Unidad III
TRANSMISIÓN POR FAJAS
Dr. Ing. Ing. Carlos Valdez Salazar
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PhD. CVS
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OBJETIVO GENERAL
• Evaluar, diseñar, seleccionar y utilizar adecuadamente diversos elementos de máquinas que se encuentran integrados en diversos sistemas mecánicos y máquinas.
OBJETIVOS • Reconocer la función de los elementos de (fajas y poleas) y ESPECIFICOS transmisión seleccionarlos para sus adec adecua uada das s en máqu máquin inas as..
aplicaciones
• Analizar las cargas y esfuerzos a los que son sometidos por los diversos sistemas de soporte y de transmisión en los que form forman an part parte e Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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RESULTADOS ESPERADOS
Los estudiantes conocen los tipos de poleas y fajas distribuidoras y de transmisión existentes en el mercado comercial.
Comprenden y desarrollan la selección de correas de transmisión y sus respectivas poleas
Desarrollan analíticamente problemas tipo. PhD. CVS
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CONTENIDOS A TRATAR
Teoría de sistemas de transmisión.
Selección de correas de transmisión. t ransmisión.
Selección de poleas.
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DEFINICIONES BÁSICAS POLEA (Del fr. poulie) 1. Mecanismo que consiste en una rueda giratoria de borde acanalado, por el que se desliza una cuerda o cadena, y que sirve para mover o levantar cosas pesadas. 2. Rueda metálica de llanta plana que se usa en las transmisiones por correas.
a) POLEA SIMPLE: Polea que funciona sola e independiente. b) POLEA COMBINADA: Polea que forma parte de un sistema de poleas. Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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DEFINICIONES BÁSICAS c) POLEA LOCA: Polea que gira libremente sobre su eje. d) POLEA FIJA: Polea que no muda de sitio, y en este caso la resistencia se halla en un extremo de la cuerda.
e) POLEA MOVIBLE: Polea que cambia de sitio bajando y subiendo, y entonces un extremo de la cuerda está asegurado a un punto fijo, y la resistencia se sujeta a la armadura de la misma polea. Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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DEFINICIONES BÁSICAS CORREA (Del lat. corrigia.) Tira de cuero u otro material que sirve para atar, ceñir o colgar .
a) CORREA DE TRANSMISIÓN Correa que, unida en sus extremos, sirve, en las máquinas, para transmitir el movimiento rotativo de una rueda o polea a otra.
b) CORREA DE DISTRIBUCIÓN Mec. Correa que une el cigüeñal con el árbol de levas para sincronizar sus movimientos Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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TRANSMISIÓN POR FAJAS
Compuesta por una o mas fajas
Algunas
fajas tienen una longitud determinada (catálogos)
Tiene dos poleas (motriz y conducida)
Utilizan rozamiento: entre superficies en contacto de faja y poleas
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VENTAJAS 1. Marcha casi silenciosa. 2. Buena absorción y amortiguación de choques. 3. Disposición sencilla, sin cárter ni lubricación. 4. Múltiples posibilidades de instalación para diferentes aplicaciones. 5. Desacoplamiento sencillo. 6. Bajo costo. 7. Variación sencilla de la relación de transmisión. Esto se logra en Fajas planas con poleas escalonadas y en Fajas trapeciales con poleas cónicas, que permiten variar el diámetro efectivo de las poleas. 8. Posibilidad de trabajar a altas velocidades de rotación. Cadena Faja
menor velocidad > potencia mayor velocidad < potencia
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DESVENTAJAS 1. Grandes dimensiones exteriores. 2. Inevitabilidad del deslizamiento elástico de la faja. 3. Grandes fuerzas sobre los árboles y apoyos debido a que la tensión total en ambos ramales de la faja es considerablemente mayor que la fuerza circunferencial a transmitir. 4. Variación del coeficiente de rozamiento a causa del polvo, suciedad, aceite o humedad. 5. Pequeña duración de las Fajas en transmisiones muy rápidas.
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CLASIFICACIÓN DE LAS FAJAS 1. Según la sección transversal de la faja • • • • •
Fajas redondas. Fajas planas. Fajas trapeciales. Fajas multi V. Fajas dentadas.
