ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Mecánica y Ciencia de la Pr!ducci"n #DISE$O DE UN TRANSPORTADOR DE RASTRA PARA %A&A'O DE CA$A DE A'UCAR EN UN PRO(ECTO DE CO&ENERACION)
TESIS DE &RADO Previo a la obtención del título de:
IN&ENIERO MEC*NICO
Presentada por: Douglas Vicente Villegas Figueroa GUAYAQUIL !"UAD#$ A%o: &''(
CAPITULO + +, &ENERALIDADES
+,+, Tran-!rtad!r De Ratra, Ratra, !l transportador de rastra es lla)ado ta)bi*n transportador de paletas+ ,e utili-a para )over )ateriales granulares. granulares.
en
terrones o pulveri-ados a lo largo de una tra/ectoria 0ori-ontal o sobre un plano inclinado no )a/or a 1'2 .+/+ !l transportador de paletas no es ideal para la transportación de )ateriales )u/ abrasivos co)o la ceni-a / la arena 03)eda+ 03)eda+
Los transportadores de rastra pueden clasi4icarse co)o: •
De rastras suspendida con una sola cadena+
• De rastras suspendida con dos cadenas+
Ti-! de ratra u-endida c!n una !la cadena 0FI&URA +,+,1+ +,+,1 + Las rastras se su5etan a la cadena por )edio de accesorios+ La cadena via5a en el centro del transportador. la cual est6 conectada a catalinas en los e7tre)os para la e5ecución del
CAPITULO + +, &ENERALIDADES
+,+, Tran-!rtad!r De Ratra, Ratra, !l transportador de rastra es lla)ado ta)bi*n transportador de paletas+ ,e utili-a para )over )ateriales granulares. granulares.
en
terrones o pulveri-ados a lo largo de una tra/ectoria 0ori-ontal o sobre un plano inclinado no )a/or a 1'2 .+/+ !l transportador de paletas no es ideal para la transportación de )ateriales )u/ abrasivos co)o la ceni-a / la arena 03)eda+ 03)eda+
Los transportadores de rastra pueden clasi4icarse co)o: •
De rastras suspendida con una sola cadena+
• De rastras suspendida con dos cadenas+
Ti-! de ratra u-endida c!n una !la cadena 0FI&URA +,+,1+ +,+,1 + Las rastras se su5etan a la cadena por )edio de accesorios+ La cadena via5a en el centro del transportador. la cual est6 conectada a catalinas en los e7tre)os para la e5ecución del
)ovi)iento. )ientras 8ue las rastras via5an en 4or)a suspendida 9,e e7clu/e la cadena de rodillos++
Ti-! de ratra u-endida c!n d! cadena 0FI&URA +,2,1 La principal característica de este transportador son sus cadenas de rodillos. estas tienen guías 8ue per)iten su )ovi)iento+ Las rastras se su5etan con accesorios a a)bas cadenas+
; !structur !structura a del transportador+ & "adena "adena de transporte+ < $astra $astra++ 1 Apo/o Apo/o desli-ante+
FI&URA +,+, TRASNPORTADOR DE RASTRA CON UNA SOLA CADENA,
; !structura del transportador+ & "adena de rodillos+ < $astra+ 1 Angulo para el soporte del riel de la cadena+ = Platina especial para guía de la cadena+
FI&URA +,2, TRASNPORTADOR DE RASTRA CON DOS CADENAS,
!l tipo de rastras suspendida con dos
cadenas a dise%ar es
ideal para el transporte de )aterial en terrones o gru)os. /a 8ue el )aterial entra sin inter4erencia / tiene la venta5a de 8ue la tracción se divide entre las dos cadenas+
Los transportadores de rastras de capacidad pe8ue%a 4uncionan. por lo general. entre '+=; a '+>? )@s .+/+ Los transportadores de gran capacidad 4uncionan a '+=; )@s o con )6s lentitud sus cadenas de paso largo golpean con 4uer-a contra los dientes de la rueda dentada i)pulsora cuando las velocidades son altas+
Un transportador con
inclinación debe tener sus rastras
con separaciones pe8ue%as a 4in de 8ue el )aterial no se a)ontone+ La capacidad
de
un
transportador
dis)inu/e
con4or)e au)enta su 6ngulo de inclinación+
Ba)bi*n tiene resistencia notable a la te)peratura. la conta)inación e7tre)a por los productos 8uí)icos. la grasa. la suciedad. el aceite. / otras sustancias+
Una desventa5a es el ruido 8ue se ocasiona por las cadenas+
!l tipo particular de de rastra elegido transportador depende general)ente de los re8uisitos del peso del producto / de la capacidad deseada de la carga+ #tros 4actores. tales co)o construcción. ta)a%o de la cadena. tipo / peso ta)bi*n a4ectan el dise%o de un transportador+
,e utili-an cadenas con rodillos. re8uiriendo así )enos consu)o de potencia utili-an cadenas
en co)paración con los transportadores 8ue desli-antes+
Ba)bi*n
es
reco)endable
para 4unciona)ientos )6s largos del transportador conducido por cadena+
A continuación se presenta las partes generales de un transportador de rastras+
FI&URA +,3, TRANSPORTADORDE RASTRAS ( SUS PARTES,
Tran-!rtad!r de ratra, ;+ !structura del Bransportador+ &+ "adena de Bransportación+ <+ $astra de Bransportación+ 1+ "0u)acera+
=+ Acople 9!5e $eductor+ ?+ $eductor+ >+ Acople 9$eductor Cotor+ (+ Cotor !l*ctrico+ + Brasportadores guías para las cadenas+ ;'+ "atalinas+ ;;+ Be)plador de Bornillo+ ;&+ !5es+ ;<+Protector de e5es+ ;1+ "ubierta+ ;=+Ducto de Descarga+ ;?+Ducto de Ali)entación+
+,4 Etructura Del Tran-!rtad!r, Para el dise%o / 4abricación de la estructura general)ente se utili-an per4iles UEP. 6ngulos / planc0as de acero de di4erentes espesores. platinas de gran dure-a para las guías de la cadena. etc+ La planc0a A=(( se utili-a en la parte superior e in4erior del transportador. *sta planc0a es resistente a la corrosión at)os4*rica ocasionada por el )aterial de transporte+
/ a la
2,4 Cadena De Tran-!rtaci"n, La cadena de transportación va acoplada con las catalinas / los ta)bores guías para su respectivo 4unciona)iento. así )is)o. est6n acopladas las rastras para el transporte del )aterial por estos )otivos la cadena tiene 8ue ser resistente a desgastes producidos por los dientes de las catalinas / tensiones ocasionas por el tor8ue generado en el e5e+ 3,4 Ratra De Tran-!rtaci"n, Biene 4or)a rectangular / est6 conectada a la cadena por )edio de accesorios adecuados para su su5eción+ Las rastras son las encargadas de trasladar el )aterial 0asta
la descarga
del transportador+ ,u dise%o depende de la capacidad de )aterial 8ue se re8uiere transportar por 0ora+
5,4 C6u7acera, Las c0u)aceras est6n 4or)adas en su parte interior por roda)ientos 8ue a/udan al giro de un e5e. en este caso el giro del e5e )otri- / e5e conducido+
,on seleccionadas por las cargas radiales /@o a7iales a las 8ue los roda)ientos pueden estar so)etidos. es decir. cargas co)o el peso del e5e. las catalinas. los ta)bores guías de la cadena. protectores
de e5es / tensiones en la cadena+ Los roda)ientos 8ue son los 8ue soportan estas cargas. est6n dise%ados con rodillos o es4eras / su 4or)a para la aplicación / selección depende del tipo de cargas a las 8ue va/an a estar so)etidas+
Durante su 4unciona)iento el operador de )anteni)iento o encargado
debe
vigilar
8ue
las
c0u)aceras
no
se
sobrecalienten. esto 8uiere decir 8ue se presente alg3n tipo de proble)a en
su 4unciona)iento+
!l
calenta)iento de
las
c0u)aceras se da por el desnivel de las )is)as. esto provoca 8ue el roda)iento no 4uncione correcta)ente / produ-ca dic0o calenta)iento+ #tro 4actor es la 4alta de lubricación 9grasa+
"uando se realice el )anteni)iento de las c0u)aceras se deben to)ar las siguientes consideraciones:
Quitar / li)piar toda la grasa /a usada+
Li)piar la super4icie de alo5a)iento del roda)iento /
protegerlo de partículas 8ue puedan entrar / da%ar su pista de roda5e / los rodillos+
"ontrolar 8ue una ve- 0ec0o el )anteni)iento las
c0u)aceras 8ueden niveladas para evitar su calenta)iento. / una posible sobrecarga en el )otor el*ctrico+
8,4 Ac!-le 0E9e4Reduct!r1, "o)3n)ente se lo conoce co)o )atri)onio /a 8ue une a dos e5es para la trans)isión de potencia+ Bienen 8ue ser robustos / capaces de resistir el tor8ue dado por el reductor+ !ste acople 9e5e reductor es de di)ensiones )a/ores al acople de reductor)otor debido al di6)etro de los e5es+
De ocurrir el des)onta5e de los acoples. se reco)ienda ver el )anual t*cnico para conocer su alinea)iento con los e5es / así evitar cual8uier avería en el )is)o+
Para prevenir accidentes. se dise%a un protector para los acoples+ De )anera 8ue en el )o)ento de girar no provo8ue da%os o )olestias a las personas 8ue se encuentren en ese lugar+ :,4 Reduct!r, !st6 conectado al )otor / al e5e )otri-. su 4unción es reducir las revoluciones por )inuto dadas por el )otor para luego por )edio de
su e5e de salida. con )enor velocidad. trans)itir un tor8ue capade 0acer girar a todo el con5unto del siste)a de transportación 9e5es. catalinas. ta)bores / rastras+
;,4 Ac!-le 0Reduct!r4M!t!r1, "u)ple
la
)is)a
4unción
del
acople
9!5e$eductor
antes )encionado+ ,u 3nica di4erencia es su di)ensión debido al ta)a%o de sus e5es 8ue son )6s pe8ue%os+
<,4 M!t!r El=ctric!, !ncargado de trans)itir el )ovi)iento a todos los ele)entos del transportador
,e encuentra
acoplado al e5e de )a/or
velocidad del reductor para la trans)isión de potencia+
,e reco)ienda vigilar continua)ente el a)pera5e del )otor+ ,i el a)pera5e esta 4uera de lo nor)al probable)ente e7ista alguna sobrecarga causada por el
desnivel de
los e5es.
provocando 8ue estos no giren 46cil)ente / se produ-ca una )a/or de)anda de a)perios en el )otor+
#tro proble)a 8ue puede generar au)ento en los a)perios del )otor es el te)plado incorrecto de la cadena+ Para evitar esto. a)bos te)pladores de tornillo deben ser a5ustados de igual 4or)a+ >,4 Ta7?!re &uía Para La Cadena, Ubicados en la parte conducida del transportador+ ,irven de guías para la cadena cuando se encuentra en 4unciona)iento+ "uenta con platinas de gran dure-a en su perí)etro. perí)etro. 8ue sirven de guías para las ruedas de la cadena+ La dure-a de la platina a/uda a dis)inuir su desgaste durante el contacto con los rodillos de la cadena+ +@,4 Catalina, Ade)6s
de
proporcionarle
)ovi)iento
a
la
cadena.
