Mi Blog INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO

Alfonso David Hernández Ruiz
Alfonso David Hernández Ruiz
Proyecto de fabricación de una caja reductora
Alfonso David Hernández Ruiz
Índice General
Índice de la memoria……………………………….……pág.1
1. Memoria…………………………………………....… pág. 13
Índice del pliego de condiciones…………………..pág. 7
2. Pliego de condiciones…………………………….pág. 35
Índice de los cálculos……………………………………pág. 8
3. Cálculos………………………………………………….pág. 43
Índice de los presupuestos………………….……..pág. 12
4. Presupuestos………………………………………...pág. 64
Índice de los planos…………………………..……….pág. 10
5. Planos…………………………………………………….pág. 68
Proyecto de fabricación de una caja reductora
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1
Índice de la memoria
1. Memoria………......… pág. 13
1.1 Objetivo y características……………………..…….…pág. 13
1.2 Memoria mecánica…………………………………….…pág. 14
1.2.1 Tipo de rodamientos………………………………………….…pág. 14
1.2.1.1 Dimensiones…………………………………………………………………….pág. 14
1.2.1.2 Modelo………………………………………………………………………..…..pág. 14
1.2.1.2.1 Modelo del conjunto………………………………………………………..pág. 14
1.2.1.2.2 Modelo del rodamiento………………………………………………..….pág. 14
1.2.1.2.3 Modelo del soporte………………………………………………………....pág. 15
1.2.1.2 Cantidad……………………………………………………………………….….pág. 15
1.2.1.3 Tolerancias………………………………………………………………..……..pág. 15
1.2.1.3.1 Clase de tolerancias……………………………………………………..…..pág. 15
1.2.1.3.3 Tolerancia del eje……………………………………………………………..pág. 15
1.2.1.4 Ajustes……………………………………………………………………………..pág. 15
1.2.1.4.1 Grado de ajuste………………………………………………………………..pág. 15
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2
1.2.2 Chavetas………………………………………………………….……pág. 16
1.2.2.1 Ajuste de la chaveta con los chaveteros……………………………pág. 16
1.2.2.2 Cantidad……………………………………………………………………….….pág. 16
1.2.3 Eje 1………………………………………………………………………pág. 16
1.2.3.1 Chaveteros del eje…………………………………………………………...pág. 16
1.2.3.1.1 Chavetero de los piñones que van en el eje 1……………….….pág. 17
1.2.4 Eje 2……………………………………………………………………...pág. 17
1.2.4.1 Nervio……………………………………………………………………………...pág. 17
1.2.4.1.1 Chavetero de los piñones que van en el eje 2………………..…pág. 17
1.2.5 Acoplamiento elástico para el motor………………….…pág. 18
1.2.5.1 Modelo…………………………………………………………………………….pág. 18
1.2.5.2 Dimensiones…………………………………………………………………….pág. 18
1.2.5.3 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 18
1.2.6 Tipos de materiales y tratamientos dado..............…pág. 19
1.2.6.1 Carcasa caja reductora……………………………………………………..pág. 19
1.2.6.2 Acoplamiento elástico para el motor……………………………..…pág. 19
1.2.6.2.1 Partes metálicas……………………………………………………………….pág. 19
1.2.6.2.2 Elastómero……………………………………………………………………….pág. 19
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3
1.2.6.3 Eje 1…………………………………………………………………………………pág. 19
1.2.6.4 Eje 2………………………………………………………………………………….pág. 20
1.2.6.5 Conjunto de todos los piñones………………………………………….pág. 21
1.2.6.6 Rodamientos…………………………………………………………………….pág. 21
1.2.6.6.1 Rodamientos…………………………………………………………………….pág. 21
1.2.6.6.2 Soportes……………………………………………………………………….….pág. 22
1.2.6.6.3 Tapas laterales………………………………………………………………….pág. 22
1.2.6.7 Tapa de la carcasa…………………………………………………………….pág. 22
1.2.7 Tipos de lubricación……………………………………………...pág. 23
1.2.7.1 Lubricante para los piñones de la caja reductora………………pág. 23
1.2.7.1.1 Marca……………………………………………………………………………….pág. 23
1.2.7.1.2 Características………………………………………………………………….pág. 23
1.2.7.2 Lubricante para los rodamientos……………………………………...pág. 23
1.2.8 Elementos de unión……………………………………………...pág. 24
1.2.8.1 Para tapa de la carcasa………………………………………………..……pág. 24
1.2.8.2 Para el motor…………………………………………………………………...pág. 24
1.2.8.3 Para los soportes de los rodamientos……………………………….pág. 25
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4
1.3 Memoria eléctrica…………………………………….…..pág. 26
1.3.1 Placa de características del motor eléctrico…………..pág. 26
1.3.2 Tipo de cableado del circuito………………………………...pág. 26
1.3.2.1 Aislante…………………………………………………………………………….pág. 26
1.3.2.2 Modelo……………………………………………………………………………pág. 26
1.3.2.2.1 Para el esquema de mando………………………..………………….…pág. 26
1.3.2.2.2 Para el esquema de potencia……………………………………………pág. 27
1.3.2.3 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 27
1.3.3 Tipo de contactores……………………………………….……..pág. 27
1.3.3.1 Modelo…………………………………………………………………….………pág. 27
1.3.3.2 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 27
1.3.4 Tipo de temporizador……………………………………………pág. 28
1.3.4.1 Diagrama de secuencia tiempo………………………………………...pág. 28
1.3.4.2 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 28
1.3.5 Tipo de relee térmico………………………………………….…pág. 29
1.3.5.1 Modelo…………………………………………………………………………….pág. 29
1.3.5.2 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 29
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5