2. Según el empalme de los extremos • • • •
Fajas engrapadas. Fajas pegadas. Fajas cosidas. Fajas sinfín. Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE CORREAS
Correas redondas • Sección transversal redondas definidas por su diámetro d • Actualmente poco usadas
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CARACTERISTICAS DE LOS PRINCIPALES TIPOS DE CORREAS
Correas planas • Sección transversal rectangular definidas por su ancho b y su espesor h • En la zona de empalme la resistencia puede disminuir hasta 85% • Actualmente son construidos de caucho y poliamidas (antes de cuero, lana, algodón). Existen correas planas metálicas semejantes a laminas metálicas.
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Fajas trapezoidales
Sección transversal de correas trapezoidales
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COEFICIENTES DE FRICCION
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FAJAS DE TRANSMISIÓN
a = distancia entre centros de las poleas d1 = diámetro primitivo de la polea menor d2 = diámetro primitivo de la polea mayor α1= ángulo de contacto en la polea menor = ángulo de contacto en la polea mayor
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ANGULO DE CONTACTO
1
2
Angulo de contacto de polea 1
Angulo de contacto de polea 2
d sen
2
180 2
d
2 1 2.a
d
1
180 2
sen
d
1( 2 1) 2.a
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FUERZAS EN LA TRANSMISIÓN POR FAJAS Y POLEAS
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TRANSMISIÓN DE POTENCIA MECÁNICA RELACION DE FUERZAS
=
Donde: µ = Coeficiente de fricción faja-polea motriz θ = Angulo de contacto faja-polea motriz (en grados) F1= Fuerza del lado tenso F2= Fuerza del lado flojo
TORQUE POTENCIA
= P
( − ) 2
( F 1
F 2 ).v
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v=velocidad de la faja 24
DISTANCIA ENTRE CENTROS a 2(d p1 d p 2 )
0,7( d p1 d p 2 ) a 2(d p1 d p 2 )
a 0,7( d p1 d p 2 )
LONGITUD PRIMITIVA DE LA FAJA L P 2a
2
d
p1
d p 2 d p 2 d p1
2
LONGITUD APROXIMADA L 2a (1.57 D p
d p
)
D
p
d p
2
4a
Se selecciona una faja estándar o normalizada
L p
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RECALCULAR “a”
d p1 d p 2 1 . a L p 4 2 4 1
2
d p1 d p 2 2 L p . 2d p 2 d p1 2
L p es la longitud estandarizada
POTENCIA CORREGIDA (Pc) = ×
P : potencia del motor K : factor de corrección de potencia Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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VELOCIDAD DE LA FAJA (periférica de la faja) .d p .n
V
60.103
(m / s)
NUMERO DE FAJAS Z
P .C 2 P .C .C R 1 3
dp = es diámetro de paso, se debe verificar que la velocidad sea menor o igual a 30m/s
Z= número de fajas P= potencia a transmitir C2=factor de servicio C1=factor por ángulo de contacto, se obtiene una vez calculada la distancia entre centros C3 = factor de la longitud de la faja PR=potencia que transmite una sola faja Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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Factor de Corrección de potencia K
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CONTI FO-Z XPB
Potencia (Pr)
La Potencia Pr (KW) de una correa V está en función del diámetro de paso de la polea menor (dWK), de la relación de transmisión (i), de la velocidad de la polea menor n k y longitud de paso Lw = 3550 mm Mínimo diámetro de la polea db MIN = 100mm
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SELECCIÓN DE CORREAS • La selección de una correa consiste en comprobar que la
tensión de tracción sobre ella en el ramal de más cargado no supere la tensión máxima admisible. • Si las correas son dentadas, se debe considerar la
resistencia al salto del diente y la cizalladura del diente.