cu)ple ta)bi*n la 4unción de guiarla a trav*s de toda la tra/ectoria de sus guías en la longitud del transportador+ !s necesario reali-ar reali-ar un trata)iento trata)iento t*r)ico en los dientes de la catalina para evitar el desgaste con los eslabones / los rodillos de la cadena+ ++,4 Te7-lad!r De T!rnill!, ,u 4unción es te)plar la cadena+ !n su dise%o el te)plador cuenta con un roda)iento en la parte interior para el giro con el e5e+ !ste
tipo de te)plador es el ideal para 0alar la cadena. debido a su 4uer-a / su gran e4iciencia en el te)plado+
!l te)plado de la cadena se debe 0acer de igual 4or)a en a)bos te)pladores del transportador+ ,e reco)ienda lo anterior para evitar 8ue la cadena 8uede desalineada / produ-ca da%os en
el
)otor el*ctrico o reductor. debido al incre)ento en la
corriente+ +2,4 E9e, Para su 4abricación se utili-a general)ente acero de trans)isión+ +3,4 Pr!tect!r De E9e, ,u dise%o es cilíndrico cilíndrico / su 4unción es proteger al e5e de un posible descarrila)iento en la cadena+
Al ocurrir esto la cadena
golpearía en el e5e causando da%os en el )is)o+ +5,4 Cu?ierta, Dise%ada para proteger proteger al )aterial de
agentes e7ternos /
co)o )edio de seguridad a los operarios+ !n varias -onas de la cubierta e7isten co)puertas para inspeccionar tanto al )aterial transportado co)o a los ele)entos 8ue co)ponen el transportador+
+8,4 Duct! De Decarga !n los transportadores de rastras e7isten varios ductos de descargas. los cuales tienen co)puertas accionadas por cilindros neu)6ticos 8ue cierran o abren+ ,i se re8uiere la capacidad co)pleta se tendrían 8ue abrir todas las co)puertas e7istentes. caso contrario se abrir6n las necesarias / en las otras co)puertas se desviar6 el )aterial 0acia bandas transportadoras
+:,4 Duct! De Ali7entaci"n, !stos ductos provienen de los transportadores de bandas / ali)entan al transportador de rastra+ ,on unidos a la cubierta por )edio de bridas para el des)onta5e+
!n su interior los ductos tienen co)puertas 8ue desvían el )aterial. /a sea 0acia transportador de banda
el transportador de cadena o 0acia un 9en
caso
de
no
ali)entar
al
transportador+ De igual 4or)an las co)puertas son accionados accionados por pistones neu)6ticos+ !l
operador
debe
co)puertas est*n
supervisar
4uncionando
traba)iento con el )aterial+
continua)ente
correcta)ente /
8ue no
las e7ista
+,8, Die! De F!r7a Del Tran-!rtad!r De Ratra, Para este pro/ecto. en el dise%o de 4or)a del transportador 0e)os considerado las partes 4unda)entales para 8ue este cu)pla con los re8ueri)ientos /
necesidades dadas
por todo
el
siste)a de transportación+
Para la )a/oría de los transportadores de rastra su dise%o es si)ilar esto depende de las necesidades 8ue se tengan co)o: capacidad / longitud a transportar. condiciones de operación / tipo de )aterial 8ue se desee transportar+
A continuación se describen las partes generales del transportador de rastra a dise%ar+
T!lBa De Ali7entaci"n Las di)ensiones de la Bolva de Ali)entación est6n dise%adas de acuerdo a los re8ueri)ientos 8ue deba cu)plir el transportador+ La )is)a 8ue servir6 para el continuo su)inistro de baga-o 0acia las bandas transportadoras para el abasteci)iento de la caldera+
Así )is)o. el ta)a%o de la tolva. depende de la 4or)a en 8ue va a ser su)inistrado el baga-o+ Para esto se utili-ar6 un bodcat. para la
cual se
debe
considerar 8ue el anc0o de la tolva de
ali)entación 9posición ;. Figura ;+? debe ser co)o )íni)o el anc0o de la pala del bodcat.
de <''' ))+ "onsiderando un
espacia)iento adecuado para la ali)entación del )aterial dise%are)os la tolva con un anc0o de >>'' ))+
L!ngitud Anc6! y *ngul! Del Tran-!rtad!r, Bo)ando
en
cuenta
las
indicaciones
antes
e7plicadas.
/ considerando una distancia prudente para la ubicación de las catalinas. dise%are)os el transportador de ;;='' ))+ de centro a centro+
Para el anc0o del transportador / de la rastra debe)os considerar par6)etros b6sicos del transportador+ !stos par6)etros est6n dados de acuerdo a la necesidad de la caldera a la cual se va a transportar el producto / son: La capacidad de transportación de ;=' Bn@0. el producto a transportar 9baga-o de ca%a. / la
velocidad
obtene)os las
del transportador+
"on
estos
valores
di)isiones principales de nuestro transportador+
"alcula)os el 6rea con la siguiente 4or)ula de acuerdo al 4lu5o dado:
m = ρ *V * A Donde. ) : "apacidad $e8uerida. ;='''' Hg@0+ ρ : Densidad del aga-o. ;?' Hg+@)<+ APENDICE A
V: Velocidad del transportador reco)endada para transportadores de rastras. &< )@)in 94lig0t conve/or >=4t@)in+ APENDICE % A: Jrea. )&+
60 min. m . Kg . 150000 Kg h = 160 3 * 23 min. * A * 1h m
A = 0.67 m 2
Por lo tanto con el 6rea re8uerida para la transportación de ;=' Bn@0. obtene)os las di)ensiones para las rastras. las )is)as 8ue pueden ser de ;((= 7 &?' ))+ De esta )anera. /a con el anc0o establecido / de5ando una distancia para las guías de la cadena. tendre)os 8ue el anc0o del transportador es de &&>' co)o se )uestra en la 4igura siguiente+
FI&URA +,:, ANCO DEL TRANSPORTADOR DE RASTRA,
La inclinación del transportador est6 dada por la ubicación de la banda a la 8ue se va a descargar el producto+ La inclinación adecuada para esta necesidad es de ;&2+ "o)o se observa en la 4igura ;+>+
FI&URA +,; DISE$O DE FORMA DEL TRANSPORTADOR DE RASTRA,
;+ Bolva de ali)entación+ &+ ,iste)a de Bransportación+ •
"adena+
•
$astras+
•
"atalinas+
<+ ,iste)a Cotri-+ •
!5e Cotri- / "ilindro protector+
•
$eductor / Cotor el*ctrico+
•
"0u)aceras+
• Acoples+
1+ ,iste)a "onducido o de "ola+ •
!5e conducido / "ilindro protector+
•
Be)plador de tornillo / roda)ientos+
•
Guías de rastras+
=+ ,iste)a estructural 9"olu)nas+
TA%LA 5 DIMENSIONES &ENERALES DEL TRANSPORTADOR A DISE$AR, CANTIDAD
UNIDAD
LON&ITUD
;;=''
)etros
ANCO
&&>'
)etros
INCLINACION
;&
grados
TA%LA 8 CAPACIDADES PARA TRASNPORTADOR DE RASTRA .8/,
CAPACIDADES 07G61 ( DIMENSIONES ESTADADRES DE TRANSPORTADORES DE RASTRAS
DIMENSIONES &ENERALES A 0771
% 0771
0771
S 0771
6 0771
@,@8
@,+@
Hel!cidad del Tran-!rtad!r 07G1 @,+8 @,2@
@,28
&='@; 1''@; ?<'@;?<'@& (''@&
<'? =;= ;'' 1=? =;= ?1= ;=' ?(? =;= ?1= ;>' (=? =;= ?1= &'' &<'
=' =' =' ?'
=+= ;&+= &'+' &+= <1+=
;;+' &=+' 1'+' =+' ?+'
;?+= <>+= ?'+' ((+= ;'<+'
;'''@&
;'=? ?1= >>= &<' &('
?'
1+= =;+=
+' ;'<+'
;1(+= ;=1+= ;(+' &'?+' &1>+= &=>+=
;&''@&
;&=? ?1= >>= &<' &('
?'
='+= ?&
;';+' ;&1+' ;=;+= ;(?+' &'&+' &1(+'
;1''@&
;1=? ?1= >>= &<' &('
?'
= >;+=
;;(+' ;1<+' ;>>+' &;1+= &
;?''@&
;?=?
>>=
&('
('
(;+=
;?<+'
&11+=
;(''@&
;(=?
>==
&('
('
;+=
;(<+'
&>1+=
&'''@&
&'=?
>==
&('
('
;'&+'
&'1+'
<'?+'
@,3@
&&+' &>+= <<+' ='+' ?&+= >=+' ('+' ;''+' ;&'+' ;;(+' ;<(+' ;1>+= ;>&+=
<&?+'
N!ta !l valor de ; / & en la colu)na A representan el n3)ero de 0ileras de cadenas en el transportador+
<;'+'
CAPITULO 2 2, DISE$O ( SELECCIN DE LOS COMPONENTES MEC*NICOS,
2,+, Site7a De Tran-!rtaci"n, !l siste)a de transportación esta constituido principal)ente por la cadena. las rastras / las catalinas+
Al )o)ento de la selección o dise%o de las partes )ec6nicas del transportador debe)os partir de la selección de la cadena /a 8ue esta involucra par6)etros b6sicos del transportador en general. co)o
)aterial
a
transportar.
di)ensiones
generales
del transportador. velocidad. condiciones de operación. etc+ !n la presente tesis tratar* especí4ica)ente la cadena de acero. lla)ada ta)bi*n cadena de adecuada para
transportadores
rodillo debido a 8ue *sta es de
velocidades ba5as / grandes cargas
rastra.
/
9Babla ?+
traba5an
a
Para los
transportadores de rastra las cadenas de rodillos )6s utili-adas son: La cadena de paso pe8ue%o
/ la cadena de paso grande. el paso depende del n3)ero de dientes en la catalina del transportador+
TA%LA : COMPARACIN ENTRE MEDIOS DE TRANSPORTACIN .:/,
TIPO
CADENA DE RODILLOS %ANDA H
Sincr!niJaci"n EKiciencia en la Tran7ii"n Antic6!ue Ruid! G Hi?raci"n A6!rr! de E-aci! 0alta Bel!cidad G carga liBiana1 A6!rr! de E-aci! 0?a9a Bel!cidad G carga -eada1 Lu?ricaci"n Ece! de carga en c6u7acera
+,
!7celente
$egular
ueno
Pobre
Selecci"n De Cadena, ;+ Para el proceso de selección de la cadena de rodillos se debe
deter)inar
todos
los
par6)etros
aplicables
al transportador / sus condiciones de operación. tales co)o:
a Bipo de transportador: !l tipo de transportador es dependiente
del
)ovi)iento
8ue
tenga
la
cadena. del )aterial a transportar / su dirección /a sea esta 0ori-ontal. vertical o inclinada+
b Eu)ero de 0ileras de cadena: ,eleccionar cuantas 0ileras
de
cadena
son
necesarias
para
el transportador+
c "ondiciones de operación: ,e deben deter)inar las condiciones del )edio a)biente / uso del transportador ade)6s
de
algunos
4actores
tales
co)o:
corrosividad. abrasividad. operaciones a elevadas te)peraturas. 0oras por día de operación. etc+ d Distancia
entre
centros:
!sta
distancia
es
to)ada desde el centro de la catalina )otri- 0asta el centro del ta)bor en la parte de la cola del transportador+ e Densidad del )aterial: Para la presente tesis el transportador de rastra llevar6 baga-o de ca%a de a-3car 9;;';?' Hg+ @ )<+
4 "apacidad: ,e re4iere a
la capacidad con la 8ue
el transportador debe traba5ar. )edida
en toneladas
por 0ora+
g Ba)a%o. espacia)iento / peso de los accesorios en la cadena+
2, Deter)inar el peso del )aterial a transportar / la velocidad del transportador+
3, Deter)inar el tipo de cadena de acuerdo a las condiciones especí4icas
de
aplicación.
to)ando
en
cuenta
los
4actores in4lu/entes en la selección de la cadena co)o índice de desgaste.
precio.