1.3.6 Interruptor magneto-térmico………………………………..pág. 29
1.3.6.1 Modelo……………………………………………………………..……………..pág. 29
1.3.6.2 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 29
1.3.7 Pilotos de señalización………………………………………….pág. 30
1.3.7.1 Modelo…………………………………………………………………………….pág. 30
1.3.7.2 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 30
1.3.8 Cuadro eléctrico……………………………………………………pág. 30
1.3.8.1 Modelo…………………………………………………………………………….pág. 31
1.3.8.1.1 Modelo del panel……………………………………………………………..pág. 31
1.3.8.2 Dimensiones………………………………………………………………….…pág. 31
1.3.7.2.1 Dimensiones del cofre (en mm.)……………………………………….pág. 31
1.3.7.2.2 Dimensiones del panel (e mm.)………………………………………..pág. 31
1.3.8.3 Cantidad…………………………………………………………………………..pág. 31
1.3.9 Pulsadores…………………………………………………………….pág. 32
1.3.9.1 Modelo…………………………………………………………………………….pág. 32
1.3.9.2 Cantidad………………………………………………………………………..…pág. 32
1.3.10 Funcionamiento del esquema eléctrico……………….pág. 32
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6
1.4 Mantenimiento…………………………………………….pág. 33
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7
Índice del pliego de condiciones
2. Pliego de condiciones……….…pág. 35
2.1 Normas………………………………………………………...pág. 35
2.1.1 Normas de seguridad…………………………………………….pág. 35
2.1.2 Normas de fabricación…………………………………….…….pág. 35
2.1.3 Normas de dibujo………………………………………………….pág. 37
2.2 Ensayos de los materiales……………………………..pág. 39
2.2.1 Ensayos destructivos……………………………………………..pág. 39
2.2.1.1 Ensayo de tracción……………………………………………………………pág. 39
2.2.1.2 Ensayos de dureza…………………………………………………………….pág. 39
2.2.2.4 Ultrasonidos…………………………………………………………………….pág. 39
2.2.2.2 Ensayo de partículas magnéticas………………………………..…….pág. 39
2.2.2.3 Ensayos de radiografías industriales…………………………………pág. 39
2.2.2 Ensayos no destructivos………………………………………..pág. 39
2.2.2.1 Ensayo de líquidos penetrantes………………………………………..pág. 40
2.3 Guía de proceso de fabricación y ensamble de una
Caja Reductora……………………………………………….…..pág. 41
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8
Índice de los cálculos
3. Cálculos……….pág. 43
3.1 Cálculos mecánicos……………………………………….pág. 43
3.1.1 Tipo de piñones de la caja reductora…………………..…pág. 43
3.1.1.1 Abreviaturas para el cálculo de piñones…………………………...pág. 43
3.1.1.2 Tipo de dientes……………………………………………………………..….pág. 43
3.1.1.3 Primer engranaje………………………………………………………………pág. 43
3.1.1.4 Segundo engranaje…………………………………………………………..pág. 44
3.1.1.5 Tercer engranaje……………………………………………………………...pág. 45
3.1.2 Peso de los piñones……………………………………………….pág. 47
3.1.2.1 Abreviaturas para el cálculo del peso …………………………….…pág. 47
3.1.2.2 Piñón 1……………………………………………………………………………..pág. 47
3.1.2.3 Piñón 2……………………………………………………………………………..pág. 48
3.1.2.4 Piñón 3……………………………………………………………………………..pág. 48
3.1.2.5 Piñón 4……………………………………………………………………….…….pág. 49
3.1.2.6 Piñón 5……………………………………………………………………………..pág. 49
3.1.2.7 Piñón 6……………………………………………………………………………..pág. 50
3.1.3 Diámetro de los ejes de la caja reductora………………pág. 51
3.1.3.1 Abreviaturas para el cálculo de la flexión………………………….pág. 51
3.1.3.2 Flexión eje 1…………………………………………………………………..…pág. 51
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3.1.3.3 Flexión eje 2……………………………………………………………………..pág. 52
3.1.3.4 Abreviaturas para el cálculo de torsión…………………………….pág. 54
3.1.3.5 Torsión eje 1……………………………………………………………….......pág. 55
3.1.3.6 Torsión eje 2…………………………………………………………………….pág. 57
3.1.4 Peso de los ejes……………………..……………………………..pág. 60
3.1.4.1 Peso eje 1…………………………………………………………………………pág. 60
3.1.4.2 Peso eje 2…………………………………………………………………………pág. 62
3.2 Cálculos eléctricos…………………………………………pág. 62
3.2.1 Intensidad eléctrica del motor……………………………...pág. 62
3.2.1.1 Placa de características del motor…………………………………….pág. 62
3.2.1.2 Abreviaturas para el cálculo de la intensidad…………………...pág. 62
3.2.1.3 Intensidad………………………………………………………………………..pág. 62
3.2.2 Superficie de elementos del cuadro eléctrico…….…pág. 63
3.2.2.1 Abreviaturas para el cálculo de la superficie…………………..…pág. 63
3.2.2.2 Cálculo de la superficie……………………………………………………..pág. 63
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10
Índice de los presupuestos
4. Presupuestos……….pág. 64
4.1 Presupuestos mecánicos……………………………….pág. 64
4.2 Presupuestos eléctricos…………………………………pág. 65
4.3 Presupuesto total………………………………………….pág. 67
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Índice de los planos
5. Planos
5.1 Planos mecánicos
Plano 1. Conjunto de la caja (planta seccionada)
Plano 2. Conjunto de la caja (perfil)
Plano 3. Tapadera de la carcasa
Plano 4. Piñón 1
Plano 5. Piñón 2
Plano 6. Piñón 3
Plano 7. Piñón 4
Plano 8. Piñón 5
Plano 9. Piñón 6
Plano 10. Eje 1
Plano 11. Eje 2
Plano 12. Acoplamiento elástico
Plano 13. Rodamiento
Plano 14. Chaveta
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Plano 15. Tornillo Allen M8 × 1,25 × 30 (mm.)
