Relación entre Relación entre potencia y tamaño del eje año del eje

Boletín Técnico, Mayo 2014.
Relación entre potencia y tamaño del eje
Los fabricantes tienden a diseñar utilizando un factor de seguridad predeterminado, debido al problema
que esto involucraría si un elemento falla. Es importante que el eje sea diseñado para:
para (a) a transmitir el par
requerido sin superar el esfuerzo de torsión máximo admisible para el material del eje, y (b) prevenir
desviación torsional, o torsión, durante el servicio
servicio. El momento de torsión permitido, o el par,
par es una función
de la tensión admisible de torsión de corte (en psi o kPa ) y el módulo de sección polar, que es una función del
área de sección transversal del eje.
Nota: Las tensiones
siones admisibles utilizadas en aceros son 4.000 psi (2,86 kg/mm2) para ejes de transmisión de
potencia y 6.000 psi (4,29 kg/mm2) para ejes de transmisión con una polea. Una recomendación típica es que
el eje debe ser diseñado utilizando no más de 75% d
de la
a tensión máxima recomendada.
Sistema Ingles (in)
Potencia por transmisión (1)
Potencia por poleas
Sistema métrico (mm)
.
Donde:
! Potencia por transmisión
."! Potencia por poleas
Donde:
P: Potencia en Kw
P: Potencia en Hp
N: rpm
N: rpm
directo frame es 445TS,
Considere la posibilidad de un motor de 200 caballos de fuerza (150 kW), acople directo,
diámetro del eje es 2,375 "(60 mm) utilizando la ecuación (1), ¿cuál es el tamaño mínimo del eje?:
eje?
60
60200
. 1800
1.3310 1.33
3310 150./
0++
1800
A partir de esta ecuación, se puede ver que hay un factor de seguridad significativo en el diseño del eje. De
hecho, ya existe un factor de seguridad incorporado en las ecuaciones. Sin embargo, sólo para comparación,
comparación
veamos el par máximo que el mismo frame puede transmitir. Si fuera
era posible rediseñar el bobinado del motor
para 400 caballos de fuerza (300 kW), ¿cuál sería el nuevo
uevo requisito de tamaño mínimo del eje?
60400
60
%. &'()*++,
1800
Boletín Técnico, Mayo 2014.
Si pudiéramos rediseñar el motor para trabajar a 400hp, estaríamos dejando al eje en el diámetro mínimo
absoluto, sin embargo ya existe un factor de seguridad incorporado en las ecuaciones. (Nota:
(
Un factor de
seguridad típico de ingeniería es un factor de 5.)
Una regla de oro generalmente aceptada es que el eje debe tener un diámetro lo suficientemente grande para
no desviar más de 1 grado en una longitud que es 20 veces el diámetro del eje. La ecuación a utilizar para
determinar el diámetro del eje es:
Sistema Ingles (in)
Sistema métrico (mm)
14
1112
Donde:
Donde:
P: Potencia en Kw
P: Potencia en Hp
N: rpm
N: rpm
Ejemplo # 2
Utilizando el mismo motor de 200 Hp (150 Kw), 4 polos,, calcular el tamaño del eje necesario para limitar la
deflexión torsional.
200
14 14 . %
1800
150./
1112 1112 0++
1800
El diámetro del eje mínimo que se calcula en ambos ejemplos es muy parecido; sin embargo, un buen
enfoque sería utilizar ambos cálculos, y utilizar el valor superior que el mínimo absoluto.
Comentarios:
Se debe recordar que estas formulas son presentadas con el fin de brindar un panorama general sobre los
diámetros de ejes en relación con la potencia, para realizar cálculos con mayor precisión
precis
se deberán
contemplar otra serie de variables en función de la aplicación y el material del eje.
Es de gran ayuda conocer las diferentes formas para obtener datos en relación con los cálculos de diseño del
fabricante, esto valores serán de gran ayuda para determinar factores de riesgo como la carga y la aplicación
e inclusive realizar mejoras o cambio en las maquinas de nuestra empresa.
Fuente
EASA (Electrical Apparatus Service
ervice Association)
Ing. Allan Fonseca Vargas (Departamento de Ingeniería RENAME)