capacidad
de
carga
/
condiciones de operación+ !n general las cadenas de acero tienen una gran resistencia al desgaste / abrasión+ Las cadenas de acero tienen gran capacidad de carga para los di4erentes tipos
de transportadores de rastras. pero
ta)bi*n son )u/ caras+ 5, Deter)inar el peso total de la cadena. sus accesorios / co)ponentes+
8, "alcular la tensión de prueba en la cadena+
:, ,eleccionar el paso de la cadena / el n3)ero de dientes en la catalina+
;, !l paso de la cadena es elegido de acuerdo al re8ueri)iento del espacio 4ísico de los accesorios en
la cadena+ ,in e)bargo el paso es li)itado por la
velocidad de la cadena / el ta)a%o de la catalina+
<, "alcular la tensión de dise%o en la cadena+
>, Una ve- calculado el valor de dise%o de la cadena / con el paso seleccionado se procede a la tabla para elegir la cadena. luego recalcula)os el valor de dise%o de la cadena con los datos obtenidos en la tabla para co)probar si *sta selección es la adecuada+ De acuerdo con el procedi)iento descrito anterior)ente el transportador es dise%ado para la carga de baga-o de ca%a de a-3car+ Los principales datos para la selección son:
Densidad del Caterial: ;?' Kg@)< 9;&+1< lb@4t<+ 9AP!EDI"! A Distancia entre centros: ;;.==)+ 9<>+& 4t +9Babla 1+ Distancia vertical: &+1' )+ 9>+((4t+ Distancia 0ori-ontal: ;;+<')+ 9<>+'4t+ Inclinación: ;&2+9Babla 1+ Anc0o: &+&>) 9>+1'4t+ 9Babla 1+ ileras de cadena: &+ "apacidad del transportador: ;=' tn@0r+ Peso de rastra / accesorio M ?1 Kg 9;1; lb+ !spacia)iento de $astras M '+(; ) 9&+?> 4t
FI&URA 2,+, MEDIDAS PRINCIPALES DEL TRANSPORTADOR DE RASTRA,
Dados los datos del )aterial / del transportador. se calcula su peso con la siguiente ecuación:
Donde:
W m = 16.67 * TPH S
N ) : Peso del )aterial 9Kg@)+ BP : "apacidad del transportador 9tn@0r+ ,:
Velocidad típica para transportador de rastra 9)@)in+
La velocidad típica para el transportador de rastra lo to)a)os del AP!E"I"! + !scoge)os un valor entre =' / ;'' 4t@)in+
W m = 16.67 *150 21.34
W m = 117.17 Kg / m
"o)o /a se indica en la Babla = las cadenas de rodillos son las )6s adecuadas para transportadores de rastra. /a 8ue pueden via5ar a ba5as velocidades / resistir grandes cargas+ Del AP!EDI"! " se selecciona el peso apro7i)ado de la cadena de rodillos
O para luego calcular el peso total
de la cadena ON O5unto con sus accesorios+
Wc = n * w + x v
Donde: N c : Peso total de la cadena 9Kg@)+ n : ileras de cadena+ : Peso por )etro de la cadena 9Kg@)+ AP!E"I"! "+ v : Peso de la rastra / accesorios de la cadena 9Kg+ 7 : !spacia)iento entre rastras 9)+
Para el valor de Ov to)are)os un valor de ?1+' Hg+. el )is)o 8ue se 5usti4ica en el dise%o de las rastra+
Wc = 2 * 25.35 + 64.09
2
W c = 155.83 Kg / m
Teni"n En La Cadena, Para calcular la tensión de la cadena. es necesario anali-ar cuatro puntos principales dentro del transportador. co)o se observa en la Figura &+&. /a 8ue e7isten di4erentes condiciones de 4unciona)ientos en cada una de estas secciones+ !sto ocurre donde se producen ca)bios de dirección o donde las cargas no son constantes+
Para los transportadores uni4or)e)ente cargados 0a/ un au)ento
progresivo en
la
tensión
de
cadena+
Beórica)ente cero en el punto A / )67i)o en el punto D+ !sto es ilustrado gr64ica)ente en la siguiente 4igura+
FI&URA 2,2, TENSIONES DE LA CADENA EN UN TRANSPORTADOR DE RASTRA .3/,
Donde la )67i)a tensión en la cadena 9Punto D esta con4or)ada por: a Bensión debido a las pie-as de la cadena / a las partes )óviles en el lado de descarga+ 9b Bensión adicional re8uerido para dar vuelta a las ruedas / al e5e de la rueda conducida+
9cBensión debido a las pie-as de la cadena / a las partes )óviles en el lado cargado+ 9d Bensión debido a la carga del )aterial a transportar+
Del AP!EDI"! D escoge)os la presentación F 8ue corresponde a nuestro dise%o+
Donde las 4uer-as dadas en cada una de las presentaciones del AP!EDI"! D involucran las tensiones /a anali-adas+
FI&URA 2,3, PRESENTACION DEL TRANSPORTADOR A DISE$AR .3/,
De
acuerdo
al
siste)a
seleccionado
nuestro transportador 9Presentación F
para
Ap*ndice D+
Bene)os 8ue la tensión )67i)a de prueba de la cadena est6 deter)inada )ediante la siguiente ecuación:
Cp = 9.81* L[(Wc * µ S 2 )+ (Wm * µ Sm )]+ P B + X .3/
Donde: "p : Bensión )67i)a de prueba de la cadena 9E+ L : Distancia centro a centro del transportador 9)+ Nc : Peso total de la cadena 9Kg@)+ µ,& : "oe4iciente de 4ricción de la cadena+
N): Peso del )aterial 9Kg@)+ µ,) : "oe4iciente de 4ricción del )aterial en sentido vertical+
P : Bensión en el punto + R : Bensión debido a la colu)na de )aterial a transportar 9E+ Para µ,& lo to)a)os del AP!EDI"! ! suponiendo 8ue el di6)etro del rodillo de la cadena es de ((+)). sin lubricación / 8ue el transportador tiene ;=2 de inclinación. /a 8ue nos e7isten valores para ;&2 8ue es el dise%o original+ !l valor de µ,& es igual a '+<(+
Para deter)inar µ,) nos basa)os en la siguiente ecuación: µ Sm
= ( µ m * Cosα ) + Sinα
µ,) M 4 v 9AP!EDI"! G para el aga-o µ,) M 4 v M '+1' µ Sm
= (0.4 * Cos12) + Sin12 µ Sm
= 0.60
La tensión en el punto esta dada por: P B = 9.81*W C * L * µ S 1
Para µ,; lo to)a)os del AP!EDI"! F suponiendo 8ue el di6)etro del rodillo de la cadena es de ((+)) sin lubricación. / 8ue el transportador tiene ;=2 de inclinación. /a 8ue no e7isten valores para ;&2 8ue es el dise%o original+ !l valor de µ,; es igual a '+;<+
P B = 9.81*155.83 *11.5 * −0.13 P B = −2285.4( N )
A0ora debe)os calcular la tensión de la cadena producida por la colu)na de )aterial 8ue se va a transportar+
FI&URA 2,5 REPRESENTACION DE LA ALTURA DEL MATERIAL A TRANSPORTAR .3/,
X = 2.25 x10 4 * f h * L * H 2 ( N )
.3/,
Donde: R : Bensión debido a la colu)na de )aterial a transportar 9E+ 4 0 : Factor de 4ricción del )aterial en sentido 0ori-ontal+ : "olu)na de )aterial a transportar 9)+
!l valor de 4 0 lo to)a)os del AP!EDI"! G para el baga-o 8ue es igual a '+''?+
De acuerdo a su inclinación / al dise%o de la tolva de ali)entación. nuestro transportador tendr6 una colu)na de )aterial en su punto )as crítico de < )etros de altura. esto se debe a las consideraciones to)adas en el capitulo ; para el dise%o+ X = 2.25 x10 4 * 0.006 *11.5 * 32 X = 13972.5 N
Cp = 9.81*11.5 * [(155.38 * 0.38)+ (117.17 * 0.6)]− 2285.4 + 13972.5 Cp = 26279.31 N
!ste valor representa la tensión en la cadena sin considerar 4actores de servicio / otros 4actores 8ue intervienen en la tensión del dise%o calculada a continuación+ Cp DISEÑ = Cp * !s * !p * !n
Donde. "pDI,!S# : Bensión de dise%o de la cadena 9E+ "p : C67i)a tensión de la cadena 9E+ FP M Factor de servicio+ F, M Factor de velocidad+
Fn M Factor por nu)eras de 0ileras de cadena+ Antes de seleccionar los 4actores de servicio 9Fp debe)os saber a 8ue clasi4icación de cargas pertenece el transportador de rastra 9AP!EDI"! + Ve)os 8ue el transportador se encuentra en el Grupo " de la tabla. donde las cargas son pesadas+
,abiendo a 8ue grupo pertenece el transportador va)os al AP!EDI"! I / selecciona)os los 4actores de servicio 94 p de acuerdo a las condiciones de traba5o del transportador+ Donde Fp es el producto de todos los 4actores de servicio dados por las condiciones+
TA%LA ;, FACTORES DE SERHICIO, CONDICION
Frecuencia de c0o8ues "argas en la cadena "ondiciones at)os4*ricas #peración
FACTOR DE SERHICIO K -
;+& ;+= ;+& ;+&
! p p = 1.2 *1.5 *1.2 *1.2 ! p p = 2.60
Para 0allar el 4actor de velocidad 9Fs necesita)os saber el n3)ero de dientes en la catalina+ !n la )a/oría de las aplicaciones de
transportadores la e7periencia dice
8ue ( dientes en la catalina es un n3)ero aceptable+ !n *ste caso selecciona)os un nu)ero de dientes de E0 M ;& 9!ste valor se 5usti4ica en la selección de la catalina+
Del AP!EDI"! T con los valores del n3)ero de dientes E0 M;&
/
con
velocidad
)67i)a
reco)endada
para transportadores de rastra 9=' ;'' 4t@)in++ ,e reali-a la selección del 4actor de velocidad velocidad 9F,+ ! s = 0.990
! n =
1.20 n
!n = 1.20 2 = 0.6
P " = P * ! p p * ! s * ! n
Cp DISEÑ = 26279.31* 2.6 * 0.99 * 0.6
Cp DISEÑ = 40585.8 N (9124.1#$)
A0ora calcula)os el es4uer-o 3lti)o de tensión 8ue resistiría la cadena. para luego seleccionarla+ La re4erencia .3/
sugiere un 4actor de seguridad de ( para el c6lculo del
es4uer-o 3lti)o de la cadena+ Cp DISEÑ = E .%#&imo 8 E .%#&imo = 8 * 40585.8
E .%#&imo = 324686.4 N (72992.41#$)
Para seleccionar el paso reco)endado para la cadena va)os al AP!EDI"! H H / ve)os 8ue para una velocidad )67i)a en la cadena ;+& )@)in+ / el n3)ero de dientes en la catalina E0 M ;&. el paso es de ;=&+? 9? 9? pulg++
Del AP!EDI"! L se escoge la cadena )6s apro7i)ada+ La cadena re8uerida re8uerida tendr6 los siguientes datos: p M ? pulg+ "p M 1'=(=+( E 9;&1 lbs+
,elecciona)os la cadena ,?;'. 8ue tiene las siguientes características: p M ? pulg+ "p M &'' lbs
Plano P""AD!EA'= P""AD!EA'=
2,+ 2,+,2 ,2 Di Die! e! De Ra Ratra tra,, "o)o se deter)inó en el dise%o de 4or)a. el 6rea re8uerida para transportar ;=' Bn@0 de )aterial es de '+?> ) &. de donde obtuvi)os las di)ensiones para las rastras. las )is)as 8ue son de ;((= 7 &=1 ))+
Para deter)inar la distancia entre rastras debe)os calcular la longitud de la cadena la cual debe ser divisible para el espacia)iento entre rastras+ !stablece)os los valores )ediante la siguiente 4ór)ula:
L = N h + 2 * p C
Donde.
