Proyecto Diseño Grua Viajera 40 Ton

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SCUELA

UPERIOR DE NGENIERÍA

ECÁNICA Y

LÉCTRICA

DISEÑO DE UNA GRÚA VIAJERA TIPO B IPUENTE DE 40 TONELADAS Y 20 METROS DE CLARO

Seminario de actualización con opción a titulación

Profesores:

Ing. Francisco Rodríguez Lezama Ing. Luis Antonio Roa Integrantes:

Alejandro Santos Guadarrama. Mauricio Guerrero Vázquez. Fernando Herrera Ortiz. Gregorio Cruz Coronel.

MÉXICO D.F. NOVIEMBRE 2012

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica

INDICE I INTRODUCCION……………………………………………………………………………………….… página 3 II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………………………….… página 4 III OBJETIVO………………………………………………………………………….………………….… página 5 IV JUSTIFICACION………………………………………..…………………………………………….… página 5 V METODOLOGIA CAPITULO 1.- Marco Marco contextual. contextual. 1.1 Introducción……………………………………………………………..………………….… página 6 1.2 Antecedentes históricos………………………..…………………………...…………….… página 6 1.3 Grúas colgantes…………………………………………………………..……………….… página 8 1.4 Grúas portal………………………………………………….…………………………….… página 8 1.5 Grúas giratorias……………………………………………………...…………………….… página 9 1.6 Grúas puente………………………………………..…………………………...……….… página 11 1.7 Carro………………………………………………………………...…………………….… página 11 1.8 Mecanismo de elevación…………….………………………………………………….… página 13 1.9 Puente…………………………………………….……………………………………….… página 15 1.10

Cabezales Cabezale s …………………………………………..………………… …………………………………………..……………………………….… …………….… página 16

CAPITULO 2.- Marco Teórico. Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre. ……………………… …………………………………… …………….………..… .………..… página 17 2.2 Fuerza cortante y momento flexionante en vigas. …………………….……… …………………….……………….. ……….. página 18 2.3 Esfuerzo……………………………………………………………..…………………….… página 20 2.4 Deformación unitaria elástica……………………………………………...……………… página 20 2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión…………………. flexión…………………..…………… .…………………….… ……….………página ……página 21 2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión…………………………………………….… página 26 2.7 Solid Works………………………..…………………………..………………………….… página 29

Instituto Politécnico Nacional


INDICE I INTRODUCCION……………………………………………………………………………………….… página 3 II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………………………….… página 4 III OBJETIVO………………………………………………………………………….………………….… página 5 IV JUSTIFICACION………………………………………..…………………………………………….… página 5 V METODOLOGIA CAPITULO 1.- Marco Marco contextual. contextual. 1.1 Introducción……………………………………………………………..………………….… página 6 1.2 Antecedentes históricos………………………..…………………………...…………….… página 6 1.3 Grúas colgantes…………………………………………………………..……………….… página 8 1.4 Grúas portal………………………………………………….…………………………….… página 8 1.5 Grúas giratorias……………………………………………………...…………………….… página 9 1.6 Grúas puente………………………………………..…………………………...……….… página 11 1.7 Carro………………………………………………………………...…………………….… página 11 1.8 Mecanismo de elevación…………….………………………………………………….… página 13 1.9 Puente…………………………………………….……………………………………….… página 15 1.10

Cabezales Cabezale s …………………………………………..………………… …………………………………………..……………………………….… …………….… página 16

CAPITULO 2.- Marco Teórico. Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre. ……………………… …………………………………… …………….………..… .………..… página 17 2.2 Fuerza cortante y momento flexionante en vigas. …………………….……… …………………….……………….. ……….. página 18 2.3 Esfuerzo……………………………………………………………..…………………….… página 20 2.4 Deformación unitaria elástica……………………………………………...……………… página 20 2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión…………………. flexión…………………..…………… .…………………….… ……….………página ……página 21 2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión…………………………………………….… página 26 2.7 Solid Works………………………..…………………………..………………………….… página 29


Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica 2.8 Sap 2000…………………………………………….…………………………………….… página 29 2.9 ANSYS…………………………………………………..……………..………………….… página 30 2.10 Elemento finito…………………………………………………..………………………… página 32 2.11 MD Solid…………………………………………………...…………………………….… página 32

CAPITULO 3.- Memoria de cálculo……………………………………………………………página 34 3.1 Diseño del bipuente……………………………………………………….…………………página 35 3.2 Diseño de las secciones de la trabe carril………………… carril……………………………… ………………...……… …...……………página ……página 46 3.3 Diseño de la columna……………………………………………………………………….página 51 3.4 Resultados de software…………………………………………………..…………………página 52

CONCLUSIONES…………………………………………………….……………………………………página 61

ANEXO A.- Demag standard crane manual………… manual……………………… ……………….………… ….……………………… ………………………pági …………página na 62



I.- Introducción

En el presente trabajo, “Diseño de una grúa viajera tipo bipuente de 40 toneladas y 20 metros de claro” , se desarrolla la memoria de cálculo, para determinar la

geometría de la estructura que conforma la grúa, esto a través de definir los esfuerzos generados principalmente por la carga a levantar y el peso de los componentes mismos. La memoria de cálculo se ha realizado en base a las leyes de la estática y la mecánica de materiales, además de normas y manuales proporcionados por los fabricantes de los componentes principales. Se seleccionaron componentes a partir de las condiciones iniciales indicadas para poder realizar el trabajo requerido. En base a la carga se eligió el polipasto y el cabezal, lo que nos proporcionó las dimensiones necesarias para realizar la memoria de cálculo. Como resultado de los cálculos, es posible realizar el diseño de la geometría de las secciones transversales del bipuente, trabe carril y las columnas, ya que con esto se seleccionara correctamente las dimensiones para que exista una buena relación entre la resistencia y el costo. Para el caso del polipasto y el cabezal no se realiza algún diseño, si no que se seleccionan a partir de la carga que se espera que la grúa sea capaz. Este trabajo hace

énfasis en el diseño de los componentes estructurales

principales de la grúa, ya mencionados, y no en el diseño de todo el sistema.

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II.- Planteamiento del problema.

Debido a las necesidades industriales en el manejo de materiales que por su origen son imposibles de cargar por las personas mismas; es necesario, contar con maquinaria

especializada para levantar y transportar materiales con el mínimo

esfuerzo y en el menor tiempo posible. La industria global y las relaciones comerciales entre las regiones de un país y entre países, hacen que los intercambios de productos se lleven en grandes cantidades. Para llevar a cabo esto, es necesario trasladar los productos de un centro de distribución a diferentes puntos, por lo tanto se necesita llevar la mayor cantidad posible en cada traslado. Uno de los medios de transporte mas usados para la distribución de grandes cantidades de producto es a través de Tráileres, estos tienen una capacidad de carga de entre 22 toneladas y 38 toneladas, por tanto que para llenar o cargarlos muchas de la veces es necesario de sistemas de elevación de cargas. México cuenta con tres puertos principales; Ensenada, Veracruz y Vallarta con los cuales tiene contacto con más de 64 puertos y 28 países, por esto,

los

intercambios comerciales hacen la necesidad de mover y levantar los productos importados y exportados. Con esta necesidad, en la ingeniería se propone hacer el diseño de una grúa viajera tipo bipuente, capaz de levantar los contenedores de los Tráileres tanto para cargarlos como descargarlos.

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II.- Objetivo.

Determinar las secciones transversales, tanto geometría y dimensiones, de el puente grúa, trabe carril y las columnas, para una grúa viajera de una capacidad de 40 toneladas y con un claro de 20 metros.

III.- Justificación.

Los contenedores, que los tráileres trasladan, rondan entre los 22000 kilos y los 32000 kilos, esto hace necesario un sistema de elevación, para cargar y descargar dichos contenedores. Una vez que los transportes salen de los puertos ya mencionados, se dirigen a los centros de distribución, entonces es necesario descargarlos, por tanto, se elige una grúa viajera de 40 toneladas que sea capaz de manipular sin problema los contenedores cargados de diferentes materiales. Debido a esto se diseña una grúa viajera tipo bipuente, con una capacidad de 40000 kilos, con esto se determinara la geometría de las secciones transversales de los componentes estructurales, como lo son: El bipuente, Trabe carril y columnas.

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IV.- Metodología.

Capítulo I.- Marco Contextual. 1.1 Introducción.

En la actualidad las grúas viajeras siguen siendo parte importante en la eficiencia de la producción en el mundo. Las compañías dedicadas a la fabricación de éstas, ofrecen cada vez mejores equipos que integran a las grúas. Se ha buscado el aligeramiento de los componentes de la grúa y la utilización de mejores materiales y perfiles especiales. En México es necesario en muchas compañías optimizar su sistema de transporte de materiales mediante el empleo de grúas viajeras, mono puentes, bipuentes, robots, etc. Este diseño en particular estará fundamentado en las Normas Oficial Mexicana. La memoria de cálculo que se describe en este trabajo se comprueba con la ayuda de los software’s, con los que se realizaron simulaciones de las condiciones de carga a las que estarán sometidos los elementos de la grúa y estas se ejemplifican de una manera resumida.

1.2 Antecedentes históricos.

Las grúas viajeras empiezan a ser utilizadas a fines del siglo XIX, siendo los primeros fabricantes los países de Inglaterra y Estados Unidos de Norteamérica. Dichas grúas eran accionadas manualmente y

sus diseños muy

complicados

principalmente en la transmisión de la potencia.

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Las primeras grúas accionadas eléctricamente en todos sus movimientos, fueron puestas en operación en el año de 1890;

Estos

equipos

tenían

sus

limitaciones en cuanto a carga y velocidad. A través del tiempo los diseños de las grúas viajeras se han perfeccionado y en la actualidad se puede tener una solución para cualquier requerimiento de velocidad y carga, así como aceleraciones adecuadas para tener un arranque y frenado suaves. La grúa viajera se considera una máquina útil para levantar y trasladar cargas. En general sus

movimientos tienen trayectorias definidas por medio de rieles o

caminos de rodadura. Entre las más comunes se puede decir que existen 4 tipos de grúas viajeras: a) Grúa colgante. b) Grúa portal. c) Grúa giratoria. d) Grúa puente.

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Escuel a Superior d Ingeniería ecánica y El éctrica Unida d Azcapotzalco Ingeniería Mecáni a

1.3 Grúas colgan es. Estas g úas quedan suspendidas o colg das de la estructura del tech del luga

de

trabajo; Se fijan a la estruct ra del tec o por medio de tor illos o pas adores, por lo que est s grúas p eden quit rse con fa ilidad, oc parse en otro luga o adapta se a una mo ificación del mismo sitio de trabajo, por lo cual, son equipos muy versátile , ya que son utilizados cuando en el lugar de trabajo no es posible colocar u a trabe ca ril. Con las grúas col antes se eja libre el área de iso del lu ar de trabajo, por lo cual son útil s en áreas de manuf ctura, ma tenimient , etc.

