Aplicación de ingeniería inversa para el estudio, diseño y comprobación de una reductora de engranajes planetarios

Abstract

[ES] El objetivo del presente trabajo final de grado es el de aplicar ingeniería inversa a una reductora de engranajes planetarios para el posterior análisis y comprobación de las características mecánicas y de diseño. Se trata de una reductora de engranajes planetarios de una etapa de reducción y relación de transmisión de 5, empleada generalmente en trenes de accionamiento de maquinaria industrial como pueden ser empaquetadoras o cintas transportadoras. Se comenzará realizando un despiece e identificación de los distintos elementos mecánicos que componen la reductora, para su posterior modelado 3D mediante el software de diseño SolidWorks. Completado el modelándose procederá a realizar una simulación del funcionamiento de la reductora, así como los planos de fabricación de los principales componentes, como son los arboles de entrada y salida, la carcasa, los engranajes del tren planetario y el soporte de la carcasa. También se realizarán los planos de ensamblaje del conjunto. La segunda parte del trabajo se enfocará en el estudio y análisis dinámico de la reductora, simulando el comportamiento de los componentes que conforman la cadena cinemática empleando el software de diseño KISSsoft y KISSsys. Se localizarán y analizarán las partes críticas de cada componente que constituye la cadena cinemática, así como los coeficientes de seguridad empleados por el fabricante en el diseño de la reductora. Se procederá a realizar un análisis por elementos finitos de los arboles de entrada y salida de la reductora, empleando SolidWorks como programa. Se realizará un estudio estático, a fatiga y vibracional de los árboles. Analizados los resultados, en el caso de identificar posibles mejoras, se propondrán aquellas necesarias sobre el diseño inicial. Por último, se realizara una estudio económico de toda la máquina, realizando un presupuesto completo que incluirá cuadro de precios, mediciones y presupuestos de ejecución de material, base de contrata y total.

[EN] The objective of the present final degree project is to apply reverse engineering to a planetary gearbox for the subsequent analysis and verification of the mechanical and design characteristics. The studied planetary gearbox is a one stage gearbox with a gear ratio of five between the input and output shaft. It is commonly used in drive trains of industrial machinery such as packing machines and conveyor belts. First, the machine will be dismantled, and all the mechanical components will be identified and 3D modelled using SolidWorks design software. Finished the 3D model, a simulation will be generated of the assembly to show how the gearbox works. Fabrication and assembly drawings will be created for the main parts of the planetary gearbox, such as: Input and output shafts, gearbox housing, gears and adapter plate. The second part of the project will focus towards the dynamic study and analysis of the planetary gearbox, all the parts that conform the kinematic chain of the machine will be simulated using KISSsoft and KISSsys software. Critical sections of the parts that conform the kinematic chain of the machine will be located and analysed. Safety coefficients used in the design by the manufacturer will be also reviewed. A finite element analysis will be carried out on the input and output shafts using SolidWorks. A static, fatigue and vibrational analysis will be executed on both shafts. Once analysed the results, if any improvements can be observed on the planetary gearbox, these will be suggested over the original design. Finally, an economic study of the complete planetary gearbox will be done, providing a detailed estimate of the materials, fabrication and parts cost of the machine.