L M Longitud de la cadena+ 9Pasos por cadena+ E0 M Eu)ero de dientes de la catalina+ " M Distancia entre centros 9)+ p M Paso de la cadena 9)+ L = 12 + 2 *
0.1524
11.55
L = 164 p'sos / c'"(n'
De acuerdo al resultado en el c6lculo anterior 9;?1 pasos por cadena. to)a)os
los n3)eros divisibles
para este
resultado / )ediante dise%o de 4or)a escoge)os de entre estos n3)eros 9&. 1 la opción )as reco)endable / lógica. es decir si escoge)os el & tendría)os (& rastras lo 8ue signi4ica un e7ceso / una distancia )u/ corta entre las )is)as+ !n este caso la opción )as reco)endada es el 1. con 1; rastras+ A0ora )ultiplica)os el n3)ero designado co)o divisible 91 por el paso de la cadena 9'+;=&1). para obtener el espacia)iento entre rastras+ !l espacia)iento entre rastras es de '+?'?)+
Para el dise%o de las rastras utili-are)os UPE&1'+ De la re4erencia .>/
ve)os 8ue el peso por )etro de la UPE es de <<+& Kg@)+
A0ora )ultiplica)os ese valor por la longitud de la
rastra
9;((=))+ #btene)os un valor de ?&+=( Hg. 8ue 5unto con las cartelas 8ue co)ponen la rastra / sus ore5as nos dan un valor de ?1+' Kg+ v M ?1+' Kg 9;1; lb++ Donde. v M Peso de rastra / accesorios+ Plano P"$A,B$A'1
2,+,3 Selecci"n De Catalina, Para la selección de la catalina se deben to)ar las siguientes consideraciones:
+, Ba)a%o de la "adena: E3)ero o tipo+ La selección de la catalina depende de las
di)ensiones especí4icas de la
cadena: paso de la cadena. di6)etro de rodillos / anc0ura interior de la cadena+
2, !l n3)ero de dientes reales en la catalina+ ,i el n3)ero de dientes es aplicable para el acople con la cadena+
<+ Caterial: •
ierro 4undido. con los dientes de la catalina endurecido+
•
Cateriales especiales tales co)o acero ino7idable. bronce. etc+
1+ Bipo del "ubo: !l tipo A no tiene un cubo co)o parte de la rueda de l a catalina+ !l tipo tiene el cubo solo en un lado de la rueda+ !ste tipo se encuentra general)ente en catalinas pe8ue%as e inter)edias+ !l tipo " tiene la )is)a distancia del cubo en a)bos lados de la catalina+ !l tipo " es el )6s co)3n / se encuentra general)ente en catalinas de gran ta)a%o+ !l tipo o44set " indica un cubo descentrado con respecto a la línea del centro+
FI&URA 2,8, TIPOS DE CATALINAS .
8, Di6)etro e7acto del e5e: )ostrar las tolerancias especiales / ta)a%o de la c0avetera+
:,
Di)ensiones
del
"ubo:
!stas
)edidas
son
general)ente est6ndares de la 46brica+ ,in e)bargo para casos especiales se especi4ican el di6)etro e7terior / longitud+
Partiendo del pri)er paso la cadena /a seleccionada 9,?;' con las siguientes di)ensiones: Paso: ;=&+?)) 9?+ Di6)etro de $odillos: >?+&)) 9<+ Interior de eslabones: >&+&<)) 9& &>@<&+ AP!EDI"! L+
!stos valores /a deter)inados nos a/udar6n a calcular el paso dia)etral / el anc0o del diente de la catalina+ !l paso dia)etral se deter)ina to)ando un valor constante dado por el n3)ero de dientes de la catalina 9AP!EDI"! C+
!l
n3)ero de dientes reco)endados para este tipo de aplicación va de ( a;& dientes para transportadores pe8ue%os. / de ( a ;? para transportadores de rastras )6s grandes 9AP!E"I"! E+
Bo)ando un n3)ero de dientes E M ;&. va)os al AP!E"I"! C para seleccionar el valor constante para este. / luego deter)inar el paso dia)etral de la catalina+
Para E M ;& el valor constante es de <+(?1+ !l paso dia)etral esta dado por la siguiente e7presión:
PD = p * v.cons& .
Donde: PD: Paso dia)etral+ p: Paso de la cadena+
PD = 6 * 3.864 PD = 23.184 p) lg(588.87mm)
FI&URA 2,:, PASO DIAMETRAL EN LA CATALINA, !ste valor es )u/ i)portante /a 8ue nos a/udar6 a de4inir las di)ensiones de la catalina / por ende la altura del transportador+ "on respecto al )aterial. las catalinas deben ser 4abricadas con 0ierro 4undido de la )e5or calidad para la )a/oría de aplicaciones+ Para traba5os 4uertes. puede ser necesario utili-ar catalinas de acero 8ue contengan un '+1 de carbono .
a/ otros )ateriales 8ue se pueden especi4icar para los re8uisitos particulares+ !l acero ino7idable. por e5e)plo. se utili-a en te)peraturas altas o condiciones corrosivas+
TA%LA <, MATERIALES PARA CATALINAS .
ierro Fundido Acero Fabricado
ierro Fundido Acero con Acero '+1 de Fabricado "arbono
ierro Fundido
Acero con '+1 de "arbono con Dientes !ndurecidos
TA%LA >, DURE'A DE DIENTES PARA CATALINAS .
DURE'A EN LOS DIENTES 0RC MINIMA1 <= <= =>
,eleccionare)os un acero de '+1 de carbono para su 4abricación+ !l acero )6s reco)endable para *ste tipo de aplicación es el ,A! ;'1=. )u/ utili-ado en la industria para la
4abricación de
e5es. tuercas. pernos. arandelas. coronas. e5es
de trans)isión / catalinas+ Las catalinas seleccionas tendr6n una dure-a en sus dientes de 1' $" 9$ocKell " para ser un poco )6s conservadores de acuerdo al valor reco)endado por la tabla +
Debe)os considerar 8ue los dientes de la catalina tendr6n cierto radio en sus caras e7teriores. para asegurar la entrada / la salida de la cadena co)o se )uestra en la siguiente 4igura+
FI&URA 2,;, DIENTE RECOMENDADO PARA CATALINAS,
!l anc0o del diente est6 dado por la separación entre las caras de los eslabones de la cadena+ ,eg3n el interior de los eslabones de la cadena. se reco)ienda de5ar una 4uga de ? a ( )ilí)etros entre
el interior de los eslabones de la cadena / los dientes de la catalina+
A0ora debe)os deter)inar las di)ensiones del cubo de la catalina+ Para esto. con el valor del paso dia)etral de &<+;(1 pulg+ / con el valor de la tensión de dise%o de la cadena de 1'=(=+( E 9;&1 lbs. va)os al AP!EDI"! S / 0ace)os interceptar
estos dos
valores.
obteniendo
en
la
intercepción la letra # 8ue representa el tor8ue generado+
Posterior)ente con el di6)etro del e5e de = ;=@;? 9;=')) 9"alculado en el dise%o del e5e / con el tor8ue generado 9L!B$A # intercepta)os en el AP!EDI"! # / obtene)os el di6)etro del cubo de ;@&+ ,iguiendo en la )is)a línea. en la parte in4erior. obtene)os la longitud del cubo de ?+ "on las )edidas /a calculadas pode)os seleccionar una catalina 8ue cu)pla con estas características o 8ue sea si)ilar+ !n el plano P""ABALIE;& se )uestran las di)ensiones obtenidas+
2,2
Site7a M!triJ
2,2,+ Die! Del E9e M!triJ y Cilindr! Pr!tect!r, Material Para E9e, A 4in de )ini)i-ar las de4le7iones. el acero es la elección lógica de )aterial para los e5es. en 4unción a su elevado )odulo de elasticidad. aun8ue a veces ta)bi*n se recurre al 0ierro 4undido o nodular. en especial si con el e5e se 4unden de )anera integrada las catalinas u otros dispositivos+ !n entornos )arinos u
otros a)bientes
corrosivos. a veces se recurre al bronce o al acero ino7idable+
"uando
el
e5e 4unciona ta)bi*n co)o
super4icie de roda)iento sobre un co5inete o bu5e de )anguito. la dure-a debe ser pri)ordial+ !n estos casos. el )aterial de elección para el e5e pudiera ser un acero total)ente endurecido o ce)entado+ La )a/or parte de los e5es de )a8uinas se 4abrican a partir de un acero al ba5o o )edio carbono. /a sea rolado en 4río o en caliente. aun8ue ta)bi*n cuando se re8uiera de superior resistencia. se aplican aceros de aleación+
!n e5es de di6)etros )6s pe8ue%os 9)enores de < de di6)etro. se recurre )6s al acero rolado en 4río. / en ta)a%os )a/ores se utili-a aceros rolado en caliente+ La )is)a aleación. rolada en 4río. tiene propiedades )ec6nicas superiores a las 8ue tienen rolado en caliente. por traba5o en 4río. pero esto se obtiene a costa de es4uer-os residuales por tensión en la super4icie+ !l )a8uinado para 4or)ar cu%eros. ranuras o escalones libera estos es4uer-os locales residuales. pudiendo provocar distorsión+
Carga S!?re L! E9e, !ntre los casos )6s generales de cargas sobre e5es. est6n la co)binación de un par de torsión 4luctuante / de un )o)ento 4luctuante+ Ba)bi*n pueden estar presentes cargas a7iales si el e5e es vertical o si inclu/e engranes 0elicoidales o tornillo sin4ín. con un co)ponente de 4uer-a a7ial+ La co)binación sobre un e5e en rotación de un )o)ento a 4le7ión / un par de torsión genera es4uer-os )ultia7iales+ ,i las cargas son asincrónicas. aleatorias o 4uera de 4ase. entonces se tratar6 de un caso de es4uer-o
)ultia7ial co)ple5o+ !l
deter)inar si se trata de
4actor crítico para
es4uer-os )ultia7iales si)ples o co)ple5os es la dirección del es4uer-o alternante principal en un ele)ento dado de un e5e+ ,i
su
entonces
dirección es
constante con
se considera co)o
un caso
el
tie)po.
