.1 GUIA PARA EL MONTAJE
Para el montaje observar los siguientes pasos:
Montar el sistema de soporte fijo horizontal.
Verificar el nivel alineación con el piso para que este se encuentre
horizontalmente.
Ensamblar el sistema de accionamiento.
Ensamblar los soportes laterales.
Ensamblar el sistema de accionamiento con los soportes horizontales.
Ensamblar los soportes laterales con los soportes horizontales.
Verificar la alineación de los soportes horizontales.
Verificar la alineación del sistema de accionamiento del motor y las
poleas libres.
Fijar mediante el sistema de sujeción que compone de tornillos y placas
que se ajustan en el piso.
Conectar a una red trifásica el sistema de accionamiento.
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3.4.2 GUIA PARA EL BALANCEO
Para el balanceo de rotores se tendrá que seguir los siguientes pasos:
Ajustar a una distancia entre los soportes laterales que sea la
requerida para el rotor
Nivelar la altura de los soportes laterales para el asentamiento del
rotor
Mediante el uso de una grúa u otro equipo para poder levantar
objetos pesados asentar el rotor en los rodamientos de los
soportes laterales
Ajustar la correa plana de transmisión de potencia con las poleas
libres para transmitir el movimiento del motor al eje
Regular la velocidad de trabajo mediante el uso del variador de
frecuencia
Montar el equipo para tomar datos en cada uno de los planos
Revisar los datos mediante el uso del el software NK 600
Seguir los pasos requeridos para el balanceo dinámico de la pieza
Verificar resultados
Para más información de la Guía Para el Balanceo véase el anexo B