Fig. 1.1.- Grúa Colg nte

1.4 Grúas portal. Las grúas

ortal está diseñada principal ente par manejo de material s al

aire libr o manio ras. La

rúa pued traslada se librem nte o puede tener una

trayectoria definid a través de rieles. l área que ocupa la p sta de la grúa es pequeña, por lo tanto s define un máximo de aprovechamiento del espacio de alm cenaje. Una gran ventaja es que la pista de la grúa uede ser xtendida ampliada a un bajo osto. ichas grúas son muy útiles en el almacena miento de grandes p dazos de madera, el manejo de rollos de gran diá etro, almacenaje d hojas de

etal, Página | 8


planchas de acer , perfiles estructurale de acuer o a sus dimensiones y calidad, amonto ando chatarra, embarque y desembarque de materiales, etc. A continuación se

uestran algunas grúas portale y semipor tales:

Fig. 1..2.- Grúa por al

1.5 Grúas giratorias.

diferencia

rectilíneamente, la

de

las

gr as

colum a

originados por la arga. El apoyad

las

cuáles

se

mueven

grúas giratorias tie en un mo imiento ci cular y pu den ser:

1.- Grúas radiales con pescante. constituido por un

ant riores

rígida

En

las que el eje de giro

resistent e

a

está

los movimie tos de fl xión

razo giratorio está unido rí idamente a la col mna

en un c jinete sup rior y otro inferior.

ste tipo d

grúa es aconsejable en

todos los casos e que se puede mon ar fácilme te estos ojinetes;

or ejempl , las

grúas murales que van unidas a la pared del edifi io como e los taller s de máq inas de herr mienta, almacenes

n puertos y estacio nes. Su c pacidad

e carga por lo

general está limitada hasta 3 toneladas aproximad amente. El servicio es general ente ligero y la utilizaci n es poco frecuente en este ti o de equi os. Dentr de este rupo de colu nas girat rias, están las grúas giratorias de consol con un á gulo de gi o de 360°. C n esta va iante, la c lumna pu de girar y trasladarse linealme te, por lo cual, es un e uipo muy ersátil y sirve para tr nsportar l carga a otras naves vecinas. ambién de este tipo e grúas son las Der rick, dond el cojinet

superior e la

column esta sostenido por na estructura de ap yo o por un atirantado de cables. El Página | 9


cojinete inferior descansa en una plataforma de grúa. Estas grúas se emplean en canteras, construcciones y montaje. Una construcción sencilla y ligera, unos reducidos costos de instalación, facilidad y rapidez de su colocación, son las ventajas de este equipo. 2.- Grúas giratorias de columna fija. Mientras que las grúas de columna giratoria se han de colocar junto a una pared o a un armazón de

apoyo; por lo tanto,

generalmente tienen una zona de giro limitada, las grúas giratorias de columna fija pueden mantenerse en pie libres, por consiguiente, se puede disponer de las mismas con unas ilimitadas posibilidades de giro. La columna fija, anclada con un macizo en la base, la parte giratoria está guiada por una ranura y un cojinete de cuello superior y otro en el cuello inferior. Los mecanismos de elevación y de giro están colocados en la parte giratoria, casi siempre existe un contrapeso, a fin de mantener lo menor posible el momento que ha de transmitir la columna. Este tipo de grúa se usa con frecuencia en el servicio ferroviario, como grúas de transbordo y de carboneo, también se encuentran en los patios de las fábricas y en los puertos, pero sólo se emplean en servicios ligeros y esporádicos. L a carga máxima en estos equipos es aproximadamente de hasta 5 toneladas con hasta 5 metros de alcance. A continuación muestro algunas imágenes de estas grúas:

Fig. 1.3.- Grúa giratoria

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1.6 Grúas puente. El transporte dent o del taller es el pri cipal cam po de apli ación de la grúa puente. Están c locadas

uy cerca el techo e edificios de trabaj , por lo cual se deja libre

para el manejo de materiales todo el e pacio deli itado por la nave y l piso. La grúa puente stá forma a principalmente de: a)

arro.

b)

ecanismo de elevaci n.

c)

ecanismo de traslaci n.

d)

uente.

e)

abezales.

f)

ecanismo de traslaci n del pue te.

g)

istema eléctrico.

Fig. 1. .- Grúa Pue te

1.7 Car o.

or medio

e este m canismo

e elevaci n se pue e trasladar a lo larg

del

puente e la grúa; Por su for a constru tiva se dividen en M norrieles y Bipuente. 1.- Carro monopuente. En su f rma más simple, en su parte

structural está

constituida por el astidor (dos palanca de acero rigidizadas con pasadores o per nos), entre las dos pla as de ba tidores se encuentr n las ruedas del c rro, las c ales pueden ser movid s mecánic mente o léctricame nte.

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El accionamiento mecánico del carro es: a) Por un sistema de tirón o jalón del operador. b) Accionando un sistema de cadena y catarina. Carros accionados mecánicamente. Este tipo de carros requieren de esfuerzo humano, a medida que la carga aumenta se requerirá de más operarios. Por ejemplo, para cargas mayores de 3 toneladas se requerirá de 2 operarios o más. Se puede lograr velocidad hasta de 30 m/min.

Fig. 1.5.- Carros para bipuente

Carros accionados eléctricamente. Con el avance tecnológico se cuenta con motores que satisfacen los requerimientos de velocidad de traslación tanto del carro como del puente, con el accionamiento eléctrico se pueden tener velocidades hasta de 125 m/min para un claro de 200 metros.

Fig. 1.6.- Carro accionado eléctricamente

Fig.1.7.- Controles eléctricos a distancia

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2.- Carro bi uente. Es os se utili an en las grúas de os puente . La estructura del carr bipuente es más complicada que la del c arro mono riel. Dicha estructura está formad de perfile de acero estructural, esta debe soportar l carga a l vantar, el peso del mecanismo de elevación on sus ac esorios y u propio peso. l igual que los carros monopue te, los car ros bipuente pueden ser accionados mecáni amente ó eléctricam nte, siendo los segu ndos los de más uso común ya que por ser los carros bipuentes

ás pesados que los monopue te, es nec sario utili ar el

acciona iento elé trico para mover la carga a tra sportar m s el peso ropio del arro bipuent .

1.8 Mecanismo d elevació . xisten var ios tipos de mecanismos de elevación , por eje plo, garr cha, malacate y polipa to. Los do primeros son utiliza dos en ca os especi les; en el caso de la g rrucha es utilizada cuando se equiere d un servicio esporádico o donde se requier equipos a prueba de explosión. n la actualidad se cuenta con los polipast os, los cu les satisfacen la ma oría de las necesidades con r specto al manejo

e materi les. El p lipasto e

mecani mo de elevación muy importante, pueden ser accionados

un

eléctricame te y

neumáticamente.

Fig. 1.8.- Polipasto eléctrico

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Polipasto de cable. versátiles.

Estos son los más comunes y en la actualidad muy

Se ha logrado que los polipastos sean equipos ligeros, resistentes,

compactos y de

fácil mantenimiento. Con algunos modelos se pueden lograr

velocidades de elevación hasta de 50 m/min y se pueden manejar cargas de 100 toneladas o más. Polipasto de cadena. Son equipos muy útiles para cargas hasta de 4 toneladas y son más pequeños que los de cable ya que pueden tener velocidades de elevación hasta de 15m/min y velocidades de traslación de la carga de 28m/min. La cadena que se utiliza es de sección redonda y con excelentes propiedades mecánicas.

Fig. 1.9 Polipasto de cadena

Mecanismo de traslación del carro y del puente. Como se mencionó anteriormente, estos mecanismos pueden ser mecánicos (cadena y catarina) o eléctricos (motor eléctrico). La gran mayoría de las grúas utilizan motores eléctricos para la traslación del carro y puente. Actualmente se tienen motores eléctricos de rotor deslizante que forman una unidad compacta de motor eléctrico y freno. Para su empleo en accionamientos de traslación, los motores poseen una característica de número de revoluciones por momento de giro que garantiza buenas propiedades de arranque. El arranque y frenado depende del tipo y momento de inercia del disco de freno.

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1.9 Puente.

Sobre este elemento descansa la estructura del carro, polipasto y la carga a mover. El puente es una viga de acero estructural de sección de cajón. Hay dos tipos de grúa puente: De un puente y de dos puentes.. En nuestro país se utiliza el acero ASTM A-36. Grúa de un puente. Es una grúa ligera en comparación con la de dos puentes; Las grúas puente de una viga tienen una mayor altura total de construcción, esto significa que la carga puede elevarse a menos altura, esto puede compensarse usando carros de altura reducida. Con este tipo de grúas se pueden manejar cargas hasta de 20 toneladas, para una distancia entre centros de rieles para la transportación del puente (claro) de hasta 40 metros. Las grúas de un puente con carro de consola son ligeras y se obtiene una máxima altura de elevación, es la solución más económica para claros medios y grandes.

Fig. 1.10.- Grúa monopuente

Grúa de dos puentes. Tiene una favorable altura de construcción total, puesto que el gancho de carga puede en la mayoría de los casos ser elevado hasta quedar entre ambas vigas puente. Con este tipo de grúas se pueden mover cargas hasta de 250 toneladas con claros hasta de 40 metros. Página | 15


Este tipo de equipos son hechos a la medida, es decir, de acuerdo a las dimensiones físicas del lugar de trabajo, por lo cual cada caso requiere de un diseño específico o especial. Las grúas puente son de las grúas viajeras de mayor demanda, ya que se utilizan en las fábricas de máquinas, herramientas, de papel, en talleres de reparación de maquinaria pesada, en plantas de laminación, en la industria automotriz.

Fig. 1.11.- Grúa bipuente

1.10 Cabezales.

Son los apoyos del puente; por medio de estos se realiza la traslación del puente. Su estructura es una viga de acero ASTM A-36. Por lo regular la sección de la estructura es un cajón u otra sección compuesta con canales y placas. La unión entre puente y cabezales es muy importante, dependiendo de las dimensiones físicas de la nave, se pueden modificar los extremos de las grúas (unión puente-cabezal). Se puede realizar en disposición normal, a un nivel bajo ó alto. Así se satisfacen las necesidades del usuario sin modificar la estructura de la nave ya existente.

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Capítulo II.- Marco Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre.

2.1.1 Equilibrio Un sistema, de acuerdo con esta definición, puede consistir en una partícula, varias partículas, una parte de un cuerpo rígido o un cuerpo rígido completo, o incluso varios cuerpos rígidos. Si se supone que el sistema que se va a estudiar no tiene movimiento o, cuando mucho, tiene velocidad constante, entonces el sistema tiene aceleración cero. Bajo esta condición se dice que el sistema tiene equilibrio. La frase equilibrio estático también se usa para implicar que el sistema esta en reposo. En caso de equilibrio, las fuerzas y los momentos que actúan sobre el sistema se balancean de tal manera que:

Ecuación 2.1 Ecuación 2.2

Ʃ = 0 Ʃ = 0

lo cual establece que la suma de todas las fuerzas y la suma de todos los momentos que actúan sobre un sistema en equilibrio es cero.

2.1.2 Diagramas de cuerpo libre En gran medida, el análisis de una estructura o máquina muy compleja se puede simplificar por medio del aislamiento sucesivo de cada elemento, para después estudiarlo y analizarlo mediante el empleo de diagramas de cuerpo libre. Cuando todos los elementos se han analizado de esta manera, el conocimiento se unifica para producir información respecto del comportamiento del sistema total. De esta manera, el diagrama de cuerpo libre es, en esencia, un medio para descomponer un problema Página | 17


complicado en segmentos manejables, analizar estos problemas simples y después reunir toda la información. 2.2 Fuerza cortante y momentos flexionantes en vigas.

En la figura 2.1 se muestra una viga que se apoya en las reacciones R1y R2 cargada con las fuerzas concentradas F1, F2 y F3. Si la viga se corta en alguna sección localizada en x = x1 y se quita la parte izquierda como en un diagrama de cuerpo libre, deben actuar una fuerza cortante interna V y un momento flexionante M sobre la superficie cortada para asegurar el equilibrio. La fuerza cortante se obtiene sumando las fuerzas a la izquierda de la sección cortada. El momento flexionante es la suma de los momentos de las fuerzas a la izquierda de la sección tomada respecto de un eje a través de la sección aislada. En la figura 2.1 se muestran las convenciones de signo usadas para el momento flexionante y la fuerza cortante. La fuerza cortante y el momento flexionante se relacionan mediante la ecuación: Ecuación 2.3

 =  

Fig. 2.1.- Diagramas de cuerpo libre, cortantes, flexionantes

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Algunas veces la causa de la flexión es una carga distribuida q(x) que se llama intensidad de carga, con unidades de fuerza por unidad de longitud y es positiva en la dirección positiva de y. puede mostrarse que al diferenciar la ecuación resulta:

Ecuación 2.4

    =   

Normalmente, la carga distribuida que se aplica se dirige hacia abajo y se marca como w . En este caso w = -q. Cuando se integran las ecuaciones se revelan relaciones adicionales. De esta manera, si se integra entre, digamos, x A y x B, se obtiene:

Ecuación 2.5





  =   =  − 

en el cual se establece que el cambioen la fuerza cortante de A y B es igual al área del diagrama de carga entre xA y xB. De manera similar,

Ecuación 2.6





  =   =  − 

donde se establece que el cambio de momento desde A hasta B es igual al área del diagrama de la fuerza cortante entre x A y x B.

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2.3 Esfuerzo.