de es4uer-o
)ultia7ial si)ple+ ,i varía con el tie)po. entonces se trata de un caso de es4uer-o )ultia7ial co)ple5o+ La )a/or parte de los e5es en rotación tienen cargas tanto a 4le7ión co)o a torsión / estar6n en la categoría de co)ple5os+ A3n cuando de la dirección del co)ponente torsional varía con4or)e al ele)ento 8ue gira alrededor del e5e+ Al co)binarlos en
el
círculo de
Cor0 se ver6 8ue el
resultado es un es4uer-o principal alternante. de dirección variable+ Una e7cepción a lo anterior es el caso de un par de torsión constante. superpuesto sobre un )o)ento 8ue varía con el tie)po+ Dado 8ue el par de torsión constante no tiene co)ponente alternante 8ue ca)bia la dirección de es4uer-o alternante principal. esto se convierte en un caso de es4uer-o )ultia7ial si)ple+ ,in e)bargo en el caso de e7istir concentraciones de es4uer-os co)o per4oraciones o cu%eros en los e5es. incluso *sta e7cepción no puede ser aceptada. /a 8ue introducir6n es4uer-os bia7iales locales. lo 8ue re8ueriría un an6lisis de 4atiga )ultia7ial co)ple5o+
Cálcul! De La Di7eni"n Del E9e,
Para
0allar
el
di6)etro
del
e5e
to)are)os
co)o re4erencia el libro de Dise%o de Ca8uinas de $obert L+ Eorton capitulo .+@/+
Para deter)inar los es4uer-os en el e5e considerar* el procedi)iento A,C! 8ue supone 8ue la carga en el e5e es
a
4le7ión
total)ente
alternante
9"on
co)ponente )edio a 4le7ión igual a cero / un par de torsión uni4or)e 9con co)ponente al par de torsión alternante igual a cero+ !l di6)etro de e5e est6 dado por la siguiente ecuación+
⎧
⎡
2
2
⎪ ⎨ π 3 ⎢⎛ f , ⎞⎟ + 3 ⎜ S f ⎟⎠ 4 ⎝ 2 N f ⎢⎜ ⎪ ' ⎛ ⎪ * ⎣ "= * ⎜ ⎜ ⎝ ⎩
fsm
T m ⎞ ⎤ ⎟ ⎪ S + ⎟⎠2
1
1
⎫
⎬ ⎥ ⎪
⎥⎦
⎪
3
⎭
!l pri)er paso es reali-ar el diagra)a de cuerpo libre de nuestro e5e con todas las 4uer-as involucradas co)o el peso de las catalinas. las reacciones en las c0u)acera. el peso del e5e / las tensión de la cadena trans)itida al e5e+
FI&URA 2,<, FUER'AS EN EL EE MOTRI',
FI&URA 2,>, ANALISIS DE FUER'AS PLANO #Q(),
Para calcular el peso distribuido del e5e asu)i)os un peso del e5e de <=( Hg+ 9<='(+1 E. co)o se detalla en la siguiente 4or)ula: P . E.( = W ´*#
W ´=
3508.4 N 2.6m W ´= 1349.4 N m
Los valores de P; / P& igual a ;=; Hg+ 9;1('
E. representan el peso de las catalinas /a
conocidos en su dise%o+ !n la siguiente ecuación se )uestra el c6lculo de la su)atoria de las 4uer-as en el e5e Y:
∑ ! + = 0 -1 + − P 1 − P 2 + - 2 + − W ´*# = 0 -1 + = - 2 + ∧ P 1 = P 2
2 -1 + − 2 P 1 = 1349.4 * 2.6 2 -1 + = 1349.4 * 2.6 + 2 *1480 -1 + =
6468.44 2
-1 + = - 2 + = 3235.2 N
FI&URA 2,+@, ANALISIS DE FUER'AS PLANO #Q'),
"p representa la tensión de dise%o de la cadena 8ue es igual a 1'=(=+( E+
∑ ! x = 0 -1 x − T 1 − T 2 + -2 x =
0 -1 x = - 2 x ∧ T 1 = T 2 2 -1 x − 2T 1 = 0 2 -1 x = 2T 1 -1 x = - 2 x = 40585.8 N
"6lculos para el diagra)a de cortante / )o)ento 4lector en el e5e ORY+
V 1 = 3235.8 N V 2 = W ´ * # − V 1 V 2 = 1349.4 * 0.253 − 3235.8 V 2 = 2894.4 N V 3 = V 2 − P 1 V 3 = 2894.4 − 1480 V 3 = 1414.4 N , ´ = V 2 * # , ´ = 2894.4 * 0.253 , ´ = 732.2 N − m
, ´´ = W ´ * # *2# + (V2 − V3 ) * # , ´´ = 1349.4 *1300 * 1300 2 + (2894 − 1414.2) * 0.253 , ´´ = 1515.2 N − m
FI&URA 2,++, DIA&RAMA DEL CORTANTE ( MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO #Q(),
"6lculos para el diagra)a de cortante / )o)ento 4lector en OR+ V 4 = 40585.8 N , ´´´ = V 4 * # , ´´´ = 40585.8 * 0.253 , ´´´ = 10268.2 N − m
FI&URA 2,+2, DIA&RAMA DEL CORTANTE ( MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO #Q'),
A0ora deter)ina)os el )o)ento resultante. el cual esta dado por los )o)entos calculados en los planos ORY / OR+
,' = ( , ´´ ) 2 + ( , ´´´) 2 ,' = (1515.2) 2 + (10268.2) 2 ,' = 10379.4 N − m
FI&URA 2,+3, DIA&RAMA DEL MOMENTO RESULTATE DEL EE MOTRI',
Euestro e5e contar6 con < di)ensiones de di6)etro. con la 4inalidad de 4acilitar el )onta5e para los accesorios co)o catalinas. c0u)aceras. acoples. etc+ !l pri)er punto a anali-ar es el centro donde van las catalinas. luego se considerar6 el
di6)etro de las c0u)aceras / 4inal)ente el di6)etro del acople+
!legi)os el acero A,,A >'= con ,/ M ?(= CPa / ,ut M ;'>( CPa+
!l 4actor de seguridad para el dise%o a 4atiga va de < a 1+ !n este caso escogere)os escogere)os E4 M <+
"alcula)os el lí)ite de resistencia a la 4atiga para aceros )ediante la siguiente ecuación: S (´ = 0.5 S )& )& S (´ = 0.5 *1078000000 S (´ = 539 ,P'
A0ora el valor de ,eW lo reduci)os aplicando varios 4actores. a 4in de notar las di4erencias entre la pie-a real / el esp*ci)en de prueba 9datos asu)idos para el e5e+
S ( = C c arg ' C &'m'/o &'m'/o C sup (0fici( C &(mp(0'&)0' &(mp(0'&)0' C confi'$i#i"'" confi'$i#i"'" S (´
Para deter)inar los 4actores utili-a)os la in4or)ación del capitulo ? de Eorton paginas <>? a <(;+ "o)o nuestro e5e est6 so)etido a 4le7ión el 4actor de carga es igual uno+ C c arg ' = 1
Para el 4actor de ta)a%o asu)ire)os un di6)etro del e5e de ;1'))+ Que luego ser6 recalculado para veri4icar si es el ideal o no+ Para 8mm ≤ " ≤ 250mm C &'m'/o = 1.189" −0.097 C &'m'/o = 1.189 * (140) −0.097 C &'m'/o &'m'/o = 0.736
Para el 4actor de super4icie to)a)os el valor directa)ente de la AP!EDI"! P 9a con un ,tu M ;'>( CPa 9;=?+< Kpsi 8ue al interceptarlo con la curva de )a8uinado )a8uinado obtene)os el 4actor de super4icie+
C sup (0fici( = 0.70
Para el 4actor de te)peratura tene)os 8ue B X 1='2" 9(1'2F es igual a ;+ C &(mp(0'&)0' = 1
Por ulti)o del AP!EDI"! P 9b escoge)os el 4actor de con4iabilidad.
para
*ste
caso
traba5are)os
con
una con4iabilidad del + C confi'$i#i"'" confi'$i#i"'" = 0.814
S ( = C c arg ' C &'m'/o &'m'/o C sup (0fici( C &(mp(0'&)0' &(mp(0'&)0' C confi'$i#i"'" confi'$i#i"'" S (´
S ( = 1* 0.763* 0.70 *1* 0.814 * 539 S ( = 234.33 ,P'
Para 0allar los 4actores de concentración de es4uer-os en los cu%eros Ht para 4le7ión. / Hts para torsión. encontra)os la relación del radio de la )uesca )uesc a dividido para el di6)etro asu)ido del e5e+ 0 = 3 = 0.021 " 140
Del AP!EDI"! Q 9a to)a)os Kt M &+& / Hts M &+? K f = 1 + 1( K& − 1)
1
1=
' 0
1 +
Del AP!EDI"! Q 9b con , ut M ;=?+
1
1=
1 +
1
1= 1+
' 0 = 0.81
0.080
0.12 K f = 1 + 0.81* (2.2 − 1) K f = 1.97
K fsm = 1 + 1( K &s − 1) K fsm = 1 + 0.81* (2.6 − 1)
K fsm = 2.30 Por 3lti)o 0ace)os su)atoria de tor8ues en el e5e
9FIGU$A &++
∑ T = 0 T − Tc − Tc = o T = 2Tc
Cp* PD Tc = DISEÑ
2
Donde: BcM Bor8ue generado por las catalinas 9E )+ "pDI,!S# M Bensión de dise%o en la cadena 9E+ PD M Paso dia)etral de la catalina 9)+
Tc =
40585.8 * 0.589 2
Tc = 11952.5 N − m
$ee)pla-ando en la ecuación el tor8ue generado por las catalinas. obtene)os el tor8ue total trans)itido al e5e+ T = 2Tc T = 2 *11952.5 T = 23905 N − m
Final)ente ree)pla-a)os en la 4or)ula los datos obtenidos:
⎧ 2 " 0 = ⎪ 32 * 3 ⎡ ⎛ ⎟ ⎪ π ⎢⎣⎢⎞ ⎜ ⎤ 234330000 ⎠ ⎪ ⎨ 23905 ⎩ ⎜⎝ 1.97 ⎠
" 0 = 0.150
⎥
1
1 2
10379.4
4⎝
⎞
3⎛
2
⎫
⎟ 685000000 ⎦3 ⎥ + 2.3 ⎬⎪
⎭
" 0 = 150mm
!l di6)etro 4inal ser6 de ;=' ))+ en el 6rea donde se apo/an las catalinas+
A0ora debe)os calcular el di6)etro donde est6n apo/adas las c0u)aceras d+. para esto encontra)os los 4actores de concentración de es4uer-o 4le7ión / torsión debido al ca)bio de di6)etro para el acople de c0u)aceras+
Del AP!EDI"! $ 9a para 4le7ión escoge)os los valores de A / b para 0allar Ht+
,upone)os un d; M ;&=)) / D M;='))+ D@d M ;+& A M '+>'( b M '+&;>?
⎛ ⎜⎞
K & = A
⎟ K & =
0.97098⎜
$
0
⎝ ⎛⎠
"
3⎝
⎞
−0.21796
⎟
125 ⎠
K & = 2.19
K f = 1 + 0.81* (2.19 − 1) K f = 1.96
Del AP!EDI"! $ 9b para torsión escoge)os los valores de A / b para 0allar Hts+ ,upone)os un d M ;&=)) / D M;='))+ D@d M ;+& A M '+(<1&= b M '+&;?1
$
⎛ K &s = A⎜ ⎝⎞ ⎟ ⎠
0 "
⎛
− 0.21649
K &s = 0.83425 * ⎟ 3⎝ ⎞ ⎜ K &s = 1.87
125 ⎠
K fsm = 1 + 0.81* (1.87 − 1)
K fsm = 1.71
"o)o el punto a anali-ar se encuentra en el ca)bio de sección para el acople de las c0u)aceras. debe)os saber el )o)ento resultante en ese punto+ !l )o)ento lo to)a)os de la Figura &+;'. Ca M 1(<'+( E)+ $ee)pla-ando tene)os:
⎧ 2 "1 = ⎪ 32 * 3 ⎡ ⎛ ⎪ π ⎢⎣⎢ ⎜ ⎤ 135330000 ⎟⎠ ⎞ ⎪ ⎨ 23905 ⎩ ⎜⎝ 1.96 ⎠
1
1 2
4830.8
4⎝
⎞
2
⎫
⎟ ⎬ 685000000 ⎦ 3
1.71
+
⎥
3⎛
" 1 = 0.138m
⎥
⎪
⎭
" 1 = 138mm
Plano P"C#B$I;1
Die! Del Cilindr! Pr!tect!r, !l ob5etivo principal de este dise%o es prevenir los posibles da%os
del
e5e.
