DISEÑO Y CÁLCULO DE UN REDUCTOR PLANETARIO PARA ACCIONAR UNA TRANSPORTADORA DE PUENTE PARA MINERÍA

Abstract

Este Trabajo de Fin de Grado aborda el diseño de un sistema reductor planetario de un motor eléctrico que acciona una transportadora de puente para minería. El objetivo principal de esta memoria es obtener un reductor de velocidad con un diseño compacto, eficiente y duradero que proporcione una reducción de velocidad constante. La primera parte del trabajo enuncia el concepto de reductor de velocidad, los diferentes tipos de reductores de velocidad, sus principales componentes y aplicaciones, e introduce la aplicación del reductor. El diseño del reductor comienza obteniendo sus parámetros de funcionamiento y seleccionando el tipo de reductor en función de ellos. Posteriormente, se procede a diseñar los engranajes. Para su dimensionamiento se enuncian distintos parámetros geométricos y condiciones que debe cumplir tanto cada engranaje individual como el conjunto de engranajes para su correcto funcionamiento. Se realiza un análisis cinemático y dinámico de cada tren epicicloidal para poder obtener las velocidades y cargas que soporta cada componente de los dos engranajes planetarios. Se estudia los distintos tipos de materiales empleados para la fabricación de engranajes y se comprueba su resistencia al fallo de flexión del diente y por picadura de la superficie del diente mediante la normativa ANSI-AGMA 2001-D04. Por último, se selecciona el lubricante óptimo de los engranajes para las condiciones de funcionamiento mediante la recomendación de la normativa ANSI/AGMA 9005-F16. Una vez concluido el cálculo de los engranajes, se procede a diseñar y calcular los ejes del sistema. Para ello, se obtiene una representación esquematizada del eje en la que están reflejados todos los cambios de sección y ranuras necesarios para alojar los componentes del eje, y se calculan sus esfuerzos flectores y las deformaciones que producen mediante el programa MITCalc. Estos ejes se comprueban frente a falla por fatiga a vida infinita resolviendo las ecuaciones de Von Mises y empleando la línea de Goodman Modificada. Además, se comprueba que las deflexiones producidas por sus esfuerzos estén dentro de los rangos admisibles de su aplicación. De la mano al diseño de los ejes, se realiza el diseño de sus accesorios, en los que destacan las chavetas y los rodamientos. Las chavetas se comprueban frente al fallo por aplastamiento y cortadura. Los rodamientos se seleccionan siguiendo el método de vida nominal SKF. Además del diseño de sus accesorios, es necesario realizar de manera simultánea el diseño del portasatélites. Para ello, se selecciona el tipo de unión de los ejes a la chapa del portasatélites, y se comprueba la resistencia de esta chapa frente a los esfuerzos de cortante y aplastamientos producidos por los ejes a los que se acoplan. Posteriormente, se selecciona la tornillería necesaria para impedir el giro del engranaje corona, y se comprueba la resistencia a deslizamiento de la unión de la corona con la carcasa. Para finalizar con el diseño del reductor, se selecciona el material de la carcasa y se seleccionan diversos accesorios de gran utilidad para el correcto funcionamiento del reductor que se acoplan a la carcasa como es el caso de los tapones y visores de aceite.

Una vez concluido el diseño y selección de todos los componentes del reductor, se obtiene la representación del conjunto en 3d mediante el programa CAD Fusion 360, con la finalidad de facilitar la comprensión de la solución obtenida. A continuación, se presenta el pliego de condiciones técnicas en las que se especifican las propiedades de los materiales, las operaciones necesarias para la ejecución de las distintas partes del reductor, su montaje recomendaciones de mantenimiento. Finalmente, se obtiene el presupuesto del reductor y se incorporan todos los planos necesarios para definir al detalle el proyecto.