Cuando se aísla una superficie interna, la fuerza y el momento totales que actúan sobre la superficie se manifiestan a si mismo como distribuciones de fuerzas de toda el área. La distribución de fuerza que actúa en un punto sobre la superficie es única y tendrá componentes en las direcciones normal y tangencial llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante tangencial, respectivamente. Los esfuerzos normales y cortantes se identifican en las letras griegas σ (sigma) y τ (tau), respectivamente. Si la dirección de σ es saliente de la superficie se considera un esfuerzo de tensión y es un esfuerzo normal positivo. Si

entra a la superficie es un esfuerzo compresivo y

σ

comúnmente se considera una cantidad negativa. Las unidades de esfuerzo usuales en estados Unidos son libras por pulgada cuadrada (psi). En el caso de las unidades SI, el esfuerzo se representa en newton por metro cuadrado (N/m2); 1 N/m2) = 1 pascal (Pa).

2.4 Deformación unitaria elástica.

Cuando un material se coloca en tensión, no solo existe una deformación unitaria axial, sino también una deformación unitaria negativa (contracción) perpendicular a la deformación unitaria axial. Suponiendo un material lineal, homogéneo, isotrópico, esta deformación unitaria lateral es proporcional a la deformación unitaria axial. Si la dirección axial es x, entonces las deformaciones unitarias laterales son ϵ y = ϵ z = -v ϵ x . La constante de proporcionalidad v se llama relación de Poisson, que es de alrededor de 0.3 en el caso de la mayoría de los metales estructurales. Para ver los valores de v en materiales comunes. Si el esfuerzo axial es en la dirección x, entonces:

Ecuación 2.7 Ecuación 2.8

 = 

 =  = −  Página | 20


Para un elemento en esfuerzo sobre

,

σx

σy

y

σz

simultáneamente, las

deformaciones normales están dadas por:

Ecuación 2.9

 =   −  +  

Ecuación 2.10

 =   − ( +  )

Ecuación 2.11

 =   −  +  

La deformación angular y es el cambio en ángulo recto de un elemento en esfuerzo cuando esta sometido a esfuerzo cortante puro y la ley de Hooke del cortante esta dada por Ecuación 2.12

 = 

donde la constante G es el módulo de elasticidad al corte o módulo de rigidez . En caso de un material lineal, isotrópico, homogéneo, puede demostrarse que las tres constantes elásticas están relacionadas entre sí mediante la ecuación

Ecuación 2.13

 = 2(1 + )

2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión.

Las ecuaciones para representar los esfuerzos normales en flexión en vigas rectas se basan en los siguientes supuestos:

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La viga se somete a flexión pura; esto significa que la fuerza cortante es nula y que no hay cargas de torsión o axiales presentes. a. El material es isotrópico y homogéneo. b. El material cumple con la ley de Hooke. c. Inicialmente la viga es recta, con una sección transversal constante en toda su longitud. d. La viga tiene un eje de simetría en el plano de la flexión. e. Las proporciones de la viga son tales que fallaría ante la flexión, en vez de fallar por aplastamiento, corrugación o pandeo lateral. f. Las secciones transversales de la viga permanecen planas durante la flexión. En la figura 2.2 se representa una porción de una viga recta sometida al momento flexionante positivo M mostrando por la flecha curva que representa la acción física del momento junto con una flecha recta que indica el vector momento. El eje x coincide con el eje neutro de la sección, y el plano xz, que contiene los ejes neutros de todas las secciones transversales, se llama plano neutro. Los elementos de la viga que coinciden con este plano tienen un esfuerzo cero. La localización del eje neutro con respecto a la sección transversal es coincidente con el eje centroidal de la sección transversal.

Fig. 2.2.- Viga recta en flexión positiva.

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El esfuerzo en flexión varía linealmente con la distancia desde el eje neutro, y, y esta dado por Ecuación 2.14

 = −  

donde I es el segundo momento de área alrededor del eje z. Esto es

Ecuación 2.15

 =    

La magnitud máxima del esfuerzo en flexión ocurrirá donde y tiene la magnitud más grande. Si se designa σmáx como la magnitud máxima del esfuerzo en flexión y c como la magnitud máxima de y.

Ecuación 2.16

á =  

La ecuación aun puede usarse para determinar que

máx es tensión o

σ

comprensión. A menudo la ecuación se escribe como:

Ecuación 2.17

á = 

donde Z = Ilc se llama módulo de sección.

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Flexión en dos planos. En el diseño mecánico, es bastante usual que ocurra flexión tanto en el plano xy

como en el xz. Si se consideran las secciones

transversales con solo uno o dos planos de simetría, los esfuerzos de flexión están dados por Ecuación 2.18

 = −  + 

  

donde el primer término del lado derecho de la ecuación, My es el momento flexionante en el plano xz (vector momento en la dirección y), z es la distancia desde el eje neutro y, e Iy es el segundo momento de área con respecto al eje y. Para secciones transversales no circulares, la

ecuación (3-27) es la

superposición de esfuerzos causados por las dos componentes del momento flexionante. Los esfuerzos flexionantes máximos a tensión y compresión ocurren donde la sumatoria de los esfuerzos positivos y negativos mas grandes, respectivamente. Para secciones transversales circulares sólidas, todos los ejes laterales son iguales y el plano que contiene el momento correspondiente a la suma vectorial de Mz y My contienen los esfuerzos de flexión máximos. En el caso de una viga de diámetro d, la distancia máxima desde el eje neutro es d/2 y de la tabla A-18, I=πd4/64. Entonces, el esfuerzo flexionante máximo de una sección transversal circular es

Ecuación 2.19

 = 



 (⁄) =   

Vigas con secciones asimétricas. Las

   =    +  

relaciones

que

se

 

desarrollaron

anteriormente en esta sección también se aplican a vigas de sección asimétrica, a

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condición de que el plano de flexión coincida con uno de los dos ejes principales de la sección. Ya se determinó que el esfuerzo a una distancia y desde el eje neutro es

 = −  

Ecuación 2.20

Por lo tanto, la fuerza sobre el elemento de área dA es

Ecuación 2.21

 =  = −   

Tomando momentos de esta fuerza respecto del eje y, e integrando a través de la sección se tiene: Ecuación 2.22

 =   =   = −  =  

Se reconoce que la última integral de la ecuación es el producto de inercia Iyz. Si el momento flexionante en la viga se presenta en el plano de uno de los ejes principales, por decir en el plano xy , entonces:

Ecuación 2.23

 =  

Con esta restricción, las relaciones que se desarrollaron anteriormente, son válidas para cualquier forma de la sección transversal. Por supuesto lo anterior significa que el diseñador tiene una responsabilidad especial para asegurarse de que las cargas de flexión realmente actúen sobre la viga en el plano principal.

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2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión.

La mayoría de las vigas presentan fuerzas cortantes y momentos flexionantes. Solo en ocasiones se presentan vigas sujetas a una flexión pura, es decir vigas con fuerza cortante igual a cero. No obstante, la fórmula de la flexión se desarrolló bajo el supuesto de flexión pura. De hecho, la razón para suponer flexión pura simplemente fue para eliminar los efectos complicados de la fuerza cortante en el desarrollo. Para propósitos de ingeniería, la fórmula de la flexión es válida, sin que importe si una fuerza cortante está presente o ausente. Por esta razón se utilizará la misma distribución normal del esfuerzo flexionante cuando también haya fuerzas cortantes. Para lograr el equilibrio se requiere una fuerza cortante sobre la fuerza cortante sobre la cara inferior, que se dirija hacia la derecha. Esta fuerza cortante da lugar a un esfuerzo cortante τ, donde, si se supone uniforme, la fuerza es τb dx. Por lo tanto,

Ecuación 2.24

  = 

Ecuación 2.25

()  

 =  

Al utilizar esta ecuación, note que b es el ancho de la sección en y = y1. Asimismo, I es el segundo momento del área de toda la sección alrededor del eje neutro. Como los cortantes transversales son iguales, y el área A’ es finita, el esfuerzo cortante  que se muestra sobre el área A’ ocurre solo en y = y1. El esfuerzo cortante sobre el área lateral varia junto con y (normalmente máximo en el eje neutro, donde y = 0 , y cero en las fibras exteriores de la viga, donde Q = A’ = 0 ).

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Esfuerzos cortantes en vigas con sección estándar. La distribución del esfuerzo cortante en una viga depende de como varía Q/b como una función de y1. En la figura 2.3 se presentará una parte de una viga sometida a una fuerza cortante V y a un momento flexionante M . Como resultado de éste último, se desarrolla un esfuerzo normal σ en una sección transversal como la que se denota por A-A, la cual esta en compresión arriba del eje neutro y en tensión abajo del mismo. Para investigar el esfuerzo cortante a una distancia y1 por encima del eje neutro, se selecciona un elemento de área dA a una distancia y , arriba del eje neutro.

Fig. 2.3.- Esfuerzos cortantes en una viga rectangular

Note que el esfuerzo cortante máximo ocurre cuando y1 = 0 , que esta en el eje neutro de flexión. Ecuación 2.26

á =  

Así, en el caso de una sección rectangular. A medida de que se aleja del eje neutro , el esfuerzo cortante disminuye parabólicamente hasta que es cero en la superficie exterior donde y1 = +c. Aquí es particularmente interesante y significativo observar que el esfuerzo cortante es máximo en el eje neutro, donde el esfuerzo normal, debido a la flexión es cero, y que el esfuerzo cortante es cero en las superficies exteriores, donde el esfuerzo flexionante corresponde a un máximo. El esfuerzo cortante horizontal siempre esta acompañado por un esfuerzo cortante vertical de igual magnitud, por lo cual la distribución se representa en un diagrama. Casi siempre se muestra interés por Página | 27


el cortante horizontal, τ, el cual es casi uniforme cuando y es constante. El cortante horizontal máximo ocurre donde el cortante vertical es el mayor. Por lo general esto sucede en el eje neutro, pero quizá no sea así si el ancho b es menor en alguna otra sección. Aún más, si la sección es tal que b se pueda minimizar en un plano no horizontal, entonces el esfuerzo cortante horizontal ocurre en un plano inclinado. Por ejemplo, en un tubo, el esfuerzo cortante horizontal ocurre en un plano radial y el “esfuerzo vertical” correspondiente no es vertical, sino tangencial.

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2.7 SolidWorks

SolidWorks es un Programa CAD para modelado mecánico basada en operaciones para el modelado parametrito de sólidos, que aprovecha la facilidad de uso de la interfaz grafica de usuario de Windows. Puede crear modelos sólidos completamente asociados en 3D con o sin restricciones utilizando relaciones capturadas automáticamente o definidas por el usuario para mantener la atención del diseño Al igual que un ensamblaje está construido a partir de un número de piezas individuales, un modelo de SolidWorks también está construido a partir de elementos individuales. A estos elementos se les denomina Operaciones Operaciones. Cuando se crea un modelo utilizando SolidWorks, se trabaja con objetos geométricos inteligentes fáciles de entender como son salientes, cortes, taladros, nervios, redondeos, chaflanes, y ángulos de salida. Conforme se crean las operaciones, se aplican directamente a la pieza de trabajo. Las operaciones se pueden clasificar como croquizadas o aplicadas directamente.

Fig. 2.4.- Modelo en isométrico

2.8 SAP 2000

El programa SAP2000 es uno de los software líder en la ingeniería estructural. Se pueden analizar cualquier tipo de estructuras con este programa, e incluso diseñar elemento por elemento de manera precisa con los reglamentos más conocidos (ACI En EU, RCDF en México, EUROCODIGO en Europa, etc.). Página | 29


Se trata de un excelente programa de cálculo estructural en tres dimensiones mediante elementos finitos. Es el descendiente directo de la familia SAP90, muy conocida hace algunos años. En este caso, el programa está totalmente renovado. Mediante SAP2000 es posible modelar complejas geometrías, definir diversos estados de carga, generar pesos propios automáticamente, asignar secciones, materiales, así como realizar cálculos estructurales de hormigón y acero basados, entre otras normativas, en los Euro códigos vigentes. Otra característica propia de SAP2000 que no tienen otros programas de elementos finitos avanzados como ADINA o ABAQUS es la capacidad para diseñar secciones. Para ello dispone de varias normas, entre ellas los EUROCÓDIGOS.