Plano 16. Tuerca Hexagonal M14 × 2
Plano 17. Tornillo Hexagonal M11× 1,5×20
Plano 18. Arandela Plana M8
Plano 19. Arandela Plana M11
Plano 20. Arandela Plana M14
5.2 Planos eléctricos
Plano 1. Cuadro eléctrico
Plano 2. Croquis de la tapa de la botonera
Plano 3. Esquema de conexiones
Plano 4. Esquema de conexiones de la botonera
Plano 5. Esquema de potencia
Plano 6. Esquema de mando
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1. Memoria
1.1 Objetivo y características
El objetivo que tiene este proyecto, con el diseño de esta caja reductora,
es el cambio de velocidades de un torno de control numérico (TCN)
específico.
La caja reductora esta prevista de tres velocidades, acondicionadas a las
exigencias de producción para las que va a ser utilizado dicho torno de
control numérico.
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1.2 Memoria mecánica
1.2.1 Tipo de rodamientos
El tipo de rodamiento que vamos a elegir, es en un rodamiento Y de bolas
de una hilera con un soporte de brida ovalado. Este conjunto viene
acompañado de unas tapas laterales Para proteger las disposiciones de
rodamientos en los extremos de los ejes y para evitar los accidentes que
éstos podrían provocar.
Elegimos este tipo de rodamiento porque es capaz de girar a grandes
velocidades. Soportan principalmente cargas radiales, y absorben ciertas
cargas axiales, pero con la incorporación de un anillo de fijación excéntrico
en el soporte, cubren las necesidades exigidas perfectamente.
1.2.1.1 Dimensiones
D= diámetro exterior d= diámetro interior B= anchura del conjunto
M= masa del conjunto v= velocidad límite
D=33mm d= 17mm B= 39,1mm
M= 0,41 kg v= 9500 rpm
1.2.1.2 Modelo
1.2.1.2.1 Modelo del conjunto
FY 17 TB
1.2.1.2.2 Modelo del rodamiento
YET203
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1.2.1.2.3 Modelo del soporte
FYTB503M
1.2.1.2 Cantidad
La cantidad de rodamientos con sus soportes y tapaderas es 4.
1.2.1.3 Tolerancias
1.2.1.3.1 Clase de tolerancias
La clase de tolerancia elegida para el rodamiento es una tolerancia H6.
La clase de tolerancia elegida para el eje es una tolerancia p5.
1.2.1.3.3 Tolerancia del eje
+0,015 mm (máx.) y +0,005 mm (min.)
1.2.1.4 Ajustes
1.2.1.4.1 Grado de ajuste
El grado de ajuste será precisión, para que el rodamiento quede bien
sujeto al eje.
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1.2.2 Chavetas
Como el diámetro del eje 1 está comprendido entre 12mm y 17mm,
elegimos, según las tablas, una chaveta con unas dimensiones de 5 × 5
(b × h).
b= anchura (mm.) h= altura (mm.)
1.2.2.1 Ajuste de la chaveta con los chaveteros
El ajuste de la chaveta con los cahveteros, será un ajuste aprieto, para que
los piñones queden bien sujetos al eje y no se pueda mover alguno de
estos con respecto al eje.
1.2.2.2 Cantidad
Necesitaremos 5 chavetas. Tres para la sujeción de los piñones 1, 3 y 5, y
dos para la sujeción del acoplamiento elástico.
1.2.3 Eje 1
Teniendo en cuenta todos los cálculos mecánicos para la elección del eje,
elegimos un eje con dimensiones: d (diámetro) =17(mm.)
L (longitud) = 297(mm.)
1.2.3.1 Chaveteros del eje
Los cuatro chaveteros del eje tendrán una profundidad de 2,9mm. Con
una tolerancia de +0,2mm.
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1.2.3.1.1 Chavetero de los piñones que van en el eje 1
Los chaveteros de los piñones 1, 3 y 5, tendrán una profundidad de
1,8mm. Con una tolerancia de +0,1mm.
1.2.4 Eje 2
Teniendo en cuenta todos los cálculos mecánicos para la elección del eje,
elegimos un eje con dimensiones: d (diámetro) =17(mm.)
L (longitud) = 297(mm.)
1.2.4.1 Nervio
Para el eje 2 elegiremos un eje nervado de un nervio, para que el conjunto
de los tres piñones (2,4 y 6) puedan desplazarse a lo largo de este y así
poder cambiar el nº de revoluciones de salida de la caja reductora
El nervio elegido para este eje, tendrá unas dimensiones b × h 5 × 5
b= anchura (mm.) h= altura (mm.)
1.2.4.1.1 Chavetero de los piñones que van en el eje 2
El chavetero de los piñones 2,4 y 6, tendrán una profundidad de 5,1mm.
Con una tolerancia de +0,01mm.
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1.2.5 Acoplamiento elástico para el motor
1.2.5.1 Modelo
Elegiremos un acoplamiento elástico modelo M-1A, según la marca:
Acoplamientos elásticos-TUPAC CONVNCIONAL.
Escogemos este modelo de acoplamiento porque es capaz de absorber
marchas, contramarchas y vibraciones. A parte su relación peso potencia
es baja, por lo que evita el desgaste de los rodamientos y de los elementos
a unir. También el elemento flexible trabaja a la compresión; evitando de
este modo la tracción y torsión del mismo. Tiene una flexión máxima de
3 y soporta una velocidad máxima de 6000rpm.
1.2.5.2 Dimensiones
del eje máximo = 20mm de la maza = 40mm
del cuerpo = 60mm Largo total = 60mm
Modelo ilustrativo:
1.2.5.3 Cantidad
Necesitaremos 1 acoplamiento.
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1.2.6 Tipos de materiales y tratamientos dados
1.2.6.1 Carcasa caja reductora
Elegiremos el grupo F-810 de fundiciones grises, porque tiene buena
resistencia mecánica y soporta bien las vibraciones. Estas fundiciones se
emplean para la mayoría de las piezas mecánicas que han de servir de
soporte o de alojamiento de los mecanismos.