/a
sea
por
la
corrosión
at)os4*rica. por el baga-o de ca%a / por el peso de la rastra en caso 8ue esta se suelte de la cadena / golpee al e5e+
Por dise%o de 4or)a el cilindro protector tendr6 el )is)o di6)etro del cubo de la catalina+
A R E C A M U H C
CILINDRO PROTECTOR
A R E C A M U H C
FI&URA 2,+5, ESUEMA &ENERAL DEL CILINDRO PROTECTOR DE EE,
,e $eali-a un )odelo del cilindro con la posible carga 8ue lo puede i)pactar con el 4in de deter)inar los es4uer-os+ Los es4uer-os
ser6n
progra)a co)putacional
calculados ,AP&'''+ !l
utili-ando
el
criterio para la
selección del espesor del cilindro ser6 evitar llegar al es4uer-o de 4luencia 9,Y M &1( CPa con 4actor de seguridad de η M & / no tener una de4or)ación e7cesiva+ !l )odelo 8ue se utili-ar6 en este caso se )uestra en la 4igura &+;=+
FI&URA 2,+8, MODELO DE CILINDRO PROTECTOR,
,e utili-ar6 el ele)ento ,!LL para )odelar las paredes+ Ade)6s se colocar6 la carga a la 8ue puede estar e7puesto el cilindro protector 9'+=' KE peso de la rastra+ Utili-are)os una plac0a de 1+>)) para nuestro dise%o+
Al e5ecutar el progra)a con los datos e7puestos obtuvi)os el gr64ico de los es4uer-os presentes en la Figura &+;?+
FI&URA 2,+:, ESFUER'OS EN CILINDRO PROTECTOR,
"o)o se observa en la 4igura anterior los es4uer-os de Von Cises desarrollados en el cilindro a causa del posible i)pacto de las rastras no son )a/ores a =(+= CPa. lo cual cu)ple con el criterio de dise%o 8ue esta)os utili-ando+ Plano P" "ILIED$;<+
2,2,2 Selecci"n Del Reduct!r y M!t!r, 2,2,2,+ Selecci"n Del Reduct!r, Para la selección del reductor nos basa)os en el catalogo de AE,!E
P1
.+2/+
,eguire)os
su
procedi)iento
/ consideraciones para su selección+
!ste catalogo 0ace la selección del reductor apo/6ndose en un código de nueve espacios. los )is)os 8ue pueden ser una co)binación de letras / n3)eros+ Describi)os a continuación: ;+ !l pri)er espacio del código representa la serie . 8ue indica 8ue el reductor es de )arca AE,!E P1+
Q
CODIGO
&+ !n el segundo espacio del código va el tipo de aplicación del reductor. es decir co)o va a traba5ar+ Aplicación 0ori-ontal+ H Aplicación vertical+ Para nuestra aplicación el reductor va a traba5ar en 4or)a 0ori-ontal. debido a la ubicaciones del e5e )otriel )otor+
/
del
acople
con
Q
CODIGO
H
3, !n el tercer valor del código selecciona)os la posición del e5e de entrada / salida del reductor. /a sean estos paralelos o 4or)ando un 6ngulo entre ellos+ P !5es paralelos+ R Angulo recto entre e5es+ CODIGO
Q
H
5, ,elecciona)os
P
el
Debe)os tener en
ta)a%o+ consideración lo siguiente+ escoger el 4actor de seguridad para Debe)os esta aplicación+ Aplicación: Bransportador de rastra+
"ondiciones de "arga: &10@&10+ Cotor: n; M ;>='
,e asignó ;>=' rp) al )otor por8ue *ste valor es el )6s co)3n / utili-ado para este tipo de aplicación en los )otores. ade)6s 8ue es el )6s co)ercial+
"on la aplicación / condiciones de carga va)os al AP!EDI"! , / selecciona)os el 4actor de seguridad+ ,4 M ;+&= "on
el
4actor
de
seguridad
seleccionado
corregi)os el valor de la potencia del )otor 9Potencia calculada en la selección del )otor+ P)otor 7 ,4 M ?' 7 ;+&= M >= Posterior)ente 0alla)os el ratio del reductor+ Donde. n; M rp) del )otor+ n& M rp) del e5e+ Las $PC del e5e est6n dadas por:
-P,
Donde. S * 60 = P $PC: $evoluciones D * π por )inuto en el e5e+
,: Velocidad de la cadena 9)@sec+ PD: Paso dia)etral de la catalina 9)+
-P, =
0.35 * 60 0.588 * π -P, = 11.4
11.4 -'&io = 1750 = 154
Del
AP!EDI"!
B
escoge)os
el
ta)a%o
del reductor. es decir los P+ "on un ratio de ;?' / con las revoluciones por )inuto de entrada 9;>='rp)
/
salida
del
reductor
selecciona)os el ta)a%o del (&P+
Para
seleccionar
)otor
9;;rp) igual
a
esta potencia co)o
de4initiva se debe cu)plir con lo siguiente: P 7 ,4 X Pot+ Cec6nica 9AP!EDI"! B >= X (&
CODIGO
Q
H
P
F
160
!l valor de (& P corresponde al ta)a%o del reductor
de
la
colu)na
OF
/
es
la
potencia seleccionada para esta aplicación+
8,
Del AP!EDI"! B observa)os
8ue el
n3)ero de etapas 9Four ,tages para todos los ratios a0í presentes es de 1+ CODIGO
Q
H
P
F
4
160
:, ,elecciona)os la 4or)a del e5e de velocidad )6s alta 9!ntrada del reductor+
L : I-8uierda+ $ : Derec0a+ B : Dos e7tensiones de e5e+ U : Arriba+ D : Angulo $ecto+ CODIGO
Q
H
P
F
4
L
;, ,elecciona)os la 4or)a del e5e de velocidad )6s ba5a 9salida del reductor+
160
L : I-8uierda+ $ : Derec0a+ B : Dos e7tensiones de e5e+ U : Arriba+ D : Aba5o+ CODIGO
Q
H
P
F
4
L
D
160
<, Bipo del e5e con velocidad )6s ba5a 9salida del reductor+ E : !5e sólido nor)al+ D : !5e 0ueco con disco reductor+ H : !5e 0ueco con c0avetera+
CODIGO
Q
H
P
F
4
L
D
N
Una ve- llenada la tabla con los códigos para ver sus U nos indica )anual di)ensiones+ !l las di)ensiones para nuestro reductor seleccionado+ AP!EDI"! busca)os
en
el
Plano P"$!DU"B'
160
2,2,2,2
Selecci"n Del M!t!r,
La potencia del )otor esta dada por la siguiente e7presión:
P mo&o0 =
P (.( η mo&o0
*
η
( HP )
0(")c&o0
Donde. P)otor : Potencia del Cotor 9P+ Pe5e : Potencia en el e5e 9P+ η)otor : !4iciencia del Cotor+ ηreductor : !4iciencia del $eductor+
P (.(
# "(C'"(n's * Cp DISEÑ
*S
=
( KW )
1000
Donde. "PDI,!S#: Bensión de dise%o de la "adena 9E+ , : Velocidad de la cadena 9)@seg+
2 * 40585.8 * P (.( = 0.35 1000
P (.( = 28.41 KW = 38 HP
( KW )
38 P mo&o0 = 0.85 *
P mo&o0
0.8 = 55.88 HP
!ste es el valor teórico necesario del )otor para )over el transportador. pero debe)os escoger un )otor de P est6ndar+ Para esta aplicación escogere)os un )otor de ?' P+ !l )otor seleccionado tiene el siguiente 4ra)e. 2,2,3 Selecci"n de C6u7acera, Antes
de
seleccionar
las
c0u)aceras
o
ca5eras.
debe)os seleccionar los roda)ientos /a 8ue cada roda)iento seleccionado tiene su propia ca5era+
Para el proceso de
selección pode)os utili-ar las re4erencias .+5/ / .+8/,
Para nuestra selección debe)os saber cual es el roda)iento )6s reco)endado para nuestra aplicación. es decir si el roda)iento va a ser de bolas o rodillos+
!n este caso seleccionare)os
roda)ientos de rodillos es4*ricos 8ue pueden soportar grandes cargas. por ello son a)plia)ente usados en )a8uinaria industrial+
Del AP!EDI"! V observa)os 8ue los roda)ientos es4*ricos tienen gran capacidad para resistir cargas radiales / a7iales 8ue a/udar6n a absorber la e7pansión / dilatación del e5e debido a las variaciones de te)peratura 9carga a7ial+ #tra característica i)portante es 8ue pueden girar a velocidades relativa)ente ba5as ideales para nuestro transportador+
Una ve- seleccionado el tipo de roda)iento. calcula)os la capacidad de carga en el )is)o. para esto necesita)os las reacciones el los apo/os+
$;7 M 1'=(=+( E $;/ M <&<=+& E
- =
-1 x 2 + -1 + 2
- =
40585.82 + 3235.22
- = 40.7*N = !0
Para los roda)ientos con rodillos es4*ricos la carga e8uivalente .+8/ esta dada por:
P' = 1.2 !0 + !' !0 !' = 0.55 P' = 166 !0 55
Donde. Pa : "arga e8uivalente 9HE+ Fa: "arga a7ial aplicada+ Fr : "arga $adial Aplicada+
P' = 166 * 40.7 55 P' = 122.84 KN .
A continuación procede)os a calcular la capacidad de carga. 8ue esta dada por: 1
⎛ 60 * 0pm * L 10 h C = ⎜⎞ 10 6 ⎝ ⎠ ⎟
p
* P'
Donde. " M "apacidad de carga din6)ica+ $p) M Velocidad angular del roda)iento. ;;+1 rp)+ L;'0 M Duración no)inal en 0oras de servicio+ P M "arga e8uivalente+
p M Factor por tipo de roda)iento. ;'@<9roda)ientos de rodillos+
Del
AP!EDI"!
N
ve)os
8ue
las
0oras
de
servicio reco)endables para elevadores van de <'+''' a ='+''' 0oras+ Los elevadores son si)ilares a este tipo de transportadores /a 8ue a)bos utili-an cadenas+ !scoge)os un valor de 1=+''' 0oras+ 3
60 *11.4 * 45000⎞ 10 C = ⎛ ⎝⎜ 1000000 ⎠⎟ *122.84 C = 344*N
"o)o el di6)etro donde van a ser apo/adas las c0u)aceras es de ;<()). / teniendo en cuenta de 8ue utili-are)os cono de a5uste para el acople de la c0u)acera con el e5e. por este )otivo debe)os elegir un roda)iento de di6)etro )a/or+
Del AP!EDI"! R. escoge)os el roda)iento &&&<& "T con di6)etro ;?'))+ / una capacidad de carga de (?1 HE 9superior la calculada+
Luego procede)os a escoger el cono de a5uste del AP!EDI"! Y+ #bserva)os 8ue para el roda)iento &&&<&H le corresponde el siguiente cono de a5uste+
Asse)bl/: ,EN<& ,leeve: ,<& Locnut: AE<& LocKas0er@LocKpl ate: N<& "on un di6)etro de = >@;? 9;<()) ideal para nuestros re8ueri)ientos+
Por ulti)o del AP!EDI"! elegi)os la ca5era 9"0u)acera 8ue le corresponde a los ele)entos /a seleccionados+ Ve)os 8ue la c0u)acera elegida es la ,AF &&=<&+ Plano P""UCA";;
2,2,5 Selecci"n de Ac!-le acoples necesita)os conocer lo
Para seleccionar los • Potencia o Bor8ue+ siguiente: •
$evoluciones por )inuto+
• Aplicación o tipo de e8uipo a ser conectado 9)otor
para bo)ba. reductor de velocidad para transportador. etc++ •
Di6)etro del e5e+
•
Di6)etro de abertura+
Para la selección de los acoples usare)os co)o re4erencia el )anual de FalK .+:/+
2,2,5,+
Selecci"n Del Ac!-le E9e4Reduct!r, +, Selecci"n Del Ti-! De Ac!-le, Deter)ina)os
el
tipo
nuestros re8ueri)ientos+ esco5o el tipo G&' !ste
acople
4le7ibles
de Del
con
acople
para
AP!EDI"!
doble
RA
)atri)onio+
esta dise%ado con dos partes
distanciadas
para
corregir
desalinea)ientos angulares+ 2, Deter7inaci"n Del Fact!r De SerBici!, Del
AP!EDI"!
R selecciono el 4actor de
servicio de acuerdo a la aplicación+ Para nuestro caso el 4actor de servicio en transportadores de cadena es igual a ;+
3, Deter7inaci"n Del T!rue De A-licaci"n, !l tor8ue de aplicación est6 deter)inado por la siguiente 4or)ula: To01)( =
HP 0(")c&o0 * 63000 * S . ! . 0pm
Donde: P$eductor M (&
,+F+ M Factor de servicio M ;+ $PC 9salida del reductor M ;;+1
To01)( =
82 * 63000 *1 11.4
To01)( = 453157.9#$ − p) lg. To01)( = 51199.94 N − m
5, Ta7a! Del Ac!-le, "on el tor8ue de aplicación calculado en el paso anterior. AP!EDI"! R"+
selecciona)os
el
acople
del
!l acople seleccionado es el ;'==G
con un
tor8ue de =<==''' lb+pulg+ !ste es el )6s cercano al calculado en el paso <+
8, C6eue! De
Ca-acidad Del
Ac!-le (
Di7eni!ne, Eueva)ente en el AP!EDI"! R" c0e8uea)os 8ue el acople seleccionado cu)pla con las di)ensiones del e5e /a seleccionado. teniendo un agu5ero )67i)o de &'+== ))+ / un agu5ero )íni)o de ;';+?