Fig. 2.5 y 2.6.- Análisis estructural en SAP

2.9 ANSYS

ANSYS, Ins. Es un software de simulación ingenieril. Está desarrollado para funcionar bajo la teoría de elemento finito para estructuras y volúmenes finitos. ANSYS desarrolla, comercializa y presta soporte a la ingeniería a través de software de simulación para predecir cómo funcionará y reaccionará determinado producto bajo un entorno real. ANSYS continuamente desarrolla tecnología enfocada en la simulación y a través del tiempo ha adquirido otros softwares para ofrecer un Página | 30


paquete de aplicaciones que pueden ser unificadas para los problemas más complejos. Además presta soporte a la industria. La mayoría de los errores y desventajas de ANSYS, más que basarse en el programa mismo, se basan en el elemento finito utilizado por el programa para realizar los análisis. La solución otorgada por el programa es una compleja mezcla de cálculos discretos. Y los esfuerzos, temperaturas y otras propiedades representan parámetros continuos. Dicho esto, los resultados arrojados por ANSYS son aproximaciones que dependerán del número de elementos utilizados. La densidad de elementos y el tipo de elemento utilizados se debe ingresar de manera manual. Es decir el usuario debe hacer corridas de ANSYS aumentando consecutivamente la cantidad de elementos utilizados hasta conseguir una convergencia que varíe menos que el criterio de parada utilizado. Esto genera gran costo computacional y de tiempo por parte del usuario. Debido a la utilización de un rango discreto en cuanto a las propiedades de la materia, se debe aumentar la cantidad de puntos en el mallado del objeto en los puntos en que el gradiente de la propiedad analizada sea muy grande para obtener resultados más precisos.

Fig. 2.7 Interpretación de resultados por código de colores

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2.10 ELEMENTO FINITO

El método de los elementos finitos (MEF en castellano o FEM en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería y física. El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema físico sobre geometrías complicadas. El MEF se usa en el diseño y mejora de productos y aplicaciones industriales, así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano. 2.11 Md Solids

Es un software educativo para los estudiantes que toman la Mecánica de los Materiales curso (también comúnmente llamado Resistencia de Materiales o Mecánica de sólidos deformables). Este curso es típicamente una parte de los programas de ingeniería civil, mecánica y aeroespacial y de una serie de programas relacionados.

Fig. 2.8 Módulos de trabajo de MD Solid

El software ofrece rutinas educativas para las vigas, flexión, torsión miembros, columnas, estructuras axiales, estructuras estáticamente indeterminadas, armaduras,

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las propiedades de sección y análisis de círculo de Mohr, incluyendo transformaciones de estrés y transformaciones tensión

Fig. 2.9.- Resultados en MD Solid

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Capítulo III.- Memoria de cálculo.

La memoria de cálculo fue realizada en un archivo de Excel, debido a las iteraciones que eran necesarias hasta encontrar la geometría adecuada de todos los componentes, por tanto se presentan en este trabajo las secciones que se determinaron después de encontrar las que cumplieran con las condiciones de carga. En el presente trabajo se anexa un cd con el archivo de Excel que contiene toda la memoria de cálculo, tanto del bipuente, como la trabe carril y las columnas.

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3.1 Diseño del bipuente

3.1.1 Cálculo sección bipuente

Fig. 3.1.- Sección del bipuente

Parte

Area

1

114.3 cm2

cm

22.5

cm

2

114.3 cm2 133.81 cm

22.5

3

206.7 cm2

67.54

cm

5.795

4

206.7 cm2

67.54

cm

Totales

642

Peso Viga

1092

cm2

y

1.27

x

Ay

145.2

Ax

Ix

Iy

cm3

2572

cm3

502034.2

cm4

19288

cm4

cm

15294.5 cm3

2572

cm3

502034.2

cm4

19288

cm4

cm

13960.5 cm3

1197.83 cm3

291102.5

cm4

57724.6 cm4

39.21 cm

13960.5 cm3

8103

cm3

291102.5

cm4

57724.6 cm4

43360.7 cm3

14445

cm3

1586273.74 cm4

154026

kg

Tabla 3.1.- Tabla para cálculo de los momentos

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cm4


 =  =   +   +  +    = 67.54   =  =   +   +  +    = 22.5  () =  = 23486.43 () = ′ = 23486.43 () =  = 6845.58  Cálculo de las cargas en cada rueda del polipasto:

Carga a levantar: 40000kg Peso polipasto según catálogo: 2795kg

 = (40000 ∗ 1.5 ∗ 1.245)+ (2795 ∗ 1.33) = 19679.34 Página | 36


3.1.2 Cargas dinámicas

Fig. 3.2.- Análisis cuando la flexión es máxima

Cálculo de las reacciones:

+(19679.34 ∗ 1101.25) = 20343.52 Ʃ = 0;  = (19679.34 ∗ 966.25)2000 +(19679.34 ∗ 1033.75) = 19015.16 Ʃ = 0;  = (19679.34 ∗ 898.75)2000

Cálculo del momento máximo, cuando x=966.25cm:

. =  = 19015.16 . = 19015.16 ∗ 966.25 = 18373398.21  ∗ 

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Fig. 3.3.- Análisis cuando el cortante es máximo


Ʃ = 0;  = (19679.34 ∗ 100)+2000(19679.34 ∗ 235) = 3296.29 + (19679.34 ∗ 1900) = 36062.39 Ʃ = 0;  = (19679.34 ∗ 1765)2000

Cálculo del cortante máximo, cuando x=100cm:

 =  = 36062.39  = 36062.39 ∗ 100 = 3606238.60  ∗ 

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3.1.3 Cargas Estáticas Según la sección propuesta y el claro del bipuente, es lo siguiente:

Fig. 3.3.- Análisis peso de la viga

2000 ∗ 1000) = 6711.34 Ʃ = 0;  = (6.71⁄ ∗2000 Cálculo de máximos, cuando x=966.25cm:

. = 6711.34 − 6.71 ∗ 966.25 = 226.51 . = 6711.34 ∗ 966.25 −6.71 ∗ 966.25 ∗ 483.125 = 3351847.5  ∗  Cálculo de máximos, cuando x=100cm:

 = 6711.34  − 6.71 ∗ 100 = 6040.21  = 6711.34 ∗ 100 − 6.71 ∗ 100 ∗ 50 = 637577.3  ∗  Página | 39


3.1.4 Resumen Resumen de los esfuerzos debido a las cargas verticales, cuando x=966.25cm

 = 19015.16 +226.51 = 19241.67  = 18373398.21 + 3351847.5  = 21725245.70 

Resumen de los esfuerzos debido a las cargas verticales, cuando x=100cm

 = 36062.39 + 6040.21  = 42102.59   = 3606238.60 + 637577.3  = 4243815.86 

Resumen de los esfuerzos debido a las cargas de frenado, cuando x=966.25cm

 = 19241.7 6 = 2748.71

 = 21725245.770  ∗  = 3103603.5  ∗  Resumen de los esfuerzos debido a las cargas de frenado, cuando x=100cm

 = 22273.766 = 6014.66 

 = 6439736.974  ∗  = 606259.41  ∗  Esfuerzos de flexión:

 =  + 

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7 0  ∗  3 103603. 5  ∗   ⁄  = 21725245. + = 1378. 3 9    23486.43 6845.58 151839/ ..= 1378. / = 1.10  5 9    = 2 42102. = 101. 8 4 / ∗ 1.59 ∗ 130  = 2 ∗ 31.6014.82 66∗2.54  = 37.21 /

Cortantes en momentos flectores máximos:

Esfuerzo cortante:

Pandeo en el alma:

Pandeos en patines:

Teoría de falla de Von Misses:

2 ∗  ∗ ℎ ≥  413.40 = 41.60  ∗ℎ ≥ 0.014 0.024 ≥ 0.014  ≥ 0.014 0.080 ≥ 0.014  <  Página | 41


 =   + 3 + 3 = 1381.40 ⁄

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3.1.5 Diseño de las secciones extremas

Fig. 3.4.- Sección transversal en el extremo del bipuente

Parte

Area

y

x

Ay

Ax

Ix

Iy

1

114.3

cm2

1.27

cm

22.5

cm

145.2

cm3

2572

cm3

14579

cm4

19288 cm4

2

114.3

cm2

23.81

cm

22.5

cm

2721

cm3

2572

cm3

14579

cm4

19288 cm4

3

31.8

cm2

12.54

cm

5.795

cm

398.8

cm3

184.3

cm3

1060

cm4

8881

cm4

4

31.8

cm2

12.54

cm

39.21

cm

398.8

cm3

1247

cm3

1060

cm4

8881

cm4

Totales

292.2

cm2

3664

cm3

6575

cm3

31278

cm4

56338 cm4

Peso Viga

10092 kg

Tabla 3.2.- Tabla para cálculo de momentos

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 =  =   +   +  +    = 12.54   =  =   +   +  +    = 22.5  () =  = 2494.6 () = ′ = 2494.6  () =  = 2503.90 

Fig. 3.5.- Diagrama cuerpo libre cargas dinámicas y estáticas

∗ 235)+ (6.71⁄ ∗ 2000 ∗1000) Ʃ = 0;  = (19679.34 ∗100) + (19679.342000 = 10007.63  Ʃ = 0;  = 42773.73  Página | 44


Cálculo de máximos, cuando x=50cm:

 = 42773.73  − 6.71 ∗ 50 = 42478.21  = 42773.73  ∗ 50 − 335.57 ∗ 50 = 2121907.93  ∗   = 42478.721  = 6062.59   = 2121907.973  ∗  = 303129.70  ∗   =  +   ∗  3 03129. 7 0  ∗   ⁄  = 2121907 + = 971. 7 8    2494.26  2503.90  ..= 971.151878/ / = 1.56 

Esfuerzos de flexión:


1 6    = 2 42438. = 667. 2 7 / ∗ 1.59 ∗ 20  = 2 ∗ 31.6062.82 59∗2.54  = 37.51 / Página | 45


Esfuerzo cortante:

2 ∗  ∗ ℎ ≥  63.60 = 41.93  <   =   + 3 + 3 = 976.11 ⁄


3.2 Diseño de las secciones de la trabe carril

Fig. 3.6.- Sección trabe carril

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Parte

Area

y

x

Ay

Ax

Ix

Iy

1

171.5

cm2

1.905

cm

22.5

cm

326.6

cm3

3858

cm3

174731 cm4

28932 cm4

2

171.5

cm2

65.72

cm

22.5

cm

11267 cm3

3858

cm3

174731 cm4

28932 cm4

3

228.6

cm2

33.81

cm

22.5

cm

5144

cm3

68580

cm4

1106

Totales

571.5

cm2

418043

cm4

58971 cm4

Peso Viga

3594

kg

7729

cm3

19322 cm3

12859 cm3

cm4

Tabla 3.3.- Tabla cálculo de momentos

 =  =   +   +  +    = 33.81   =  =   +   +  +    = 22.5  () =  = 12364.47 () = ′ = 12364.47  () =  = 2620.91  Página | 47


He considerado las cargas que generan las ruedas del cabezal, igual a las reacciones del bipuente, cuando el polipasto se encuentra a 1 metro. Esta consideración es debido a que en ese caso, la mayor parte del peso es cargado hacia un extremo, por lo que la trabe carril deberá ser capaz de soportar estos esfuerzos.

Fig. 3.7.- Análisis cuando el cortante es máximo


5 . 9 7 ( ) ( ) 42773. 7 3  ∗ 100 + 4 2773. 7 3  ∗ 235 + ( ∗ 800 ∗ 400)  Ʃ = 0;  = 800 = 36074.05 

Ʃ = 0;  = 54252.88 

Cálculo del cortante máximo, cuando x=100cm:

 = 54252.88  − 5.97  ∗ 100 = 53655   = 54252.88  ∗ 100 − 424.84 ∗ 50 = 5395416.36  ∗   = 7665.06   = 770773.77  ∗  Página | 48


Fig. 3.7.- Análisis cuando el flexionante es máximo


4 . 2 5 ( 42773. 7 3  ∗ 292. 5 )+( 4 2773. 7 3  ∗722. 5 )+ ( ∗800 ∗ 400)  Ʃ = 0;  = 800 = 56658.90 

Ʃ = 0;  = 33668.03 

Cálculo del cortante máximo, cuando x=292.5cm:

. = 33668.03 − 5.97  ∗ 292.5 = 31921  . = 33668.03∗ 292.5 − 1747.5 ∗ 146.25 = 9592326.11  ∗   = 4560.08   = 1370332.30  ∗   =  +  1 1  ∗  1370332. 3 0  ∗   ⁄  = 9592326. + = 1298. 6 4    12364.47  2620.91 

Esfuerzos de flexión:

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 1 518 / ..= 1298.64 / = 1.17 


4 5    = 2 53655. = 281. 2 1 / ∗ 1.59 ∗ 60 0 6    = 2 ∗ 3.7665. = 364. 0 2 / 81  ∗ 3.81  Esfuerzo cortante:

2 ∗  ∗ ℎ ≥  457.20 ≥ 53.019  <   =   + 3 + 3 = 1450.96 ⁄


Página | 50


3.3 Diseño de la columna.

Longitud real= 9.5 metros Perfil propuesto= W14x53

 2 ∗   =   ∗ = 128

 =  ∗  = 1900   = 127      3     5   ..= 3 + 8 − 8() = 1.91        = 1 − 2  .. = 670.29    +  ≤ 1   0.82 ≤ 1 Ok.

