Autor: César Núñez Chover Tutor : José Enrique Tarancón Caro PROYECTO FIN DE CARRERA DISEÑO DE UN REDUCTOR DE VELOCIDADES PARA UNA CINTA TRANSPORTADORA DE CARBÓN Autor: César Núñez Chover Tutor : José Enrique Tarancón Caro

Indice Objeto del proyecto Condiciones a satisfacer y datos de partida Posibles soluciones Solución adoptada Descripción del reductor de velocidad Diseño de las etapas de reducción Lubricación de los engranajes Dimensionado de los árboles Chavetas Rodamientos y su dimensionado Retenes de aceite Tapones y visor de la carcasa Carcasa Presupuesto

1. Objeto del proyecto Diseñar un reductor de velocidad cuya finalidad será suministrar la velocidad y el par adecuados al tambor de una cinta transportadora de carbón.

2. Condiciones a satisfacer y datos de partida Condiciones a satisfacer en la cinta: Potencia 55 Kw Velocidad del tambor 238.73 rpm Datos de partida: Potencia 55 Kw Velocidad del motor 1500 rpm

3. Posibles soluciones Transmisiones: 1. Rozamiento: Contacto Directo: ruedas de fricción Contacto Flexible: correas planas y trapezoidales. 2. Engranajes: Contacto Directo: engranajes cónicos, cilíndricos y tornillos sin fin Contacto Flexible: cadenas y correas dentadas

4. Solución adoptada Transmisión por engranajes de contacto directo: - Alto rendimiento y gran duración. - Bajo mantenimiento y elevada fiabilidad. - Dimensiones reducidas. Engranajes cilíndricos de dientes rectos Reducción en dos etapas (tres ejes) Unión engranajes-eje mediante chavetas Los apoyos de los ejes serán rodamientos cilíndricos

5. Descripción del reductor de velocidad Reducción total = 6.28 Reducción por etapa = 2.51 Porcentaje de error permitido = 5%. Intervalo de la relación de transmisión: Reducción máxima por etapa = 2.6319 Reducción mínima por etapa = 2,3812

6.Diseño de las etapas de reducción Selección del módulo y distancia entre centros. Selección del tipo de material. Selección del ancho de los engranajes. Cálculo a flexión. Cálculo a presión superficial. Una vez calculado los anchos de los engranajes, se dará por finalizados dichos cálculos cuando los anchos sean similares, debiendo comprobar que: b < 2 diámetro del piñón. b > 0,5 diámetro del piñón.

Cálculo de las etapas de reducción Primera etapa Segunda etapa Modulo 3 4 Distancia entre centros (mm) 141 174 Material F1140 Coeficiente de seguridad 2.5 ω Entrada (rpm) 1500 604.84 ω Salida (rpm) 243.88

Características de los engranajes Primera etapa Segunda etapa Piñón Rueda Z 27 67 25 62 Фprimitivo (mm) 81 201 100 248 I 2.48 B (mm) 59 97

7. Lubricación de los engranajes La lubricación evita en lo posible los siguientes efectos: * Desgastes debido al contacto metal – metal. * Picado superficial. * Gripado. El cálculo se ha realizado mediante el método “UNITED”. Obtenemos una viscosidad de lubricante de SAE-70

8. Dimensiones de los árboles Los árboles son los componentes rotatorios encargados de transmitir los momentos torsores y el movimiento giratorio. El diseño de los 3 árboles se ha realizado teniendo en cuenta los problemas de: Rigidez Torsional. Fatiga. Deformaciones y deflexiones.

Elección del material y limitaciones El material utilizado para los tres árboles es el acero templado y revenido F 1140 endurecido superficialmente, cuyas características son las siguientes: - Carga de rotura: Su= 900 Mpa. - Límite elástico: Sy= 700 Mpa. - Elongación: 16% - Dureza Brinell: HB 525 Las limitaciones en los ejes son las siguientes: La rigidez torsional en todas las secciones será menor de 0,25º/m. Los árboles se han de calcular para vida infinita. La deflexión lateral debe de ser inferior a 1 mm/m. En engranajes la pendiente debe de ser menor de 0,03 y una separación menor de 0,05 mm.