Resistencia mecánica (R) = 28 kg/ dureza (HB) = 210-260
1.2.6.2 Acoplamiento elástico para el motor
1.2.6.2.1 Partes metálicas
Las partes metálicas están fabricadas con el grupo F-810 de las
fundiciones grises, porque absorben bien los esfuerzos de marchas,
contramarchas y vibraciones. Estas fundiciones se emplean para la
mayoría de las piezas mecánicas que han de servir de soporte o de
alojamiento de los mecanismos.
1.2.6.2.2 Elastómero
El elastómero está fabricado con caucho "acrilo-nitilo", su dureza es de 70
SHOREA, haciéndolo resistente a la compresión y al ataque de líquidos. Al
apoyar totalmente la superficie cóncava de la misma en la cavidad
convexa de cada diente no permite que la misma se deforme,
aumentando de este modo considerablemente su vida útil.
1.2.6.3 Eje 1
Para este elegiremos el grupo F-110-ACEROS AL CARBONO, porque las
condiciones mecánicas de dicho grupo son las óptimas para los esfuerzos
que va a resistir el eje.
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Los tratamientos que se le darán serán:
-Un temple normalizado en agua. Este tiene por objetivo aumentar
la dureza y la resistencia del acero. Su enfriamiento será rápido y en agua.
Este tratamiento modifica las características mecánicas del acero
aumentando la resistencia de rotura, el límite elástico, la dureza, el
alargamiento, y la resiliencia.
-Un revenido. Este es un tratamiento que sigue al temple; tiene
como finalidad reducir las tensiones internas que ocasiona el temple, y
mejorar las características del material reduciendo su fragilidad. Este
disminuye la resistencia a la rotura, la dureza, la resiliencia, y aumenta el
tanto por ciento de alargamiento.
1.2.6.4 Eje 2
Para este elegiremos el grupo F-110-ACEROS AL CARBONO. Elegimos este
tipo de acero porque las condiciones mecánicas de éste son las óptimas
para los esfuerzos que va a resistir el eje.
Los tratamientos que se le darán serán:
-Un temple normalizado en agua. Este tiene por objetivo aumentar
la dureza y la resistencia del acero. Su enfriamiento será rápido y en agua.
Este tratamiento modifica las características mecánicas del acero
aumentando la resistencia de rotura, el límite elástico, la dureza, el
alargamiento, y la resiliencia.
-Un revenido. Este es un tratamiento que sigue al temple; tiene
como finalidad reducir las tensiones internas que ocasiona el temple, y
mejorar las características del material reduciendo su fragilidad. Este
disminuye la resistencia a la rotura, la dureza, la resiliencia, y aumenta el
tanto por ciento de alargamiento.
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1.2.6.5 Conjunto de todos los piñones
Para los piñones elegimos el grupo F-120/130-ACEROS ALEADOS DE GRAN
RESISTENCIA. Elegimos éste tipo de acero porque reúne las características
mecánicas necesarias para soportar la potencia y velocidad que tiene que
transmitir la caja de cambios.
Tratamientos que se le darán serán:
-Un temple normalizado en agua. Este tiene por objetivo aumentar
la dureza y la resistencia del acero. Su enfriamiento será rápido y en agua.
Este tratamiento modifica las características mecánicas del acero
aumentando la resistencia de rotura, el límite elástico, la dureza, el
alargamiento, y la resiliencia.
-Un revenido. Este es un tratamiento que sigue al temple; tiene
como finalidad reducir las tensiones internas que ocasiona el temple, y
mejorar las características del material reduciendo su fragilidad. Este
disminuye la resistencia a la rotura, la dureza, la resiliencia, y aumenta el
tanto por ciento de alargamiento.
No se debe de forjar a menos de 850 , y su calentamiento debe ser
regular.
1.2.6.6 Rodamientos
1.2.6.6.1 Rodamientos
Elegiremos un acero al cromo. Contiene aproximadamente un 1 % de
carbono y un 1,5 %. A día de hoy, el acero al cromo rico en carbono es uno
de los aceros más antiguos y más investigados, debido a que las exigencias
de duración de los rodamientos son cada vez mayores. La composición de
este acero para rodamientos ofrece un equilibrio óptimo entre la
fabricación y el rendimiento de la aplicación.
Le daremos un tratamiento térmico martensítico o bainítico, durante el
cual se endurece hasta un rango de 58 a 65 HRC
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1.2.6.6.2 Soportes
Los soportes de las series SY(J) 5 y SYF(J) 5 están hechos de fundición gris
EN-GJL HB195 según la normativa EN 1561:1997. Estas fundiciones se
emplean para la mayoría de las piezas mecánicas que han de servir de
soporte o de alojamiento de los mecanismos.
1.2.6.6.3 Tapas laterales
Para proteger las disposiciones de rodamientos en los extremos de los
ejes y para evitar los accidentes que éstos podrían provocar, colocaremos
unas tapas laterales. Estas tapas de la serie ECY 2, son de plástico y van
introducidas a presión en los rebajes situados en el agujero del soporte.
1.2.6.7 Tapa de la carcasa
Elegiremos el grupo F-810 de fundiciones grises, porque tiene buena
resistencia mecánica y soporta bien las vibraciones. Estas fundiciones se
emplean para la mayoría de las piezas mecánicas que han de servir de
soporte o de alojamiento de los mecanismos.
Resistencia mecánica (R) = 28 kg/ dureza (HB) = 210-260
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1.2.7 Tipos de lubricación
1.2.7.1 Lubricante para los piñones de la caja reductora
1.2.7.1.1 Marca
Teniendo en cuenta el tipo de engranaje que es, la velocidad de
funcionamiento, la potencia transmitida, la temperatura de trabajo, el
régimen de funcionamiento y el procedimiento de engrase; elegiremos un
lubricante de aceite que reúna las características apropiadas.