Página | 51


3.4 Resultados de software

3.4.1 Diseño de sección bipuente. Z Axis Properties

From centroid to top

y (bot ) y (top )

Area of shape

A

Moment of Inertia

Iz

From bottom to centroid

Section Modulus Section Modulus (bottom) Section Modulus (top) Radius of Gyration Plastic Modulus

Sz S (bot ) S (top ) rz Zz

From plastic n.a. to top

Area Ai

mm^2

1

(mm^ 2) 1143 0

1338.1

(mm^ 3) 1529 4483

mm^4

2

2067 0

675.4

1396 0518

mm^3

3

2067 0

675.4

1396 0518

mm^3

4

1143 0

12.7

1451 61

mm

675.4

mm

64200 15862 73471 9 23486 429.8 5 23486 429.8 5 23486 429.8 5 497.0 74537 28584 822

yp (bot ) yp (top )

From centroid to right

Area of shape

A

Moment of Inertia

Iy

mm

675.4

mm

Section Modulus

Shape

Section Modulus (left) Section Modulus (right)

Sy S (left ) S (rig ht)

Radius of Gyration

ry

225

mm

2

225

mm

3

15402 55172 68455 78.54 1 68455 78.54 1 68455 78.54 1 154.8 91941 6

4336 0680

mm^3

= 43.3607E+06 mm^3 ÷ 64,200.0000 mm^2 = 675.4000 mm

Distance from bottom to centroid, y(bot)

675.4

64200

mm^2

mm^3

1 z (left ) z (rig ht)

yiAi

(mm)

6420 0

mm

Y Axis Properties From left to centroid

yi (from bottom)

mm^3

1.217 07821

Shape Factor From bottom to plastic n.a.

Shape

675.4

mm^2

mm^4

4 Moment of inertia about the z axis (mm^4) =

IC (mm^ 4) 6145 14.9 2911 0250 00 2911 0250 00 6145 14.9

d = yi - y(bot)

IC + d²A (mm^ 4)

662.7

d²A (mm^ 4) 5019 7278 45

50203 42360

0

0

29110 25000

0

0 5019 7278 45

(mm)

-662.7

29110 25000 50203 42360 15862 73471 9

mm^3

mm^3

mm^3

mm

Página | 52

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica Plastic Modulus

Zy

Shape Factor From left to plastic n.a. From plastic n.a. to right

zp (left ) zp (rig ht)

94775 97 1.384 48444 4

mm^3

225

mm

225

mm

GPa

1

Area Ai (mm^ 2) 1143 0

mm^4

2

mm^4

mm^4

Shape Other Properties Elastic Modulus

E

Polar Moment of Inertia

J

Product of Inertia Maximum Moment of Inertia Minumum Moment of Inertia Angle from z axis to Imax axis Angle from y axis to Imax axis

Iyz Ima x

200 17402 98989 1 2.383 31E23 15862 73471 9

ß

15402 55172 9.534 23E32

ß

90

Imin

zi (from left)

225

ziAi (mm^ 3) 2571 750

2067 0

57.95

1197 826.5

3

2067 0

392.05

8103 673.5

4

1143 0

225

2571 750

(mm)

mm^4 degrees Clockwise degrees Countercloc kwise

6420 0

Distance from leftmost edge to centroid, z(left)

Shape

1

2

3

4 Moment of inertia about the y axis (mm^4) =

mm^2

1444 5000

mm^3

d²A (mm^ 4)

IC + d²A (mm^ 4)

= 14.4450E+06 mm^3 ÷ 64,200.0000 mm^2 = 225.0000 mm

IC (mm^ 4) 1928 8125 0 4354 65.22 5 4354 65.22 5 1928 8125 0

d = zi - z(left) (mm)

167.05

8.309 19288 8E-23 1250 5768 57724 1087 6335. 1 9 5768 57724 1087 6335. 1 9

8.5265E-14

8.309 19288 8E-23 1250

8.5265E-14

-167.05

15402 55172

Página | 53


3.4.2 Diagramas de cortante y momento, sección bipuente.

Fig. 3.8.- Diagrama puente a 966.25 cm

Página | 54


Fig. 3.9.- Diagrama puente a 100 cm

Página | 55


Fig. 3.10.- Diagrama puente carga distribuida.

Página | 56


3.4.3 Selección de sección por medio de MD Solid a 966.25 cm.

Fig. 3.11.- Diagrama de cortante y momento a 966.25cm

Página | 57


3.4.4 Resultado obtenido del programa MD Solid. The specified allowable normal stress is 24,000.000 MPa. The specified allowable shear stress is 24,000.000 MPa. The minimum required section modulus necessary to keep the normal stresses below the 24,000.000 MPa allowable stress limit is 88,791.685 mm³. Standard steel shapes with a section modulus greater than or equal to 88,791.685 mm³ are identified. These shapes are then sorted according to their mass per meter of length, from the lightest shape to the heaviest shape. Typically in beams, shapes that satisfy the allowable normal stress will usually satisfy the allowable shear stress as well. After selecting shapes on the basis of section modulus, we must check the shear stresses in each of the selected shapes. Since the engineer seeks to construct the most economical structure, the best shape for a beam is usually the lightest shape that satisfies both the allowable normal and shear stress limits. (note: there are other considerations such as beam deflections than can influence the best shape for a beam.) The following standard steel shapes will be acceptable for the specified bending moment and shear force: M250x11.9 max = 19,026.790 MPa; M250x13.4 max = 16,912.702 MPa; W150x13.5 max = 23,391.882 MPa; W200x15 max = 16,648.441 MPa; M310x16.1 max = 11,838.891 MPa; M310x17.6 max = 10,817.261 MPa; W250x17.9 max = 11,905.030 MPa; W150x18 max = 17,758.337 MPa; S150x18.6 max = 17,611.574 MPa; W100x19.3 max = 23,783.487 MPa;

max=

257.496 MPa;

avg=

216.634 MPa

max=

223.254 MPa;

avg=

188.796 MPa

max=

328.045 MPa;

avg=

292.707 MPa

max=

247.786 MPa;

avg=

219.530 MPa

max=

182.900 MPa;

avg=

152.983 MPa

max=

164.107 MPa;

avg=

138.464 MPa

max=

181.349 MPa;

avg=

156.703 MPa

max=

241.810 MPa;

avg=

212.752 MPa

max=

239.689 MPa;

avg=

210.522 MPa

max=

287.821 MPa;

avg=

250.859 MPa

Note: These beam design calculations are based on elementary allowable stress design assumptions. Other factors may influence the suitability of a beam shape for its intended use. The results obtained in this routine should be used for educational purposes only.

Página | 58


3.4.5 Selección de sección por medio de MD Solid a 966.25 cm.

Fig. 3.12.- Diagrama de cortante y momento a 100 cm

Página | 59


3.4.6 Resultado obtenido del programa MD Solid. The specified allowable normal stress is 24,000.000 MPa. The specified allowable shear stress is 24,000.000 MPa. The minimum required section modulus necessary to keep the normal stresses below the 24,000.000 MPa allowable stress limit is 30,496.601 mm³. Standard steel shapes with a section modulus greater than or equal to 30,496.601 mm³ are identified. These shapes are then sorted according to their mass per meter of length, from the lightest shape to the heaviest shape. Typically in beams, shapes that satisfy the allowable normal stress will usually satisfy the allowable shear stress as well. After selecting shapes on the basis of section modulus, we must check the shear stresses in each of the selected shapes. Since the engineer seeks to construct the most economical structure, the best shape for a beam is usually the lightest shape that satisfies both the allowable normal and shear stress limits. (note: there are other considerations such as beam deflections than can influence the best shape for a beam.) The following standard steel shapes will be acceptable for the specified bending moment and shear force: M200x9.7 max

= 9,668.671 MPa;

max=

722.988 MPa;

avg=

620.155 MPa

S75x11.2 = 22,801.198 MPa; S100x11.5 max = 14,756.420 MPa; M250x11.9 max = 6,534.986 MPa; M250x13.4 max = 5,808.876 MPa; W150x13.5 max = 8,034.231 MPa; S100x14.1 max = 13,187.719 MPa; S130x15 max = 9,080.874 MPa; W200x15 max = 5,718.113 MPa; M310x16.1 max = 4,066.213 MPa; max

max=

740.807 MPa;

avg=

620.339 MPa

max=

977.099 MPa;

avg=

839.530 MPa

max=

572.281 MPa;

avg=

481.466 MPa

max=

496.179 MPa;

avg=

419.597 MPa

max=

729.075 MPa;

avg=

650.538 MPa

max=

596.839 MPa;

avg=

495.626 MPa

max=

704.974 MPa;

avg=

611.836 MPa

max=

550.701 MPa;

avg=

487.904 MPa

max=

406.493 MPa;

avg=

340.003 MPa

Note: These beam design calculations are based on elementary allowable stress design assumptions. Other factors may influence the suitability of a beam shape for its intended use. The results obtained in this routine should be used for educational purposes only.

Página | 60


Conclusiones. Se determinó por medio de las leyes de la estática y la mecánica, que hacen referencia a vigas y columnas, las secciones tanto para el puente, la trabe carril y la columna. La geometría del cajón del puente que es capaz de soportar las cargas de la grúa quedo especificado en la figura 3.1 de la página 35, la viga para la trabe carril esta definida en la figura 3.6 de la página 46 y por último la columna por sección W14X53. Así también se comprobaron los resultados, por medio del software MD Solids, el cual dio resultados muy aproximados

en los momentos flexionantes y cortantes

máximos. Por medio de MD Solids se intentó proponer una viga capaz de soportar las cargas indicadas, en los temas 3.4.4 y 3.4.6; la diferencia es que el software no tiene en su librería secciones dobles y por lo tanto nos propone vigas de diferentes secciones.

Bibliografía. Mecánica de materiales, James M. Gere, Editorial Thomson, Sexta edición. Estática, J.L. Meriam y L.G Kraige, Editorial Reverté, Tercera Edición. Mechanical Engineering Design, Shigley, Octava Edición.

Página | 61


ANEXO A

Demag Standard Crane manual

Página | 62

Demag Standard Crane manual

010508 EN / PDF

203 684 44

714 IS 110

Demag sets crane standards for the future

39343-2

Standard solutions made by Demag of fer outstanding quality, efficiency and reliability at the highest level. Every crane and every crane component reflects decades of crane expertise and reliability as a partner for the industry. Innovation for greater efficiency With the new Demag DR rope hoist, we have introduced an extended state-of-the-art for Standard Cranes in applications for loads weighing up to 50 t and have defined an entirely new crane philosophy.

Crane type Load capacity* up to Span dimension* up to

Suspension cranes

Single-girder overhead travelling cranes Double-girder overhead travelling cranes

5t

10 t

Lifting speed* up to Stepless motions

* Other specifications on request

2

50 t

14 m

30 m

Long-travel speed* up to Cross-travel speeds* up to

The C shape of the Demag DR rope hoist design is ideally suited to crane applications. Thanks to the many benefits offered by the new DR rope hoist, the entire crane operates much more efficiently.  Reproducible connection geometry and effecti ve spare parts management offer an optimum planning and investment basis  Proven crane geometry with welded crane girders guarantees high design rigidity, optimum travel characteristics and minimum wear

40 m/min 30 m/min

25 m/min 12,5 m/min 3 axes

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2





Single-girder overhead travelling crane with rolled-steel girder

Suspension crane

Single-girder overhead travelling crane with box-section girder

Double-girder overhead travelling crane

Raised crane girders, designs tailored to match the roof structure and compact crabs with minimum approach dimensions facilitate larger hook paths as well as better utilization of the available space and reduce initial construction and subsequent costs Ergonomic operating elements and bi-direct ional radio control provide for highly convenient operation and safe load handling. The display provides complete transparency for control of the installation.