Dimensionado del eje de entrada Diámetro de la sección: 60 mm Engranaje forjado en el eje de diámetro primitivo: 81 mm

Dimensionado del eje intermedio Sección 1: Reducción de sección en el apoyo de diámetro 60 mm Sección 2: Dimensionado a torsión del eje de 71 mm Sección 3: Engranaje forjado en el eje de diámetro primitivo 100mm Sección 4: Reducción de sección en el apoyo de diámetro 70 mm

Dimensionado del eje de salida Sección 1: Dimensionado de la sección a torsión de diámetro 90 mm Sección 2: Aumento de la sección en diámetro 103 mm Sección 3: Dimensionado de la sección a torsión de diámetro 90 mm

9. Chavetas Las chavetas son elementos encargados de unir los engranajes u otros elementos a los ejes del reductor. El material de dichos elementos es el acero F-1140. Cuyas características son: Su: 900 Mpa Sy: 700 Mpa Dureza Brinell : 235 HB

Dimensionado de las chavetas Eje de entrada: Chaveta unión motor-eje de entrada Dimensiones: 18x11x77 (b x h x L) Eje intermedio: Chaveta unión rueda-eje intermedio Dimensiones: 20x11x89 (b x h x L) Eje de salida: Chaveta unión rueda-eje de salida y chaveta eje de salida-tambor Dimensiones: 25x14x113 (b x h x L)

10. Rodamientos y su dimensionado Los rodamientos son los elementos encargados de soportar a los árboles y reducir la fricción al mínimo posible. Los rodamientos se han calculado para una vida de 30.000 horas. El factor de servicio es de 1.6 para los rodamientos de rodillos cilíndricos. La fiabilidad será del 98%.

Rodamientos seleccionados Eje de entrada: Rodamiento SKF NJ 2212 ECP en ambos extremos. Eje intermedio: Rodamiento SKF NJ 2212 ECP en el extremo fijo. Rodamiento SKF NJ 2314 ECP en el extremo libre Eje de salida: Rodamiento SKF NJ 2218 ECP en ambos extremos.

11. Retenes de aceite Los retenes son manguitos que actúan por la tensión radial propia o de un resorte. El material de los retenes es caucho nitrilo (NBR), que tiene una gran resistencia al desgaste. Las dimensiones de los retenes seleccionados según la norma DIN 3760 son: Árbol de entrada: A 60 x 90 x 10 Árbol de salida: A 90 x 110 x 10

12. Tapones y visor de la carcasa Tapón de llenado con respiradero: - Está destinado para introducir el lubricante. El respiradero mantiene la presión en el interior del reductor constante, evitando los cambios de temperatura que pueden dañar a los retenes. Tapón de vaciado: Su función es facilitar la extracción del lubricante. Visor del nivel de aceite: Su función es controlar el lubricante en el interior sin abrirlo.

13. Carcasa Es el elemento envolvente del reductor y su función principal es soportar estructuralmente el resto de los componentes descritos anteriormente. Entre sus características cabe destacar que debe absorber las vibraciones producidas y tiene que poseer una estructura lo bastante rígida como para evitar deformaciones debidas a las cargas aplicadas.

Material empleado en la carcasa El material es la Fundición EN-GJL-200 , que tiene las características siguientes: Tensión de rotura = 200 Mpa Dureza Brinell = 175 Las propiedades que hacen que la fundición sea un material apto para la carcasa del reductor, son: Coeficiente de dilatación bajo, con lo que no aparecerán tensiones debidas a los cambios de temperatura. Buena resistencia al desgaste. Capacidad de absorción de vibraciones. Material económico. Material apto para poder conformarlo por moldeo.

Detalles y ejecución de la carcasa  La carcasa está compuesta por dos piezas en dos mitades.  La unión de estas dos piezas se realiza mediante tornillos de M 6 x 30 y tuercas.  El proceso utilizado para realizar el moldeo es el de colada en un molde de arena silícea con añadido de óxido férrico y sílice en polvo.

Coste Total De Ejecución De Material = 1974.81 € 14. Presupuesto Elemento Coste € Eje Entrada 115.38 Rueda 2ª Etapa 108.93 Eje Intermedio 118.56 Cárter 1062.69 Eje Salida 107.67 Comp.Normaliz. 357.57 Rueda 1ª Etapa 103.83 Mano de obra 36 Coste Total De Ejecución De Material = 1974.81 €

Presupuesto de contrata Presupuesto De Ejecución Material 1974.81 € Gastos Generales (10%) 197.48 € Beneficio Industrial (20%) 394,96 € Presupuesto De Contrata 2567.25 € Honorarios Del Proyectista (5%) 128.36 I.V.A. (16%) 410.76 € Coste Total Del Reductor = 3106,37 €