La maraca de aceite que elegiremos será: Cartago 90-EP (Extrema
Potencia). El fabricante es Repsol.
1.2.7.1.2 Características
-Densidad a 20 0,92 g/
-Viscosidad a 210 en Cetistokes de 18 a 19
-Índice de viscosidad 80 min. (mínimo)
-Punto de inflamación 200 (mínimo)
-Punto de congelación -9 (máximo)
-Contiene aditivos
1.2.7.2 Lubricante para los rodamientos
Elegiremos una grasa con base de litio/calcio con una consistencia 2 según
la clasificación NLGI. Esta grasa es adecuada para unas temperaturas de
funcionamiento de –20 a +120 °C y tiene buenas propiedades
antioxidantes y buena resistencia al agua. Consigue una larga vida útil
incluso bajo cargas elevadas, de manera que por lo general no se requiere
la re lubricación. El relleno de grasa estándar representa
aproximadamente el 45 al 60 % del espacio libre en el rodamiento.
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Para la re lubricación recomendaremos que se utilice la grasa SKF LGWA 2,
ya que tiene una excelente compatibilidad con la grasa original utilizada.
Al realizar la re lubricación, la grasa se debe introducir poco a poco hasta
que salga grasa nueva a través de la obturación. El rodamiento debe girar
durante la re lubricación y se debe evitar la presión excesiva, ya que de lo
contrario se pueden dañar las obturaciones.
1.2.8 Elementos de unión
1.2.8.1 Para tapa de la carcasa
Para anclar la tapa de la carcasa en la carcasa utilizaremos:
-4 Tornillos Allen M8 × 1,25 × 35 (mm.), de acero inoxidable. Según
la marca DIN 912-A2.
-4 Arandelas planas M8 (Dex=15,5mm y Din= 8,3mm), de acero
inoxidable. Según la modelo DIN 125-A2
1.2.8.2 Para el motor
Para anclar el motor en el soporte preparado en el torno utilizaremos:
-4 Tuercas Hexagonales M14 × 2 (mm.), de acero inoxidable. Según
el modelo AISI 304.
-8 Arandelas planas M14 (Dex=28mm y Din=15mm), de acero
inoxidable. Según el modelo DIN 125-A4.
-4 Silentblock anti-vibraiones (Ref: 11520):
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-1 junta tapa (192 x 130 mm.)
1.2.8.3 Para los soportes de los rodamientos
Para sujetar los soportes de los rodamientos en la carcasa utilizaremos:
-8 Tornillos Hexagonales M11× 1,5×20 (mm.), de acero inoxidable.
Según el modelo DIN 125-A2.
-8 Arandelas planas M11 (Dex=19,5mm y Din=10,3mm), de acero
inoxidable. Según el modelo DIN 125-A2.
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1.3 Memoria eléctrica
1.3.1 Motor eléctrico
Elegiremos un motor eléctrico trifásico modelo ABB Motors.
1.3.1.1 Placa de características del motor eléctrico
ABB Motors
3 Motor M2AA90L- 4 CL. F IPSS
Nº 004599 06/12
V Hz r/min Kw
360-420Y 50 1620 1,5 0,79
220-260 50 1420 1,5 0,79
440-460Y 50 1510 1,5 0,79
250-260Y 50 1710 1,5 0,79
IM 3001
5205-2z/c3 6204-2z/c3 15kg
1.3.2 Tipo de cableado del circuito
1.3.2.1 Aislante
El aislante es el envolvente del conductor eléctrico. Elegiremos como
aislante el PVC, porque la temperatura de servicio es menor de 65 .
Su función es la de proteger o aislar al conducto frente a defectos de
aislamiento.
1.3.2.2 Modelo
1.3.2.2.1 Para el esquema de mando
Elegimos el modelo HO7V-K, con una sección de 1,5 .
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27
1.3.2.2.2 Para el esquema de potencia
Elegimos el modelo HO7V-K, con una sección de 2,5 .
1.3.2.3 Cantidad
Necesitaremos un royo de 100 metros, para cada tipo de cable.
1.3.3 Tipo de contactores
Los contactores son unos dispositivos formados por 3 contactos
principales, varios auxiliares y una bobina. Cuando a dicha bobina le llega
tensión, todos sus contactos cambian de posición. Tiene la capacidad de
cortar la corriente eléctrica a un receptor, con la posibilidad de ser
accionado a distancia.
1.3.3.1 Modelo
De acuerdo con las características eléctricas del motor, la categoría de
servicio a elegir del contactor es AC3. Y la relación entre corriente cortada
y de servicio es 1, por lo que el calibre elegir es 32.
Por tanto elegiremos un modelo de contactor tripolar AC3 Calibre 32.
1.3.3.2 Cantidad
El número que necesitaremos será 5contactores.
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1.3.4 Tipo de temporizador
Elegiremos un temporizador neumático temporizado a la conexión, con
dos contactos; uno normalmente cerrado (NC) Y otro normalmente
abierto (NA). La temporización será de 10 segundos.
Éste temporizador retarda el cierre o la apertura de un contacto a partir
de la activación del temporizador por la señal de mando.
1.3.4.1 Diagrama de secuencia tiempo
1.3.4.2 Cantidad
La cantidad a elegir será 1 temporizador.
1.3.5 Tipo de relé térmico
Este es un dispositivo que tiene dos contactos: uno normalmente abierto
(NA) y otro normalmente errado. Cuando se produce una sobre-intensidad
en el circuito, este tiene la capacidad de cortar la corriente que va a la
bobina del contactor, y a su vez con el contacto NA activa un elemento de
señalización. Este elemento de señalización tiene como fin avisar cuando
se produce una avería.
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29
1.3.5.1 Modelo
Teniendo en cuenta las características eléctricas del motor y el tiempo
máximo de sobreintensidad (clase 7,2 Ir 6s-20s); elegiremos un relé
térmico con una clase de disparo de 20 A, y un margen de variación de
corriente de 2,5……4 A.