Single-girder overhead travelling cranes with rolled-steel girders

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2





Infinitely variable speed control in all motion axes thanks to frequency inverter-fed drives reduces load sway, facilitates exact and gentle positioning and lowers the mechanical load on the crane installation High lifting and cross-travel speeds provide faster handling rates and greater efficiency

Double-girder overhead travelling cranes

Single-girder overhead travelling cranes with box-section girders

Suspension cranes

The individual crane girder designs enable Demag Standard Cranes to be ideally adapted to the building structure.

3

Hoists – suitable for every application

38972-1

Demag DR rope hoist With its particularly high lifting and cross-travel speeds, the Demag DR rope hoist provides higher handling rates and efficiency for cranes with load capacities up to 50 t.  Compact designs with minimum approach dimensions (lan1 /lan2) and large hook path guarantee optimum utilization of the available space and height and reduce initial construction and subsequent costs  Infinitely variable hoist and travel motions guarantee low-sway handling. Precise, gentle positioning provides for greater safety and convenient operation  CAN Bus technology to met tomorrow‘s demands for high data transmission reliability, corresponding to safety class 3 to DIN / EN 954, ensure optimum monitori ng for greater efficiency thanks to preventive maintenance  Cross-tr avel inverter and braking resistor integrated in the electrical enclosure to save space  Low deadweight minimizes wear for the entire crane installation

4

Bottom block  New bottom block design for DR rope hoists with a load capacity up to 10 t  DIN load hooks facilitate convenient connection of load attachments  Rope lead-in guard eliminates the risk of being caught between the rope and sheave  Handle recesses on both sides simplify handling of the bottom block and increase operating safety DR rope hoists are available as travelling monorail units, double-rail crabs and as foot-mounted hoists EKDR monorail hoist  The series travelling hoist for single- girder cranes  C-des ign optimised for crane applications  Low headroom trolley without counterweight

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

39472

EZDR double-rail crab  The series crab for double-girder cranes  Standard track dimensi ons 1400 / 2240 / 2800 mm  Anti-der ailment and lift- off protection as standard

39751-7

39455

FDR foot-mounted hoist  The solution ready for installation in cranes and for plant engineering  Reeving components for 2/1, 4/1 and 4/2 fitted to the hoist

Demag DC-Pro chain hoist Particularly long service life for loads weighing up to 5,000 kg. DC-Pro chain hoists are particularly user-friendly and feature high standards of safety and reliability and optimum efficiency.  Comprehensive standard features: Limit switches, elapsed operating time counter, contactor control, diagnosis interface  Simple commissioning thanks to plug connections  Gearbox, brake and slipping clutch are maintenance-f ree for up to 10 years  Also available with infinitely variable speed control for particularly smooth lifting, lowering and positioning motions

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

39040-1

5

Attention to detail for total quality

395 59

Crane end carriage  Maximum stability thanks to a rigid box-section design with a reinforced connection f eaturing a welded diaphragm plate as well as engineering tolerances in the crane girder connection guarantee high inherent rigidity and optimum travel characteristics with minimum wear  The precise travel wheel arrangement and exact adaptation to the crane span dimension thanks to interchangeable spacer elements ensure optimum travel characteristics and high adaptability  Crane travel unit design with the aid of in-house static design programs and simple assembly thanks to good accessibility accessibil ity offer safety and efficiency

6

37427- 4

Travel unit  Maintenance-f ree drives with anti-fric tion bearings lubricated for life, generous bearing arrangement to accommodate horizontal forces and travel wheels made of spheroidal graphite cast iron provide for favourable travel characteristics and minimum crane runway wear  Infinitely variable travel travel speeds thanks to frequency inverter-fed drives with speeds up to 80 m/min without the need for any additional cabling and wiring guarantee low-vibration travel as well as precise positioning and reduce the load on the overall installation

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

37371-1

Power supply line  Demag DCL compact conductor line for 4 to 7 poles and screw-type connections ensures long-term power supply and minimises unplanned downtime  Pre-assemble d elements for simple assembly or replacement of current collector trolleys or complete straight sections provide optimum serviceability  IP 23 or IP 24 high protection against accidental contact with sealing lip and integrated expansion compensation for optimum safety

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

395 89 - 4

3 903 0 -1

39330-1

Control Ergonomically designed control units for safe, fatigue-free handling. The display provides complete transparency for control of the installation. The CAN Bus control system corresponds to safety category 3 to DIN / EN 954  Demag DLC line control height-adjustable control pendant suspended for separate travel on the crane girder  Demag DRC radio remote controls with proportional pushbuttons for wireless control with variable radio frequency operation for unimpeded radio transmission  Demag DRC-J joystick joystick transmitter Radio control with practical belt that can be comfortably worn from the shoulder

7

Demag crane sets – tailored component packages

Crane sets by Demag Cranes & Components are complete, tailored component packages for efficient single or doublegirder and suspension crane solutions that save you time.

Demag crane sets are based on standardised components for simple and user-friendly assembly on the Plug-&-Play principle.

11

10

12 5

2 5

9

3

4

7

4

1 2 3 4 5 6 7

3

9

Crab or travelling hoist with drive Crane girder * Crane girder end plates Carriage Travel drive Control pendant or radio remote control Crane electric al equipment

1

8

6

6

8 Hoist electric al equipment – with lifting limit switch – with load detector 9 Clamp-type buffers 10 C-rail assembly 11 Power supply 12 Hoist power supply

* not included in the crane set

8

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Demag spare part sets – efficient, genuine and always complete

We tailor our services to meet our customers‘ needs: Demag spare part sets enable us to improve our spare part order processes even further. Whereas you had to pick the right parts from many spares lists, technical documentation and price lists in the past, you now use the possibilities offered by our online shop. Quickly and efficiently, you give us the number of the spare part set you need and can have it sent the same day. Spare part sets designed for various sub-assemblies are the basis for effective, preventive maintenance and repairs.  Replacing all the spare parts contained in the set “in one go” makes the specified service or maintenance work more systematic.  Installing genuine Demag spare parts as a set ensures functional reliability, a long service life and high product availability.

This significantly enhances the efficiency of your installations thanks to  shorter off and down times,  shorter repair periods,  high installation availability,  reduction of additional process downtime costs. The following sets are available:  Rope guide set for EKDR rope hoists  Wheel set for EKDR rope hoists  Seal set for EKDR rope hoists  Cross-t ravel limit switch extension set incl. hardware and software:  Optical distance device  Large load display  DRC10 radio remote control system

39224

Repair set Wheel set for EKDR rope hoists

39222

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Maintenance set Seal set for EKDR rope hoists

9

10

1

ELKE with EUDC (see also technical data 203 665 44)

12

2

ELKE with EKDR (see also technical data 203 541 44)

26

3

EDKE with EKDR (see also technical data 203 549 44)

32

4

EKKE with EKDR (see also technical data 203 529 44)

38

5

ZKKE with EZDR 5 - 10 (see also technical data 203 561 44)

50

6

ZKKE with EZDR 20 (see also technical data 203 660 44)

60

7

EUDC (see also technical data 203 525 44)

74

8

EKDR 3, 5, 10 (see also technical data 203 520 44)

80

9

EZDR 5, 10 (see also technical data 203 648 44)

88

10

EZDR 20 (see also technical data 203 583 44)

102

11

FDR 3 - 10 (see also technical data 203 675 44)

122

12

FDR 20 (see also technical data 203 579 44)

126

13

DFW - L - L (see also technical data 203 084 44)

131

14

DFW - L - E (see also technical data 203 321 44)

132

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

15

DFW - L - Z (see also technical data 203 379 44)

134

16

DFW - L - T (see also technical data 203 430 44)

136

17

KTD - E

138

18

Modular wheel block system (see also technical data 208 724 44)

140

19

Offset geared motors (see also technical data 208 734 44)

149

20

Abbreviations used

156

11

Demag standard double-girder overhead travelling crane Type: ZKKE with box girder and DR rope hoist up to 50 t SWL

Crane side 2

)

r 4 L k

n S p a ) 2

X 0 0 1

) 5

0 0 5

L k a 7 )

) 6 ) 5

U

g y

1 3 ) 1 2 )

2 l a n

e k t I ( e k t ) c h i b s

n o i s n e m i d r o o l F

0 0 2 -

0 3

1 l a n

0 0 0 1

h t a p k o o H

3 )

1 5 0 1 )

i n b m

3 )

2 0 0

Crane side 1

20365916.eps

1) Check possibilities for installation. installation. (bmin = min. lateral clearance dimension for crane travel). 2) Crane power supply system on crane runway girder. 3) Dimension > 150 or 200 modification of lan1 and lan2. 4) Admissible span tolerance of the crane runway: for Lkr ≤ 15 m: ± 5 mm for Lkr > 15 m: ± (5 + 0,25 (L kr – 15)) mm acc. to DIN 4132, with Lkr in [m]. 5) According to the accident prevention regulations BGV D6, a lower safety distance of 500 mm must be kept between moving and non-moving parts of cranes. This applies with the exception of the bottom block with elastic suspension from the rope. 6) If an operating limit switch switch is fitted, hook dimension C or g increases: 2/1 reeving: + 50 mm 4/1 reeving: + 20 mm 7) When drum length is changed, check Lka.

60

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Demag ZKKE standard double-girder overhead travelling crane Crane girder:

Box girder section; design 1

Travel unit:

DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S; DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S

Crab:

1 x EZDR 20

Lkr

0 0 1

1 X

U

b

g Y

Ian 1

Ian 2

20365908.eps

Type designation DFW-L-Z 160 / 2500 / S Side connection Wheel base eKt Travel wheel diameter d Demag travel unit type Z

EZDR 20 - 12,5 - 4/1 - 12 - 6/1 FEM 4m Group of mechanisms Hoist speed Hook path Reeving SWL in t 8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Range 20 Double-rail crab with Demag rope hoist type DR

61

ZKKE without crane walkway SWL 40 t Crane girder:


Travel unit:

DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S

Crab:

Lkr

1 X

0 0 1

1x EZDR 20-40 6/1-8 Z-5.3 FEM 1Am b

g U

Y

Ian 2

Ian 1

42391444.eps

Hook path: 8 to 24.7 m; hoist speed: 4/0.7 m/min; 0.3 - 3.3 m/min or 0.3 - 5.3 m/min infinitely variable; ross travel speed up to 30 m/min innitely variable Crane

Crane girder X 1)

H 1)

Crab u

lan1 1)

lan2 1)

g 1)

Travel unit

Lkr

max. R

GG

4

16119

5292

5

17778

5584

6

18932

5965

7

19790

6372

8

20473

6832

9

20820

7909

1289

1189

195

524

695

10

21337

8592

1291

1191

197

522

697

11

21747

9096

1289

1189

297

524

797

12

11426

9820

1306

1206

280

507

780

13

11626

10639

1308

1208

282

505

782

14

11756

10995 1306

1206

-5 1289

1189

1191

Lka

lan3,4

d

eKt

Lekt

DPZ

2500

3187

100

-3

524

497 597

99

522

197

599

1594 1400

315

225

697

380

1939

3150

880

11897

11535

478

978

16

12076

12484

480

980

130

17

12223

13232

18

12308

13512

1306

1206

628

507

1128

19

12483

14594

1308

1208

630

505

1130

20

12608

15293

1306

1206

2474 1208

12742

16107

22

12922

17340

23

13084

18449

24

13244

19561

25

13344

20187

1308

1208

1310

1210

1345

982

1470

507 1230 505 732

2240

13393

21936

27

13569

23360

28

13726

24632

29

13817

25301

30

13904

25946

4300

200

1232 1380

1313

1213

1310

1210

1313

1213

880

500

1208

2506

5012

160

503 500 882

1308

1080

1382 505

1580

1) Minimum dimensions All data in mm (Lkr in m). Weights max. R and GG are in kg.

70

250

503

1380 26

4948

505 482

730 21

3877

507

15

1308

b 1)

495

97 1291

y

All structural dimensions, approach dimensions and data for dimensioning the crane runway are related to standard design 1 described in this catalogue. Deviations from this design must be checked.