Nota.- Para evitar problemas de fatiga es recomendable usar diámetros de poleas suficientemente grandes Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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PASOS DEL PROCESO DE DISEÑO: 1) Decidir la potencia a transmitir, velocidades de giro de las poleas, horas diarias de funcionamiento previstas, distancia aproximada entre los ejes, tipo de máquina, condiciones de funcionamiento, etc. 2) Corregir la potencia a transmitir para las condiciones operativas. 3) Selección de la sección de la correa en función de la potencia a transmitir y de la velocidad de giro de la polea pequeña. 4) Elección de los diámetros primitivos de las poleas para que cumplan la relación de transmisión y acuerde a los diámetros recomendados. 5) Cálculo de la longitud primitiva de la correa de acuerdo con la configuración geométrica. 6) Determinación del arco de contacto. 7) Cálculo de la potencia que puede transmitir una correa. 8) Determinación del número de correas necesario. 36
9) Cálculo del ancho de la pole
Ejercicio NO 1 Datos: • Maquina Conducida:
• Maquina conductora: – Motor eléctrico – 4 polos
– Bomba centrifuga
– Revoluciones: 1800 RPM
– Caudal: 90 m3/h
– Periodo de utilización: 16 h/d
– Revoluciones: 360 rpm – Potencia: 6 HP – Diámetros Poleas: ¿? – Faja a utilizar: ¿?
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Factor de Corrección de potencia K
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• Selección del tipo de faja
• Potencia Transmitida – P = 6 HP – 1,2 factor de corrección de potencia
Seleccionar en la tabla de doble entrada son los datos de revolución y potencia transmitida.
= ×
• Resultado “Perfil A”
Pc = 7,2HP
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Relación de Transmisión • Se calcula utilizando la fórmula
=
=
Diámetro de Poleas • Tentativamente se tiene d=71 mm, de la tabla para “perfil A”
1800 360
• Luego aplicar la relación de transmisión obtenida para hallar D D=dx
=5
D = 71 x 5 = 355 Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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DISTANCIA ENTRE EJES • Calcular mínimo y máximo 0,7. d + D ≤ ≤ 2. ( + ) = 0,7. (71 + 355)=298,2 = 2. (71 + 355)=852 ≥ ≥
+1 ∙ 2
5 + 1 ∙ 71 2
+
+ 71 = 284
Escogemos el valor de a=750mm que se encuentra dentro de nuestros limites por ser un valor apropiado para acciones de montaje y mantenimiento Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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LONGITUD DE FAJA • Usando la formula: ≈ 2. + ≈ 2 × 750 +
2
2
D+d +
( − )
355+71 +
4. 355 − 71
4×750
≈ 2195,7
Revisando las tablas encontramos el valor mas próximo a L=2195 mm y se obtiene un factor de corrección = 1,05 Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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Velocidad de la faja =
=
∙∙ 60 ∙ 1000 ∙ 71 ∙ 1800 60 ∙ 1000
= 6,69
El valor obtenido es menor a 30 m/s
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Factor de Corrección de Arco • Considerar el valor para la polea menor = 180 − 57 = 180 − 57
−
(355 − 71) 750
= 180 − 21,58 = 158,42
Buscamos en tabla, para el ángulo calculado = 158,5
El factor de corrección es 0.945 Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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Potencia Base de la Faja Pb = Prestación base + Prestación adicional De la tabla de prestación base: Sumarle a la prestación base de la faja de perfil " A“ (0,91 HP ) La prestación adicional por relación de transmisión (0,3 HP )
Pb = 1,21 HP Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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Potencia efectiva por faja • La potencia efectiva por faja (Pe) se calcula a partir de la potencia base (Pb) afectada de los coeficientes correctores por longitud de faja (Fcl ) y por arco de contacto (FcA) = . . = 1,21 . 1,05 . 0,945 = 1,201
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Calculo Número de Fajas ° = ° =
7,2 1,201
° = 5.995
• Como no existe fracción de faja siempre se redondea al inmediato superior:
N° correas = 6 Prof. Dr. Carlos Valdez S.
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RESULTADOS • Tipo de faja = A85 • N° de Fajas = 6 • Diámetro polea menor = 71 mm • Diámetro polea mayor = 355 mm • Distancia entre poleas = 750 mm
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CONCLUSIONES
Una transmisión por correas sencilla consta de una polea conductora, una polea conducida y una correa, montada con tensión sobre las poleas, y que transmite la fuerza circunferencial por rozamiento.
Este tipo de transmisión permite absorber mejor la vibración generada por los componentes motrices.
Es utilizado para transmitir potencias relativamente bajas, cuando comparada con otro tipo de sistema de transmisión.
Es utilizado para utilizarse a velocidades relativamente altas, cuando comparada con otro tipo de sistema de transmisión. PhD. CVS
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