1.3.5.2 Cantidad
Necesitaremos 2 relés térmicos.
1.3.6 Interruptor magneto-térmico
Este es un dispositivo que tiene la capacidad de cortar, por sí sólo, las
sobre-intensidades no admisibles y los cortocircuitos que se producen en
los receptores.
1.3.6.1 Modelo
Teniendo en cuenta las características eléctricas del motor, y a que en el
arranque de éste se produce una sobre-intensidad admisible de 12 veces
la corriente de disparo: la curva de disparo a elegir será la D, por ser la
corriente del magneto-térmico (20 × 10 = 60 A) superior a Sobreintensidad
admisible (12 × 3 = 36 A).
El calibre a elegir, será un Calibre 10 A.
1.3.6.2 Cantidad
Utilizaremos 1 magneto-térmico.
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30
1.3.7 Pilotos de señalización
1.3.7.1 Modelo
Elegiremos pines led indicador de señal modelo DC 24V, de color rojo.
1.3.7.2 Cantidad
Utilizaremos 2 luces de señalización.
1.3.8 Cuadro eléctrico
El cuadro eléctrico o envolvente es el que contiene todos los dispositivos
de maniobra (contactores, temporizadores, contactores auxiliares), de
protección (magneto térmicos y relés térmicos) y pilotos de señalización.
Su función es:
-Contener los dispositivos de maniobra, protección y medida.
-Proteger a las personas frente a defectos de aislamiento o
contactos indirectos que se puedan producir en el interior del
cuadro eléctrico.
-Proteger el contenido frente a la penetración de cuerpos sólidos y
líquidos, así como a impactos mecánicos sobre el propio cuadro
eléctrico.
-Facilitar la realización de cualquier modificación o reparación.
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31
1.3.8.1 Modelo
Elegiremos un índice de protección IP 21, por ser el más apropiado para
una sala de máquinas.
Como la superficie total obtenida de los elementos que van a estar en éste
cuadro (calculados en los cálculos eléctricos) es inferior a 34, 2 , el
coeficiente corrector a aplicar para tener en cuenta los elementos
auxiliares de conexión (canales perforadas, liras porta cables y bornes de
conexión) es de 2,2. Por lo que la superficie total del automatismo es
5,94 ( 2,2 × 2,7).
Como la superficie total del automatismo es inferíos a 51 , el tipo de
cuadro eléctrico que elegiremos será un cofre.
1.3.8.1.1 Modelo del panel
El panel que irá colocado dentro del cofre, será un panel con montantes
verticales tipo C.
1.3.8.2 Dimensiones
1.3.7.2.1 Dimensiones del cofre (en mm.)
500 (altura) × 300 (anchura) × 200 (profundidad)
1.3.7.2.2 Dimensiones del panel (e mm.)
400 (altura) × 200 (anchura)
1.3.8.3 Cantidad
La cantidad será: 1 cofre y un panel.
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32
1.3.9 Pulsadores
1.3.9.1 Modelo
Para los pulsadores de marcha, utilizaremos un modelo POTPNVG.
Para los pulsadores de paro (tipo seta), utilizaremos un modelo
P9XEM52111.
1.3.9.2 Cantidad
Pulsadores de accionamiento, necesitaremos 3.
Pulsadores de paro, necesitaremos 2.
1.3.10 Funcionamiento del esquema eléctrico
Primero seleccionamos el sentido de giro: Pulsando sobre S2 marcamos el
sentido de giro del motor hacia la derecha, si pulsamos S3 marcaremos el
sentido de giro hacia la izquierda. Para cambiar la dirección de sentido o
desactivar los contactos pulsaremos S1, éste también servirá como paro
general.
Una vez seleccionado el sentido de giro, pulsando S5 pondremos en
marcha el motor mediante un arranque estrella-triángulo. El motor
arrancará en estrella y transcurrido un tiempo pasará a triangulo mediante
un temporizador. Pulsando S4 pararemos el motor sin necesidad de
cambiar la dirección de giro,
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33
1.4 Mantenimiento.
Las operaciones de mantenimiento o sustitución, deben ser efectuadas
por operarios expertos en el respeto de las leyes vigentes en materia de
seguridad en el puesto de trabajo y de la problemática ambiental de la
instalación específica.
Antes de cualquier operación, es imprescindible que el personal
encargado realice lo siguiente:
- Desactive los elementos motrices del reductor dejándolos "fuera
de servicio".
- Evite cualquier situación en la que el reductor pueda reactivarse
accidentalmente o sus componentes puedan moverse (a causa de
masas suspendidas o similares), señale de forma adecuada las
zonas limítrofes e impida el acceso a todos los dispositivos que, al
activarse, podrían suponer un peligro para la seguridad y la salud
de las personas.
-Aplique toda medida de seguridad ambiental que resulte
necesaria (por ejemplo, control de emisiones de gas o de polvo
residual, etc.)
Cuando se realicen operaciones de mantenimiento en el
reductor, se deberán respetar las siguientes indicaciones:
- Sustituir los componentes muy gastados utilizando solamente
recambios originales.
-Usar los aceites y grasas aconsejados por el fabricante.
Si un rodamiento precisa ser sustituido, es aconsejable la sustitución
también del otro rodamiento que soporta el mismo eje.
Después de una intervención de mantenimiento es aconsejable la
sustitución del aceite lubricante.
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34
No contamine el ambiente con líquidos contaminantes, piezas usadas y
restos de las tareas de mantenimiento. Estos componentes se deben
eliminar
de conformidad con las leyes vigentes.
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35
2. Pliego de condiciones
2.1 Normas
2.1.1 Normas de seguridad
-Real Decreto 1495/1986. Reglamento de seguridad en maquinaria
-Real Decreto 1407/1987. Regula las entidades de inspección y control
reglamentario en materia de seguridad de los productos, equipos e
instalaciones industriales
-Real Decreto 486/1997. Reglamento de señalización por el que se
establece que las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los
lugares de trabajo.