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

ZKKE without crane walkway SWL 40 t Crane girder:


Travel unit:

DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S

Crab:

Lkr

1 X

0 0 1

1x EZDR 20-40 6/1-12 Z-5.3 FEM 1Am b

g U

Y

Ian 2

Ian 1

42391444.eps

Hook path: 8 to 24.7 m; hoist speed: 4/0.7 m/min; 0.3 - 3.3 m/min or 0.3 - 5.3 m/min infinitely variable; cross travel speed up to 30 m/min innitely variable Crane

Crane girder X 1)

H 1)

Crab u

lan1 1)

lan2 1)

g 1)

Travel unit

Lkr

max. R

GG

y

4

15515

6066

5

17091

6313

6

18194

6685

7

18998

7019

97

597

8

19669

7533

197

697

9

20315

8435

195

695

10

20823

9118

-5

495

95

595

Lka

lan3,4

d

eKt

2344 1289

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

1189

315

197

522

697

1289

1189

297

524

797

11

21201

9525

12

21553

10011

13

11375

10507

14

11538

11151

15

11677

11691

16

11855

12640

1308

1208

480

17

12032

13652

1310

1210

482

18

12124

13992

1306

1206

19

12299

15090

1308

20

12388

15494

21

12560

22

378

100

b 1)

380

507

130

978 980

503

982

630

507

1130

1208

632

505

1132

1306

1206

730

507

1230

16635

1308

1208

732

505

1232

12755

18002

1310

1210

23

12921

19141 1313

1213

24

13017

19717

25

13069

21418

1310

1210

26

13244

22831

27

13334

23456

28

13430

24163

29

13588

25457

1080

1580

30

13740

26710

1082

1582

1345

1470

2474

500

250

4300

200

1380

503

1078

4948

2240

503

1208

4727

880

505

880

225

878

478

1308

4687

4000

2364 1191

1206

DPZ

524

1291

1306

Lekt

2506

5012

160

1578 505

1) Minimum dimensions

All data in mm (Lkr in m). Weights max. R and GG are in kg.

All structural dimensions, approach dimensions and data for dimensioning the crane runway are related to standard design 1 described in this catalogue. Deviations from this design must be checked.

71

EZDR 20 double-rail crab Designation / Description / Model code

EZDR double-rail crab

Travel motor

Top block Wheel block

Hoist motor Hoist gearbox

4/2 bottom block 42364944.eps

Explanation of size designation / type assignment E

Z

DR-Pro

20 -

10

4/1 -

6

Z-

6/1 -

400 -

00 -

50 -

30

1400

45 Rail head width in mm

Only for EZDR

Track gauge in mm or flange width of the girder in mm or girder section and size (IPE240) Maximum cross-travel speed in m/min Frequency [Hz] Electrical equipment code 1) Operating voltage [V] Hoist speed in m/min Motor type: Z

= cylindrical rotor

Hook path in m Reeving SWL in t Range 20 Demag rope hoist Z = Double-rail crab F = Stationary E = Electric travel unit

1) Code 00

102

Prepared for electrical equipment supplied by the customer

Code 01

EZDR with internal electrics for application on a crane Including crane bridge housing and DSE-10R control pendant with control cable.

Code 02

EZDR with solo electrical equpment for application as a solo travelling hoist. Including DSE-10R control pendant with control cable.

Code 03

As for code 01 but control via a DRC radio control system.

Code 04

As for code 02 but control via a DRC radio control system.

Code 05

EZDR with fitted „in“ parallel interface.

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Example EZDR 20 - 2/1

42364344.eps

Type

EZDR Pro 20 8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

FEM

SWL [t]

4m

6.3

3m

8

2m

10

1Am/4m

12.5

3m

16

2m / 4m

20

1Am/3m/4m

25

2m / 3m

32

1Am/2m

40

1Am

50

See technical data sheet 203 583 44 for further details.

eKa [mm]

Cross travel speed [m/min]

1000

0-25

1350

103

42364944.eps

SWL [t]

Type FEM

Reeving

Hook path [m]

LKa [mm]

1400

8

2240

2800

max. R [kg]

Hoist speed [m/min]

Weight [kg]

8818

0.3-3.3 (4.7)

2191

8832

4/0.7

2379

8575

8821

0.3-5.3 (7.4)

2281

9877

10216

0.3-3.3 (4.7)

2315

10952

9992

10230

4/0.7

2503

11353

10914

9919

10219

0.3-5.3 (7.4)

2405

11374

10887

9892

10240

0.3-3.3 (4.7)

2393

11353

10967

10007

10254

4/0.7

2581

11377

10929

9934

10243

0.3-5.3 (7.4)

2483

0.3-3.3 (4.7)

2439

R1

R2

R3

R4

12712

12128

8533

12691

12208

8648

12715

12170

11350

10872

11329

1400

11635

2240 12 40

EZDR 20 1Am

6/1

2800

11169

9694

9981

11614

11175

9735

9995

4/0.7

2479

11638

11210

9735

9984

0.3-5.3 (7.4)

2527

11499

11024

9829

10165

0.3-3.3 (4.7)

2517

11478

11030

9870

10179

4/0.7

2557

11502

11065

9870

10168

0.3-5.3 (7.4)

2605

1400

2240 18

2800

15761

15086

5931

5827

0.3-3.3 (4.7)

2605

15741

15166

6046

5842

4/0.7

2795

15765

15127

5972

5831

0.3-5.3 (7.4)

2695

12745

12261

8746

8931

0.3-3.3 (4.7)

2683

12725

12341

8861

8946

4/0.7

2873

12749

12302

8787

8935

0.3-5.3 (7.4)

2773

1400

-

2240 24.7 2800

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

16942

16250

5095

4848

0.3-3.3 (4.7)

3135

16922

16330

5210

4863

4/0.7

3325

16946

16291

5136

4852

0.3-5.3 (7.4)

3225

119

42364944.eps

SWL [t]

Type FEM

Reeving

Hook path [m]

LKa [mm]

1400

6

2240

2800

max. R [kg]

Hoist speed [m/min]

Weight [kg]

11629

3/0.5

2345

11643

0.3-2.5 (3.5)

2533

11171

11632

0.2-4 (5.5)

2435

12356

12871

3/0.5

2483

12471

12885

0.3-2.5 (3.5)

2671

13333

12398

12874

0.2-4 (5.5)

2573

13892

13209

12474

12998

3/0.5

2573

13871

13289

12589

13012

0.3-2.5 (3.5)

2761

13895

13251

12516

13001

0.2-4 (5.5)

2663

R1

R2

R3

R4

15173

14414

11129

15152

14494

11244

15176

14456

15315

13291

15294

13371

15318

1400

2240 9 40

EZDR 20 2m

8/1

2800

14220

13547

12162

12676

3/0.5

2605

14199

13627

12277

12690

0.3-2.5 (3.5)

2793

14223

13589

12204

12679

0.2-4 (5.5)

2695

14097

13465

12330

12853

3/0.5

2695

14076

13545

12445

12867

0.3-2.5 (3.5)

2883

14100

13507

12372

12856

0.2-4 (5.5)

2785

1400

2240 13.5

2800

19292

18383

7648

7698

3/0.5

3021

19272

18463

7763

7713

0.3-2.5 (3.5)

3211

19296

18424

7689

7702

0.2-4 (5.5)

3111

15572

14901

11166

11478

3/0.5

3117

15552

14981

11281

11493

0.3-2.5 (3.5)

3307

15576

14942

11207

11482

0.2-4 (5.5)

3207

1400

-

2240 18.5 2800

120

20730

19792

6457

6336

3/0.5

3315

20710

19872

6572

6351

0.3-2.5 (3.5)

3505

20734

19833

6498

6340

0.2-4 (5.5)

3405

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

DFW-L-Z crane travel unit e.g. for double-girder travelling crane type ZKKE

e Kt

Ax

d

42389944.eps

Side view

bwheel 42391344.eps

134

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Wheel diameter d

Gearbox (shaft diameter)

bwheel

47

160

A20 (W=35) A30, A40 (W=45)

60

65

200

A30 (W=45) A40, A50 (W=50)

65

52

250

A40 (W=50) A50, A60 (W=65)

65

75

eKt

Ax

Weight [kg]

2500

280

212

3150

500

280

2500

280

212

3150

500

280

2500

280

212

3150

500

280

2500

280

293

3150

500

357

4000

350

450

2500

280

437

3150

500

536

4000

650

630

2500

280

437

3150

500

536

4000

650

630

2500

280

437

3150

500

536

4000

650

630

2500

280

660

3150 80

315

A50 (W=65) A60, A70 (W=75)

4000

90

936

5000

800

1110

2500

280

660

4000

A60 (W=75) A70, A80 (W=90)

110

784 907

650

936

5000

800

1110

2500

280

4000

500

660 784 907

4200

650

936

5000

800

1110

3150

280

1115

4000

500

1189

4500

650 800 650 800

1329

1416

3150

280

1115

4000

500

1189

4500

5000

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

500

4200

5000 400

907

650

3150 110

784

4200

3150 90

500

650 800 650 800

1329

1416

135

DFW-L-T crane travel unit e.g. for double-girder travelling crane type ZKKE

e Kt

d Ax

Ax

42389844.eps

Side view

bwheel 42391344.eps

136

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Wheel diameter d

Gearbox

bwheel

eKt

Ax

(shaft diameter)

Weight [kg]

52 55

500

65 75 52 250

A40 (W=50) A50, A60 (W=65)

55 65

1750

650

1040

75 52 55

650

65 75 65 75 80

1600

650

1280

1600

500

1280

2000

500

1450

2000

650

1450

2000

800

1450

90 65 75 80 90 65 315

A50 (W=65) A60, A70 (W=75)

75 80 90 65 75 80 90 65 75 80 90

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

137

Modular wheel block system

The patented modular wheel block system is an optimum combination of drives and rail-guided travel units. The wheel block system is used to carry, guide and drive loads. All fittings feature connection arrangements which have been proven over decades. DRS wheel block

MA torque bracket

MW torque bracket

AME offset geared motors

WUE angular geared motors

Single Drive Single Drive

Central drive

Central drive

Connection variants Top connection

Side Pin Pin connectionconnection connection end alignable carriage

Hub variants

Hub Internal gear

Travel wheels Internal gear

Travel wheel variants

A

A B C D E F

B

C

D

E

Guide rollers/fittings

F

GGG with flange on both sides GGG without flange without flange, polyamide, with larger diameter GGG with flange on one side GGG without flange, with larger diameter without flange, Hydropur, with larger diameter

Buffers

41803944.eps

For an explanation of the travel wheel materials see Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44, chapter 1.7 140

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Type code (example) for basic wheel blocks

DRS

112

A30

A

47

K

H

A10 Prepared for fitting the torque backet to the gearbox: A Offset gearb. 10/20/30/40/50/60 W Angular gearb. 10/20/30/40/50/ 60/70 Indicate X:

without considering the gearbox

Guide roller arrangements, prepared for: H Horizontal guide rollers, standard, indicate X: no guide rollers

Connection variants, prepared for: K Top connection W Side connection B Alignable pin connectio BK Pin connection for end carriage, indicate X: no connection variant

Travel wheel tread: for variants A and D for variants B, C, E, F: indicate

Travel wheel types A B C D E F S

GGG with flange on both sides GGG without flange without flange, polyamide, with larger diameter GGG with flange on one side GGG without flange, with larger diameter without flange, Hydropur, with larger diameter Special travel wheel

Basic type

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

NA

Non-driven wheel block

A30/A35/A45/A50/A65

Driven wheel block, for torque bracket fit ting and indication of the shaft profile diameter

MA30/MA35/ MA45/MA50/MA65

Wheel block also driven and indication of the shaft profile diameter

Wheel block size

Demag-Wheel block system 141

Demag DRS wheel block system Selection

2.1

Load spectra

Light (k  0.5):

L1

Drive mechanisms or parts thereof usually subject to very small loads and in exceptional cases only to maximum loads.

Small partial load Small dead load L W S Operating time

Medium (0.5  k  0.63):

L2

Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to small loads but rather often to maximum loads.

Heavy partial load Medium partial load Medium dead load L W S Operating time

Heavy (0.63  k  0.8):

L3

Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to medium loads but often to maximum loads.

Heavy dead load L W S Operating time

Very heavy (0.8  k  1):

L4

Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to maximum or almost maximum loads.