))+
,atis4aciendo
las
necesidades
de nuestro e5e con un di6)etro de ;<'))+ en la parte donde va a ser acoplado con el reductor+ Plano P"A"#PL!;' 2,2,5,2
Selecci"n Del Ac!-le Reduct!r4M!t!r, +, Selecci"n Del Ti-! De Ac!-le, Deter)ina)os
el
tipo
nuestros re8ueri)ientos
de
acople
para
del AP!EDI"! RD.
escogiendo el tipo indicado+
2, Deter7inaci"n El Fact!r De SerBici!, Del AP!EDI"! R to)a)os el 4actor de servicio de acuerdo a la aplicación+ Para nuestro caso el 4actor de servicio para transportadores de cadena es ;+
3, Deter7inaci"n Del T!rue De A-licaci"n, !l tor8ue de aplicación lo deter)ina)os con la siguiente 4or)ula: To01)( =
HP mo&o0 * 63000 * S . ! . 0pm
Donde: P)otor M ?' ,+F+9Factor de servicio M ;+ $p) 9salida del )otor M ;>='
To01)( =
60 * 63000 *1 1750
To01)( = 2160#$ − p) lg. To01)( = 244.04 N − m
5, Ta7a! Del Ac!-le, ,elecciona)os el acople del AP!EDI"! R! con el tor8ue de aplicación calculado en el paso anterior+ !l acople seleccionado es el ;'='B con un tor8ue de
<=''
lb+pulg+
Que
es
el
)6s
cercano al calculado en el paso <+
8, C6eue! De Ca-acidad Del Ac!-le ( Di7eni!ne, Al veri4icar las di)ensiones del acople seleccionado observa)os
8ue
*ste
no
satis4ace
con
las di)ensiones del el e5e de salida del )otor / el e5e de entrada del reductor. /a 8ue cada uno tiene =<+ / 1( ))+ de di6)etro respectiva)ente+ !ntonces co)o el acople ;'='B tiene un di6)etro )67i)o de 1>+?)
no
co)pensa
las
condiciones
dadas+
!l nuevo acople seleccionado es el
;'>'B
con un tor8ue de ('''lbpulg+ 9&11+'1
E+)+ Y un )67i)o agu5ero de ?<+=))+ 8ue satis4acen con el di6)etro del )otor / reductor /a seleccionados+ Plano P"A"#PL!'(
2,3 Site7a C!nducid! O De C!la, 2,3,+ Die! Del E9e C!nducid! ( Cilindr! Pr!tect!r, Igual 8ue para el e5e )otri- dibu5a)os las reacciones en el e5e conducido+
FI&URA 2,+;, FUER'AS EN EL EE CONDUCIDO,
FI&URA 2,+<, ANALISIS DE FUER'AS PLANO #Q(), Asu)i)os 8ue el e5e va a ser un poco )6s liviano 8ue el )otri-. con un peso apro7i)ado de <'( Hg+ 9<';(+1 E+ P . E.( = W ´*#
W ´=
3018.4 N 2.6m
W ´= 1160.92 N m
Para los valores de P< / P1 igual a ;';+= Hg+ 91+> E representan el peso de los ta)bores+
∑ ! x+ = 0 -3 + − P 3 − P 4 + - 4 + − W ´*# = 0 -3 + = - 4 + ∧ P 3 = P 4
2 -3 + − 2 P 3 = 1160.92 * 2.6 2 -3 + = 1160.92 * 2.6 + 2 * 5007.79 3 + = 994.7 2 -3 + = - 4 + = 2503.89 N
FI&URA 2,+>, ANALISIS DE FUER'AS PLANO #Q'), Las tensiones BP. B representan las tensiones en los P" puntos / ". co)o se observa en la 4igura &+&+ #bserva)os
ta)bi*n 8ue en estos dos puntos las tensiones son si)ilares. por lo 8ue utili-are)os el valor de BP para los c6lculos+
∑ ! x2 = 0 − -3 x + 2T PB + 2T PC − - 4 x = 0
-3 x = - 4 x ∧ T PB = T PC
2 -3 x − 4T PB = 0 -3 x = 2T PB -3 x = 2 * 2285.4 -3 x = - 4 x = 4570.8 N "6lculos para el diagra)a de cortante / )o)ento 4lector
en el plano ORY+ V 1 = -3 + = 2503.89 N
V 2 = W ´ * # − V 1 V 2 = 1160.92 * 0.253 − 2503.89 V 2 = 2210.18 N
V 3 = V 2 − P 3 V 3 = 2210.18 − 994.7 V 3 = 1215.48 N , ´ = V 2 * # , ´ = 2210.18 * 0.253 , ´ = 559.17 N − m 3 ) , ´´ = W ´ * # *2# + (V2 − V * #
, ´´ = 1160.92 *1,3 * 1,3 + (2210.18 − 1215.48) * 0.253 2 , ´´ = 1232.6 N − m
"6lculos para el diagra)a de cortante / )o)ento 4lector en el plano OR+
V 4 = 4570.8 , ´´´ = V 4 * # , ´´´ = 4570.8 * 0.253 , ´´´ = 1156.41 N − m
FI&URA 2,2@, DIA&RAMA DE CORTANTE ( MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO #Q(),
FI&URA 2,2+, DIA&RAMA DE CORTANTE ( MOMENTO FLECTOR EN EL PLANO #Q'),
De igual 4or)a calcula)os el
)o)ento OCa 8ue es el
)o)ento resultante+
,' = ( , ´´ ) 2 + ( , ´´´) 2 ,' = (1232.6)2 + (1156.41)2 ,' = 1690.14 N − m
FI&URA 2,22, DIA&RAMA DEL MOMENTO RESULTANTE, Ya 8ue nuestro e5e ser6 si)ilar al )otri-. utili-a)os el )is)o procedi)iento / valores 0allados para su c6lculo. lo 3nico 8ue ca)bia es el )o)ento resultante+
⎧
1
⎡
1
2
2
32 N ⎢ f f ⎛ ⎟ 3 ⎜ fsm T m ⎞⎟⎤ ⎫⎬ 3 S f ⎟ + ⎪ π S + ⎟⎠2 , ⎞ ⎢⎜⎣ ⎝ ⎠ ⎛⎜ ⎝ ⎪ ⎥ * " = ⎪ ⎩ ⎜ * ' 4 ⎥ ⎪ ⎪ ⎭ ⎦se desprecia el tor8ue. pues en este !n el e5e conducido ⎪ ⎨
caso no tene)os a un agente e7terno 8ue lo genere co)o
en
el caso del e5e )otri- 9)otor. B)M'+
$ee)pla-ando tene)os: ⎧ " 0
1
1 2
2
⎪ 32 * 3 ⎡ ⎛ 1.97 1690.41 ⎫ = ⎨ π ⎢ ⎜ ⎟ ⎪ ⎣⎢ 234330000 ⎠ ⎦ 3 ⎤ ⎞⎩ ⎪⎥ ⎬ ⎝ ⎥
" 0 = 0.075m
⎪
⎭
" 0 = 75mm
!l di6)etro 4inal ser6 de >= ))+ en la parte donde se apo/an los ta)bores+
A0ora debe)os calcular el di6)etro donde van apo/adas las c0u)aceras 9d;. para esto encontra)os los 4actores de concentración de es4uer-o 4le7ión / torsión debido al ca)bio de di6)etro del e5e+
Del AP!EDI"! Q 9b con ,ut M ;=?+
' = 0.080 / r M '+>pulg+
1
1=
' 0
1 +
1
1= 1+
= 0.92
0.080 0.79
Del AP!EDI"! $ 9a para 4le7ión escoge)os los valores de A / b para 0allar Ht+
,upone)os un d M ')) / D M;1'))+ D@d M ;+== A M '+<(=
$
⎛ K & = A 0 ⎜⎞ ⎟ ⎝ " ⎠⎛ K & = 0.93836 20 ⎜⎞ ⎟ ⎝
K & = 1.38
90 ⎠
−25759
K f = 1 + 0.81* (1.38 − 1) K f = 1.3
Del AP!EDI"! $ 9b para torsión escoge)os los valores de A / b para 0allar Hts+ ,upone)os un d M ')) / D M;1'))+ D@d M ;+= A M '+(=?;1 b M '+&<=;<
$
⎛ ⎝⎞ ⎠
K &s = A⎜
⎟
0 "
⎛ K &s = 0.85614 *⎞⎜ 20
⎟
K &s = 1.21
− 0.23513
⎝
90 ⎠
K fsm = 1 + 0.81* (1.21 − 1)
K fsm = 1.17
Dado a 8ue el punto a anali-ar es en el ca)bio de sección para el acople de las c0u)aceras. debe)os saber el )o)ento resultante en ese punto+ !l )o)ento lo to)a)os
del gr64ico de )o)ento resultante Ca M ;&(1+= E)+ 9Figura &+&&+ 1
1
⎧ 2 2 ⎫⎪ ⎡ 32 * 3 1284.5 ⎛ " 1 = ⎪ ⎨ 1.3 ⎜ ⎟ ⎢ π ⎪ ⎪ ⎣⎢ 234330000 ⎠ ⎦ 3⎬ ⎤ ⎞⎩ ⎭ ⎝⎥ ⎥ " 1 = 0.060m " 1 = 60mm
Plano P"!+"#EDU;=
Die! Del Cilindr! Pr!tect!r, !l dise%o del cilindro protector para el e5e conducido tiene las )is)as características 8ue el del e5e )otri-. es decir 8ue el an6lisis utili-ado es el )is)o+
2,3,2, Die! Del Te7-lad!r ( Selecci"n De R!da7ient!,
2,3,2,+, Die! Del Te7-lad!r, Para el dise%o del te)plador debe)os tener en cuenta la tensión 8ue e5erce la cadena+ !ste valor nos a/udar6 a seleccionar el di6)etro adecuado
para el tornillo
del te)plador con el 4in de a5ustar la cadena+
FI&URA 2,23, TORNILLO DE POTENCIA PARA TEMPLAR LA CADENA, !l di6)etro de paso del tornillo se lo deter)ina con la siguiente 4or)ula:
T To0ni##o
=
T TP * " p ⎡ πµ p" + ⎢ ⎥ L ⎤ 2 ⎢ ⎣ π " p − µ L
Donde.
⎥ ⎦
BBornillo : Bor8ue necesario para 0acer girar el tornillo. ?'' E)+ BBP : Bensión 8ue debe vencer el tornillo de potencia. 9E+ µ : "oe4iciente de 4ricción entre el tornillo / la tuerca+
dp : Di6)etro de paso del tornillo. )+ L : Avance del tornillo. ))+
!l tor8ue necesario para 0acer girar el tornillo esta dado por la carga
o
4uer-a
8ue
puede
generar
una
persona
)ultiplicada por el bra-o o palanca 8ue se le apli8ue al tornillo
para reali-ar el te)plado+ Asu)ire)os un valor
ra-onable de ?'' E)+
Para deter)inar el valor de la "arga 8ue debe vencer el tornillo de potencia debe)os reali-ar el siguiente diagra)a:
FI&URA 2,25, DIA&RAMA DE FUER'AS EN TAM%OR CONDUCIDO $eali-ando la su)atoria de 4uer-as / teniendo en cuenta 8ue BP / BP" son apro7i)ada)ente iguales 94igura &+&. tene)os 8ue la tensión 8ue debe e5ercer el tornillo de potencia es de 1=>'+( E+
!l coe4iciente de 4ricción reco)endable entre el tornillo / la tuerca es de '+;= .+@/, Y con un avance de ;&+> ))+
600 = 4570.8* " p ⎡ 3.14 * 0.15 *p " ⎢ 2 ⎢ ⎣ 3.14 * " p − 0.15 + 127 ⎤
⎥*127 ⎥
⎦
Despe5ando dp tene)os. " p = 40 mm
Del AP!EDI"! RF escoge)os un di6)etro de paso est6ndar de 1;+&>=)) 9;+?&=. 8ue tiene un di6)etro e7terior de ;+>= 9; 9Di6)etro seleccionado para el dise%o+
A0ora deter)ina)os el a5uste para el te)plado de la cadena. el cual esta dado por la siguiente e7presión:
A.)s&( =
C * f'c&o0"(#'c'"(n' (mm) p
Donde. ": Distancia entre centros del transportador 9))+ p: Paso de la cadena 9))++
!l O!l 4actor de la cadena est6 dado en 4unción a la tensión de dise%o aplicada 8ue es nuestro caso es de 1'+=KE+ !ste 4actor lo to)a)os de la siguiente tabla:
TA%LA +@ FACTOR DE AUSTE PARA CADENAS .+/, CAR&A DE DISE$O EN CADENA 0N1
FACTOR DE AUSTE
;< &' &> << =1 ?> ;'> ;<1 ;?' &'' &?> 1''
'+1'? '+='( '+>?& ;+';? ;+';? ;+&>' ;+&>'
Para el c6lculo to)are)os una carga de dise%o de =1 ?> HE 8ue tienen un 4actor de a5uste de '+>?&+ A.)s&( =
11550 * 0.762 ( mm) 152.4
A.)s&( = 57.75mm
Plano P"B!CPLA'?