-Real Decreto 1942/1993. Reglamento de instalaciones de protección
contra incendios.
-Reglamento electrotécnico de baja tensión (REBT 2-08.02).
2.1.2 Normas de fabricación
-ISO 3228: 1993.
-ISO 683-17:1999
-UNE-36-032-85. Aceros para tornillería por deformación en frío.
-UNE-EN 10253-1. Aceros al carbono para usos generales.
-UNE-EN 10269. Aceros y aleaciones de níquel para elementos de fijación
para aplicaciones a baja y/o elevada temperatura.
-UNE-EN 10277-2. Productos calibrados de aceros.
-UNE-EN 10028-2. Productos planos de aceros para aplicaciones a presión.
-UNE-EN 10028-7. Productos planos de aceros para aplicaciones a presión.
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36
-UNE-EN 10222-2. Piezas de aceros forjadas para aparatos a presión.
-DIN 51512 y normas SAE. Para la elección del lubricante.
-UNE 17 001 63 2R. Roscas: Definiciones.
-UNE 17 050 78 3R. Tornillos y espárragos: Longitudes nominales y
longitudes roscadas.
-UNE 17 076 69. Extremos de tornillos. Medidas métricas.
-UNE 17 077 80 1R. Tornillos y espárragos: Salidas de roscas.
-UNE 17 078 65. Arandelas elásticas de retención para ejes.
-UNE 17 108 81. Tornillos y tuercas de acero: Momentos de apriete.
-UNE 17 701 79 2R. Rosca Métrica ISO: Perfil de base.
-UNE 17 702 78 2R. Rosca métrica ISO: Serie general de diámetro y
pasos.
-UNE 17 704 78 2R. Rosca métrica ISO de empleo general Medidas
básicas.
-UNE 17 707 78 1R. Rosca métrica ISO para usos generales:
Tolerancias principales y datos básicos.
-UNE 17 709 78 1R. Rosca métrica ISO para usos generales:
Tolerancias. Límites de dimensiones para roscas de tornillos y
tuercas comerciales (Calidad media).
-UNE 17 709 78 1R. Rosca métrica ISO para uso general:
Tolerancias. Diferencias para perfiles de roscas.
-DIN 6886. Chavetas: Ranuras - Dimensiones y aplicaciones.
-UNE 17 102 67/1. Chavetas paralelas: Serie Normal.
-UNE 18 097 83 1R. Rodamientos: Capacidad de carga estática.
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37
-UNE 18 105 85 3R. Rodamientos: Tolerancias. Definiciones.
-UNE 18 113 83 1R. Rodamientos: Capacidad de carga dinámica y
vida útil. Método de cálculo.
-UNE 18 005 84 5R. Engranajes cilíndricos para mecánica general y
mecánica pesada. Módulos y pasos diametrales.
-UNE 18 008 59 1R. Engranajes: Principios fundamentales.
-UNE 18 033 84 3R. Notación internacional de los engranajes.
Símbolos de datos geométricos.
-UNE 18 040 65 1R. Engranajes. Nomenclatura de los desgastes y
rotura de los dientes.
-UNE - EN ISO 2203. Signos convencionales para engranajes.
2.1.3 Normas de dibujo
-UNE_1045=1951. Remaches y tornillos.
-UNE_1120=1996. Tolerancias de cotas lineales y angulares
-UNE_1121-1=1991. Tolerancias geométricas. Tolerancias de forma,
orientación, posición y oscilación. Generalidades, definiciones, símbolos e
indicaciones en los dibujos.
-UNE_1128=1995. Tolerancias geométricas. Referencias y sistemas de
referencia para tolerancias geométricas.
-UNE_1149=1990. Principio de tolerancias fundamentales.
-UNE-EN_ISO_6410-1=1996. Roscas y piezas roscadas. Parte 1: Convenios
generales.
-UNE-EN_ISO_6410-2=1996. Roscas y piezas roscadas. Parte 2: Insertos
roscados.
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38
-UNE-EN_ISO_6410-3=1996. DIBUJOS TECNICOS. Roscas y piezas roscadas.
Parte 3: Representación simplificada.
-UNE-EN_ISO_8826-1=1995. DIBUJOS TECNICOS. Rodamientos. Parte 1.
Representación simplificada general.
-UNE-EN_ISO_8826-2=1998. DIBUJOS TECNICOS. Rodamientos. Parte 2.
Representación simplificada particularizada.
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39
2.2 Ensayos de los materiales
Estos ensayos los realizaremos para comprobar que los materiales
escogidos soportan los esfuerzos mecánicos a los que éstos van a ser
sometidos, realizamos dos tipos de ensayos.
2.2.1 Ensayos destructivos
2.2.1.1 Ensayo de tracción
Este ensayo se utiliza para medir los esfuerzos axiales.
2.2.1.2 Ensayos de dureza
-Ensayo Brinell: para medir la resistencia de los material.
-Ensayo Vickers: para medir la resistencia de los material.
2.2.2 Ensayos no destructivos
2.2.2.1 Ensayo de líquidos penetrantes
Este ensayo se utiliza para comprobar la porosidad de los materiales.
2.2.2.2 Ensayo de partículas magnéticas
Este ensayo se utiliza para comprobar si hay micro fisuras.
2.2.2.3 Ensayos de radiografías industriales
-Rayos x: se utilizan para ver si hay defectos internos.
-Rayos gamma: se utilizan para ver si hay defectos internos.
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2.2.2.4 Ultrasonidos
Estos ensayos se utilizan para medir el espesor de los materiales.
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41
2.3 Guía de Proceso de Fabricación y Ensamble Caja
Reductora.
1) Compra de insumos y materiales para la fabricación.
2) Distribución de órdenes de trabajo.
3) Fabricación de engranajes.
4) Control de engranajes.
