Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 15 Engranes cónicos y de tornillo sinfín 803
15-8 Remítase a su solución de los problemas 15-1 y 15-2, la cual muestra una dureza Brinell de 300 del núcleo
del piñón. Utilice las relaciones del problema 15-7 para establecer la dureza del núcleo de la corona
y la dureza de la superficie de ambos engranes.
15-9 Repita los problemas 15-1 y 15-2 con el protocolo de dureza
Núcleo
Superficie
Piñón 300 372
Rueda 352 344
que se puede establecer por medio de las relaciones del problema 15-7 y vea si los resultados concuerdan
con las cargas transmitidas W t , en los cuatro casos.
15-10 Un catálogo de engranes cónicos exhibe una capacidad de potencia de 5.2 hp a una velocidad del piñón
de 1 200 rpm, correspondiente a un engranaje cónico recto que se compone de un piñón de 20 dientes
que impulsa una rueda de 40 dientes. Este par de engranes tienen un ángulo normal de presión de 20°,
un ancho de cara de 0.71 pulg, un paso diametral de 10 dientes/pulg y está endurecido completamente a
una dureza Brinell de 300. Suponga que los engranes son para uso industrial, generados para un número
de exactitud de transmisión de 5 y que no se coronan. Dados estos datos, ¿qué piensa acerca de la capacidad
de potencia que se muestra en el catálogo?
15-11 Aplique las relaciones del problema 15-7 al ejemplo 15-1 y encuentre la dureza Brinell de la superficie
de engranes con el fin de igualar la carga permisible W t en flexión y desgaste. Compruebe su labor al
volver a resolver el ejemplo 15-1 para verificar si se está en lo correcto. ¿Cómo haría el tratamiento
térmico de los engranes?
15-12 Su experiencia con el ejemplo 15-1 y con los problemas en que se basa le permitirá escribir un programa
de cómputo interactivo para la capacidad de potencia de los engranes de acero con endurecimiento
completo. Pruebe su comprensión del análisis de engranes cónicos al notar la facilidad con la que se desarrolla
el código. El protocolo de dureza desarrollado en el problema 15-7 se puede incorporar al final
de su código, primero para visualizarlo, después como una opción para regresar y ver las consecuencias
del mismo.
15-13 Utilice su experiencia con el problema 15-11 y el ejemplo 15-2 para diseñar un programa interactivo de
diseño asistido por computadora para engranes cónicos rectos de acero, implantando la norma ANSI/
AGMA 2003-B97. Será útil seguir el conjunto de decisiones de la sección 15-5, si se permite el retorno
a las decisiones anteriores para revisión, a medida que se desarrollan las consecuencias debidas a decisiones
anteriores.
15-14 Un tornillo sinfín de acero de rosca sencilla que gira a 1 725 rpm, se acopla con una corona de 56
dientes para transmitir 1 hp al eje de salida. El diámetro de paso del sinfín mide 1.50. El paso diametral
tangencial del engrane es de 8 dientes por pulgada. El ángulo normal de presión tiene 20°. La temperatura
ambiental es de 70°F, el factor de aplicación es 1.25, el factor de diseño es 1; el ancho de cara de
la corona es de 0.5 pulgadas, el área de la superficie lateral es de 850 pulg 2 , y el engrane está hecho de
fundición de bronce en arena.
a) Determine y evalúe las propiedades geométricas de la corona.
b) Proporcione las fuerzas de transmisión de la corona así como la eficiencia del acoplamiento.
c) ¿Es suficiente el acoplamiento para manejar la carga?
d) Calcule la temperatura del lubricante en el colector.
15-15 al 15-22 Como en el ejemplo 15-4, diseñe un acoplamiento de tornillo sinfín cilíndrico con su corona para conectar
un motor de inducción de tipo jaula de ardilla a un agitador de líquidos. La velocidad del motor es de
1 125 rpm y la relación de velocidad será de 10:1. La salida de potencia requerida es de 25 hp. Los ejes
de las flechas se encuentran a 90° entre sí. Un factor de sobrecarga K o (vea la tabla 15-2) toma en cuenta
las desviaciones dinámicas externas de carga desde la carga nominal o promedio, W t . Para este servicio
resulta adecuada K o = 1.25. Además, se va a incluir un factor de diseño n d de 1.1 para tratar con otros
riesgos no cuantificables. Para los problemas 15-15 al 15-17 emplee el método AGMA para (W t G) perm ,
mientras que para los problemas 15-18 al 15-22 emplee el método de Buckingham. Vea la tabla 15-12.