2,3,2,2, Selecci"n De R!da7ient!, De igual )anera pode)os utili-ar las re4erencias .+5/ / .+8/ para la selección de los roda)ientos+ $eali-a)os el )is)o procedi)iento utili-ado en la selección de las c0u)aceras )otrices+
$<7 M 1=>'+( E $
4570.82 +
- = 5.22*N = !0
Para los roda)ientos con rodillos es4*ricos la carga e8uivalente .+8/ esta dada por:
!0 = !0 + !' = 1.2 P' !' 0.55 P' = 166 !0 55
Donde. Pa : "arga e8uivalente 9HE+ Fa: "arga a7ial aplicada+ Fr : "arga $adial Aplicada+
P' = 166 * 5.22 55 P' = 16 KN .
A continuación procede)os a calcular la capacidad de carga. 8ue esta dada por: 1
* L10 h ⎞ C = ⎛ 60 * 0pm 10 6 ⎝ ⎠
⎜ ⎟
p
* P'
Donde. " M "apacidad de "arga Din6)ica+ $p) M Velocidad angular del roda)iento. ;;+1 rp)+ L;'0 M Duración Eo)inal en 0oras de ,ervicio+ Pa M "arga e8uivalente+ p M Factor por tipo de roda)iento. ;'@<9$oda)ientos de rodillos+
Del AP!EDI"! ve)os 8ue las 0oras de N servicio reco)endables para elevadores van de <'+'''
a
='+''' 0oras+ Los elevadores son si)ilares a este tipo
de transportadores /a 8ue a)bos utili-an cadenas+
!scoge)os un valor de 1=+''' 0oras+
3
60 *11.4 * 45000⎞ 10 C = ⎛ ⎝⎜ 1000000 ⎠⎟ *16 C = 45*N
"o)o el di6)etro donde van a ser apo/adas las c0u)aceras es de ?'))+. / teniendo en cuenta de 8ue utili-are)os cono de a5uste para el acople de la c0u)acera con el e5e. debe)os elegir un roda)iento de di6)etro )a/or+
Del AP!EDI"! RG. escoge)os el roda)iento &&&;1 "T con di6)etro >'))+ / una capacidad de carga de ;(1KE 9superior la calculada+
Luego procede)os escoger el cono de a5uste del AP!EDI"! Y+ #bserva)os 8ue para el roda)iento &&&;1 H le corresponde el siguiente cono de a5uste+ Asse)bl/: ,EN;1 ,leeve: ,;1 Locnut: E;1 LocKas0er@LocKplate: N<& "on un di6)etro de ?'))+ Ideal para nuestros re8ueri)ientos / poder ser acoplados al te)plador de tornillo+
2,3,3, Die! Del Regulad!r Para F!nd! Su-eri!r, "uando
el
transportador
esta
en
continuo
4unciona)iento. cantidades pe8ue%as de )aterial caen en su parte in4erior. debido a su acu)ulación
de
inclinación+
!sto
ocasiona
una
)aterial provocando un estanca)iento en el
siste)a+ Para evitar esto se dise%a un regulador en la parte superior del transportador. / con a/uda del cilindro protector todo el )aterial acu)ulado es e)pu5ado por las rastras 0acia la parte superior del transportador para su respectiva descarga+
FI&URA 2,28, ESUEMA DE FONDO SUPERIOR
!n el dise%o debe)os anclar el te)plador de tornillo con el regulador. para 8ue así estos se )uevan en con5unto / se evite la 4uga de )aterial desde la parte superior a la in4erior+
2,5, Die! Etructural, Para
el
dise%o
estructural
utili-are)os
el
progra)a
co)putacional ,ap&''' versión ;' .+;/+ La estructura en general esta 4or)ada por las siguientes partes:
2,5,+, Parte &enerale Del Tran-!rtad!r De Ratra, %atid!r del Tran-!rtad!r, Para el bastidor del transportador utili-are)os co)o )aterial 6ngulos
L='))+7='))+7?))+.
L;''))+7;''))+7;'))+. L>=))+7>=))7?))+
planc0as de
acero A,BC A
di6)etro in4erior a & ))+ al di6)etro no)inal del agu5ero+ !stos se colocar6n en n3)ero su4iciente para conseguir la in)ovilidad de las pie-as / el contacto entre las super4icies de unión+
!n el caso de pie-as cu/a unión se realice )ediante soldadura. se usar6n puntos de soldadura 8ue podr6n 4or)ar parte de la soldadura de4initiva sie)pre / cuando se li)pien las escorias. no presenten
de4ectos
/
se
0agan
desaparecer
cr6teres e7ternos+
FI&URA 3,+, FA%RICACION DEL %ASTIDOR DEL TRANSPORTADOR,
los
FI&URA 3,2, FA%RICACION DE LATERAL,
FI&URA 3,3, FA%RICACION DE PLATAFORMA DE INSPECCION, 3,+,;, S!ldadura, Para este proceso se sigue el código AN, D+; para estructuras industriales seg3n a la ,ociedad A)ericana de ,oldadura AN,
Devolver las 0erra)ientas / e8uipos utili-ados 8ue 0an sido diaria)ente solicitadas a la persona responsable de los )is)os. de acuerdo a instrucciones / nor)as de la e)presa+
8,
E9ecutar ReBii"n ( C!ntr!l,
!5ecutar las )ediciones / revisiones generales de los ele)entos
ensa)blados.
de
acuerdo
a
especi4icaciones t*cnicas / nor)ativas del pro/ecto+
FI&URA 3,5, MONTAE COMPLETO DE LA ESTRUCTURA DEL TRANSPORTADOR,
FI&URA 3,8, PUESTA EN MARCA DEL TRANSPORTADOR,
FI&URA 3,:, HISTA &ENERAL DEL PROCESO DE CO&ENERACION,
3,3, Cr!n!gra7a del Pr!yect!,
CAPTULO 8 8, CONCLUSIONES ( RECOMENDACIONES,
•
!n busca de nuevas 4uentes de energía 8ue dis)inu/an / contrarresten
el
calenta)iento
global.
se
0a
e)pleado
co)o co)bustible la bio)asa. 8ue a nivel )undial e)pie-a a to)ar gran poder en las industrias a-ucareras. utili-ando el baga-o de ca%a para el proceso de la cogeneración+ "on el ob5etivo de 8ue este 6)bito sea e7plotado en nuestro país es necesario incentivar / pro)over
nuevos pro/ectos para la )anu4actura de e8uipos
industriales relacionados a la cogeneración+ "on la cogeneración se obtiene una energía )6s li)pia / ba5os costos 8ue 0acen 8ue su uso sea econó)ica)ente viable+
•
La -a4ra de ca%a de a-3car en nuestro país se reali-a durante seis )eses logrando al)acenar parte del baga-o para el tie)po en 8ue no 0a/ cosec0a+
!n caso de tener una gran de)anda de este
producto para la cogeneración. se puede utili-ar otro tipo de bio)asa co)o el pal)iste. cascarilla de arro-. eucalipto. aserrín. etc+ Para lo cual se re8uerir6 del estudio de ingeniería para el siste)a de transportación
del producto / cu)pli)iento de los re8ueri)ientos de la caldera para poder ser 8ue)ado+
•
Para la distribución del baga-o de ca%a de a-3car 0acia las bandas se utili-ó un transportador de cadena 9Bransportador de rastra. ideal para este tipo de aplicación. /a 8ue 4ue dise%ado para tener gran capacidad de baga-o / poder distribuirlo 0acia las bandas. ade)6s de su gran potencia / sus ba5as revoluciones por )inuto+ con
!ste procedi)iento
una
no
se
0ubiese
podido
reali-ar
banda transportadora. /a 8ue estas en su )a/oría
son dise%adas para velocidades )edianas o altas+ #tra ra-ón por el cual se utili-ó un transportador de cadena es debido a la gran colu)na de baga-o 8ue se tiene dentro de la tolva+ "on la banda 0ubiese e7istido 4ricción entre el )aterial / el cauc0o. de5ando sin •
transportar el )aterial+ !n la actualidad e7isten di4erentes tipos de so4tare co)ercial 8ue sirven para el c6lculo de estructuras. entre ellos el ,AP &'''. 8ue es una 0erra)ienta t*cnica donde se
agilita los c6lculos de
ingeniería para la reali-ación de pro/ectos+ Para el dise%o de la estructura del transportador se usaron
)*todos desarrollados
para describir los es4uer-os 8ue intervienen sobre esta. el criterio aplicado en este traba5o es el desarrollado por la L$FD, 9Load and $esistence Factor
Design ,peci4ications. el cual e7presa 8ue la resistencia de cada co)ponente estructural o del ensa)ble debe ser igual a la resistencia re8uerida o superior a *sta+
•
Para el desarrollo de la ingeniería aplicada en este pro/ecto se e)plearon nor)as 8ue nos dan procedi)ientos / reco)endaciones para la e7itosa e5ecución / e4iciencia de las di4erentes labores+ !ntre ellas tene)os: A,BC 9A)erican ,ociet/ 4or Besting and Caterials. ,,P" 9,teel ,tructures Painting "oucil /
la AN,
9A)erican Nelding ,ociet/+ •
,e
0a
dise%ado
el
transportador
de
rastra
para
una
velocidad deter)inada. pero se reco)ienda el uso de un variador de 4recuencia de )anera 8ue per)ita un arran8ue suave cuando se inicie con el siste)a cargado. / ade)6s regule el 4lu5o del baga-o. /a sea a velocidades ba5as o altas+ •
!l e8uipo dise%ado puede ser utili-ado para el transporte no solo de baga-o de ca%a sino 8ue ta)bi*n para )e-clas de bio)asas+ Para 8ue estas )e-clas de bio)asas puedan ser 8ue)adas en la caldera se re8uerir6 obvia)ente del estudio de ingeniería+
PLANOS
FI!"$%"&I.
FI!"$%"&I.
FI!"$%"&I.
FI!"'%"& ./ , , :
IRIRAI
TRLXªTOF T. RDE RI?
FI!"$%"&I. !&+' --
706,37
458.75 58,7
60,3 3
VIBTA FRONTAL
FI!"$ %"&I.
VI BTA FRON TAL
FI!"$%"&I. TRLXªTOF T. RDE RI? B.W.WODE± IDE.W HO IRIRAI A
VI BTA FRON TAL
FI!"$%"&I.
VIBTA FRONTAL
FI!"$%"&I. TRLXªTOF T. RDE RI? B.W.WODE± IDE.W HO IRIRAI A
447,6 8
VI BA F$#EBAL
V I BA LAB!$AL
V!$IFI"A$ 4Zt !D I D A "#E