5) Fabricación de ejes de transmisión.
6) Control de ejes de transmisión.
7) Fabricación de chavetas.
8) Control de chavetas.
9) Corte de piezas carcasa caja reductora.
10) Control de piezas carcasa caja reductora.
11) Roscado de agujeros carcasa caja reductora.
12) Control de roscado.
13) Fabricación de tapas de cierre para ejes de transmisión.
14) Control de tapas.
15) Unión de piezas carcasa caja reductora.
16) Montaje de engranajes y rodamientos en ejes de transmisión.
17) Inspección de montaje.
18) Montaje de ejes en caja reductora.
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42
19) Inspección final de montaje.
20) Preparación de superficies para el cierre.
21) Cierre de caja reductora.
22) Preparación de superficie de tapas.
23) Colocación de tapas.
24) Inspección final caja reductora armada.
25) Entrega al cliente con manual de instrucciones.
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43
3. Cálculos
3.1 Cálculos mecánicos
3.1.1 Tipo de piñones de la caja reductora
3.1.1.1 Abreviaturas para el cálculo de piñones
dex = diámetro exterior A = altura total del diente
din = diámetro interior b = anchura del diente
a = distancia entre ejes z = número de dientes
Ac = altura de la cabeza del diente p = paso
3.1.1.2 Tipo de dientes
Ac
Ap
A
b
3.1.1.3 Primer engranaje
Elegiremos para los dos primeros piñones z = 20
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3.1.1.4 Segundo engranaje
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3.1.1.5 Tercer engranaje
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Conocemos que n5 = 1620 rpm
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3.1.2 Peso de los piñones
3.1.2.1 Abreviaturas para el cálculo del peso
3.1.2.2 Piñón 1
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3.1.2.3 Piñón 2
3.1.2.4 Piñón 3
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49
3.1.2.5 Piñón 4
3.1.2.6 Piñón 5
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50
3.1.2.7 Piñón 6
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3.1.3 Diámetro de los ejes de la caja reductora
3.1.3.1 Abreviaturas para el cálculo de la flexión
3.1.3.2 Flexión eje 1
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3.1.3.3 Flexión eje 2
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54
3.1.3.4 Abreviaturas para el cálculo de torsión
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55
3.1.3.5 Torsión eje 1
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56
0046rad
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57
3.1.3.6 Torsión eje 2
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58
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59
0045rad
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3.1.4 Peso de los ejes
3.1.4.1 Peso eje 1
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3.1.4.2 Peso eje 2
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3.2 Cálculos eléctricos
3.2.1 Intensidad eléctrica del motor
3.2.1.1 Placa de características del motor
ABB Motors
3 Motor M2AA90L- 4 CL. F IPSS
Nº 004599 06/12
V Hz r/min Kw co
360-420Y 50 1620 1,5 0,79
220-260 50 1420 1,5 0,79
440-460Y 50 1510 1,5 0,79
250-260Y 50 1710 1,5 0,79
IM 3001
5205-2z/c3 6204-2z/c3 15kg
3.2.1.2 Abreviaturas para el cálculo de la intensidad
3.2.1.3 Intensidad
co
co
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3.2.2 Superficie de elementos del cuadro eléctrico
3.2.2.1 Abreviaturas para el cálculo de la superficie
de los elementos
3.2.2.2 Cálculo de la superficie
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4. Presupuestos
Por un lado sumaremos los presupuestos mecánicos, por otro los
eléctricos y por último la suma de estos dos.
4.1 Presupuestos mecánicos
Cantidad Precio Precio unitario
Eje 1 1 210€ 210€
Eje 2 1 220€ 220€
Conjunto de piñones 6 95€ 570€
Carcasa 1 350€ 350€
Tapa de la carcasa 1 65€ 65€
Rodamientos SKF 4 41€ 164€
Acoplamiento elástico 1 47€ 47€
Palanca de cambio 1 50€ 50€
Chavetas 5 2,85€ 14,2€
Tornillos M8 x 1,25 x 35 4 0,22€
Modelo DIN 912-A2
0,88€
Tornillos M11 x 1,5 x 20 8 0,24€
Modelo DIN 912-A2
1,76€
Silentblock (Ref:11520) 4 4,22€
16,88€
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Tuerca M14 x 2 4 0,15€
Modelo AISI 304-A4
0,60€
Arandela Plana M8 4 0,05€
Modelo DIN 125-A2
0,20€
Arandela Plana M11 8 0,06€
Modelo DIN 125-A2
0,48€
Junta tapa 192 x 130mm 1 1,20€ 1,20€
Total 1.712,76€
4.2 Presupuestos eléctricos
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Cantidad Precio Precio unitario
Motor eléctrico 1 210€ 210€
Magneto-térmico tripolar 1 6,99 €
10A Marca SCHNEIDER
6,99€
Contactor tripolar 1 78,61€
AC3 32A marca MOELLER
78,61€
Relé térmico variación 2…4A 2 14,50€ 29€
Pulsadores N/A 3 1,50€ 4,50€
Pulsadores N/C 2 1,50€ 3€
Pines led de color rojo 2 4,38€
Moelo DC 24v
8,76€
Cofre eléctrico 1 87€ 87€
Panel 1 12€ 12€
Botonera 1 3€ 3€
CarriL DIN (Canales perforados) 1m 3,50€/m 3,50€
Cable rojo de 1,5 100m 52,14€
Modelo HO7V-K
52,14€
Cable negro de 2,5 100m 54,83€
Modelo HO7V-K
54,83€
Bornes de conexión 4 0,25€ 1 €
Bornes de conexión 23 0,25€ 5,75€
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Total 574,08€
4.3 Presupuesto total
Presupuesto Mecánico 1712,76€
Presupuesto Eléctrico 574,08€
Presupuesto Total 2286,84€
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5. Planos
5.1 Planos mecánicos




















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5.2 Planos eléctricos