Very heavy dead load

L W S Operating time

Average operating time per day in hours Load spectrum

2.2

Selection of the wheel block size

 0.25

 0.5

1

2

4

8

 16

> 16

Light

k ≤ 0.50

-

-

-

1Bm

1Am

2m

3m

40

Medium

k ≤ 0.63

-

-

1Bm

1Am

2m

3m

4m

5m

Heavy

k ≤ 0.80

-

1Bm

1Am

2m

3m

4m

5m

-

Very heavy

k≤1

1Bm

1Am

2m

3m

4m

5m

-

-

Quick selection of wheel block sizes depending on moving masses according to groups of mechanisms and travel speed. The selection is based on the maximum useful rail head width of flat rails.

Group of mechanism/load group

Travel speed in m/min

FEM

3m

2m

1 Am

1 Bm

ISO

M6

M5

M4

M3

01140

01440

01810

02280

01240

01560

01970

02480

01340

01680

02120

02670

01440

01810

02280

02750

12.5

g k n i s s a M

142

16

20

25

31.5

112

40

50

63

80

100

125

160

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Group of mechanism/load group

Travel speed in m/min

FEM

3m

2m

1 Am

1 Bm

ISO

M6

M5

M4

M3

01240

01560

01970

02480

01340

01680

02120

02670

01440

01810

02280

02750

01580

01990

02500

03150

01710

02090

02720

03420

01840

02320

02930

03690

01990

02500

03150

03970

02150

02710

03420

04300

02320

02930

03690

04650

02500

03150

03970

05000

02900

03650

04520

05560

03150

03960

04870

06000

03390

04230

05210

06410

03650

04520

05570

06850

03950

04850

05980

07000

04350

04900

06040

07440

04720

05290

06510

08010

05080

05650

06960

08570

05480

06040

07440

09160

05930

06490

07990

09840

06340

06960

08570

10000

06450

07200

08860

10910

06730

08290

10200

12560

07200

08860

10910

13430

07730

09520

11720

14430

08290

10200

12550

15470

09520

11720

14430

16000

12050

12920

13850

16410

12360

13240

14350

17670

12640

13540

15340

18890

12920

13850

16410

20200

13230

14310

17620

21700

13540

15340

18890

22000

17480

19390

20980

25830

18540

19880

22590

27810

18960

20320

24150

29740

19390

20980

25830

30000

21668

24792

28041

34523

23120

25411

30197

37176

24244

26225

32287

39750

24792

28041

34523

40000

12,5

16

20

25

31,5

40

50

63

80

100

125

160

125

160

200

g k n i s s a M

250

315

400

500

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

For detailed information on the groups of mechanism 1Am, 2m, ...., 5m, please refer to the tables indicating the admissible wheel load for linear contact (section 2.6.5., Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44).

143

Demag DRS wheel block, data and dimensions

Data and dimensions DRS 112 – 200 DRS 112-160

DRS 112/125 M12x12 deep DRS 160 M16x14 deep (Only if wheel block is prepared for fitting guide rollers.)

MA

DRS 200

DRS 200 M16x14 deep (Only if wheel block is prepared for fitting guide rollers.)

A

NA .

c4

Travel wheel types

144

c4

A

B

C

D

E

F

42064744.eps

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

DRS wheel block dimensions Wheel block DRS

Dimensions in mm

Involute splining DIN 5480

Size

D

112

N 30

a1

1)

N 30

125

N 35 N 35

160

N 45 N 45

200

N 50

a2

a4

a6

a7

a8

± 0.02

± 0.1

± 0.1

± 0.02

a9

a10a1

a11

1

190

145

45

+4 – 7

145

145

30

40

40

30

24

220

170

55

+4 – 7

175

175

20

40

50

37

37.5

275

220

55

220

220

25

55

54

47.5

20

340

275

65

275

275

35

75

62

64

40

+3 – 5 +3 – 5

Wheel block DRS

a5

Dimensions in mm a13

a14

a15

a16

a24

Size

b1

b1

max.

2)

b2

b3

c1

c2

c3

d1

d2

– 0.2

112

160

40

28

15

–

60

62

80

36

96

51

70.5

112

132

125

184

50

24

18

–

60

62

80

33

98

52

73

125

150

160

–

–

–

–

–

65

67

89

33

110

59

84

160

188

200

–

–

–

–

56

67

75

101

36

130

69

93.3

200

230

Wheel block

Dimensions in mm

DRS

d3

Size

– 0.2

112

126

130

M12

M12

10.5

125

145

140

M12

M12

160

183

180

M16

200

226

225

M16

d4

d5

d6

d8

d9

d10

d11

h1

h2

h3

s

18.5

4.9x8.5 deep

M8

131

47

80

10

13

21

4.8x5 deep

M8

147.5

53.5

100

10

M12

17

30

–

M10

187

70

100

12

M12

20

35

–

M10

238

90

100

18

F8

Wheel block

max. wheel load in kg

DRS

Travel wheel variants

Size

A

B

C

D

E

F

112

7.4

6.6

5.3

7.1

8.1

7.8

125

9.9

8.7

6.3

9.3

11.5

8.4

160

18.3

16.1

17

17.2

20.1

15.1

200

35.7

32.5

23.6

34.1

41.6

29.2

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 1) Note: Note drive combinations in the Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44, section 2.3! 8 6 3 0 2) Hardened treads and flanges, flanges without wear indicator 2

145

Data and dimensions DRS 250 – 500

A/MA

x

NA .

Travel wheel types

A

146

B

D

E

42064644.eps

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Wheel block

Involute splining

DRS

DIN 5480

Size

D N 50

250

N 65 N 65

315

N 75 N 75

400

N 90 N90 N110

500

Dimensions in mm a1

a2

a3

a4

a5

a6

a7

a8

a13

a14

± 0.2

± 0.2

± 0.2

± 0.04

± 0.04

± 0.02

± 0.02

± 0.41

± 0.21

385

290

140

80

310

310

50

80

326

70

470

360

180

100

370

370

70

80

405

80

580

440

210

120

450

450

95

130

501

100

700

620

480

125

580

580

110

160

600

110

Wheel block DRS

Dimensions in mm a15

b1

b1

b2

b3

c1

d1

d2

d3

d5

d6

d7

d8

Size

± 0.2

max.

1)

250

40

77

80

110

117.5

150

250

282

270

8 x M16

M12

–

34 F8

315

50

90

96

130

147

180

315

350

340

8xM16

M12

M20

40 F8

400

55

110

-

155

172

210

400

440

440

8xM20

M12

M20

31 H13

500

65

110

-

170

195

240

500

545

545

8xM20

M12

M20

31 H13

Wheel block

– 0.2

– 0.2

Dimensions in mm

max. wheel load in kg

DRS

d9

Size

F8

250

40

M16 20 deep

281

89

100

–

17.5

315

50

M20 20 deep

349.5

114

100

130

400

65

M24 20 deep

440

144

100

500

70

M2425 deep

566

183

100

d10

h1

h2

h3

h4

s

x1

min

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 1) Hardened treads and flanges, flanges without wear indicator 2

Travel wheel variants A

B

D

E

16.3

63

57

58

65

20

16.5

121

115

118

127

130

22.5

19

214

196

205

232

130

30

22.5

373

351

362

397

147

Top connection

Pin connection

Side connection

End connection

Connection variants

Dimensions

An important feature of Demag wheel blocks are the prepared mounting surfaces which facilitate virtually any connection arrangement – ranging from top and end connection arrangements with bolted and welded connection elements, to side and pin connection arrangements for installation in hollow sections and cross beams. Top, end and pin connection arrangements make it possible to move and align the wheel blocks laterally even after they have been fitted.

(DRS with spheroidal graphite cast iron wheel with two flanges)

Management and Senior Staff

Wheel block DRS

max. SWL

Travel wheel Dia.

Weight

Dimensions in mm

Size

kg

mm

kg

a1

b1

b2

c1

h1

DRS 112

2750

112

7.3

190

47

80

96

131

DRS 125

5000

125

9.9

220

60

80

98

147.5

DRS 160

7000

160

18.3

275

65

89

110

187

DRS 200

10000

200

35.7

340

65

101

130

238

DRS 250

16000

250

62

385

75

110

150

281

DRS 315

22000

315

117

470

90

130

180

349.5

DRS 400

30000

400

201

580

110

155

210

440

DRS 500

40000

500

352

700

110

170

240

566

Tailored solutions are also available for guiding wheel blocks. Flange-guided travel wheels, wheels with prismshaped or concave treads for round cross section rails provide for exact vertical and horizontal guide arrangements. If strong horizontal forces have to be reliably absorbed, infinitely adjustable guide rollers with a positive connection should be used.

42064644.eps

Options and accessories Horizontal guide roller arrangements as well as buffers are available in various sizes and designs. 148

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Offset geared motors: 130 to 11500 Nm

Gearbox size

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Output torque

Transmission ratio range

Nm

i

A10

130

8.32 – 52.5

A20

205

6.21 – 124

A30

370

3.85 – 156

A40

660

3.69 – 256

A50

1150

8.69 – 218

A60

2100

8.91 – 297

A70

3700

9.23 –267

A80

6600

9.89 – 281

A90

11500

10.2 – 274

149

Offset geared motors

Housing designs

AUH 20 - AUH 90 Universal design

AGV 30 - AGV 90 Foot-mounted design

AFV 20 - AFV 90 Flange-mounted design

AME 10 - AME 40 Torque bracket design

ADK 40 - ADK 80 Torque bracket design

150

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 41670644.eps 0 2

Gearbox type designation Type designation

Model code Explanation of the model code

Transmission ratio

Terminal box position

Output shaft code

Model code

A

U

H

40

D

- B14.0 - 40 -

D

1

- 22.7

Input type D Direct input L Light coupling S Heavy coupling

Number of stages D 2-stage T 3-stage

Sizes 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90

Output shaft V

Solid shaft with key

E

Splined solid shaft

H

Hollow shaft with key

K

Splined hollow shaft

B

Hollow shaft with shrink disk (motor side)

Housing design U G F M D

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Universal design (AU20 – AU90) Foot-mounted design(AG30 – AG90) Flange-mounted design(AF20 – AF90) Torque bracket design (with integrated torque gear rim; AM10 – AM40) Torque bracket design (c entering device for flange-mounted torque bracket; AD40 – AD 80)

Gearbox type A

offset gearboxes

151

Motor and brake type designation

Brake size ZBA: B003, B007, B020, B050, B140, B280, B680 ZBF: B003, B020, B050, B140

Z

B

A

100

A

4

B050 No. of poles 2, 4, 6, 8, 8/2, 12/2, 12/4

Rating class A, AL, B, C

Size ZBA/ZNA: ZBF: KBA: KBF:

63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 225 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140

Application code A Motor for general applications F Motor for travel applications

Motor design B Motor with brake (ZB, KB) N Motor without brake (ZN)

Motor type Z K

Cylindrical rotor motor Conical rotor motor with brake (without indication of the brake size)

Code example AUH 40 DD-B14.0-40-1-22.7

152

ZBA 100 A4

B050

41605246.eps

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Selection table (direct input) offset geared motors, overview Motor

Possible transmission ratio for gearbox size A 10DD

Z.A 63A ZBF

Z.A

63B

Z.A 71A ZBF

Z.A

71B

Z.A 80A ZBF

Z.A

80B

Z.A

90A

Z.A

A 20DD

A 30DD

A 40DD

A 50DD

A 60DD

A 70DD

A 80DD

A 90DD

A 20TD

A 30TD

A 40TD

A 50TD

A 60TD

A 70TD

A 80TD

A 90TD

12.2 - 52.5

20.1 - 28

39.4 - 71.9

–

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

13.9 - 28

25.3 - 71.9

49.0 - 61.6

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

9.95 - 28

19.9 - 71.9

36.1 - 61.6

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

6.87 - 28

14.8 - 71.9

25.1 - 61.6

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

9.52 - 28

18.1 - 71.9

36.1 - 61.6

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

6.21 - 28

8.99 - 71.9

14.9 - 61.6

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

–

–

–

–

–

8.32 - 52.5

6.21 - 28

7.78 - 71.9

8.78 - 61.6

19.9 - 71.6

39.2 - 67.9

68.1 - 68.1

–

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

78 - 218

77.2 - 297

146 - 267

198 - 281

8.32 - 52.5

6.21 - 28

11.6 - 71.9

22.7 - 61.6

46.7 - 71.6

–

–

–

–

31.7 - 123

82.4 - 156

73.8 - 256

78 - 218

89.9 - 297

146 - 267

253 - 281

8.32 - 35

6.21 - 28

7.78 - 71.9

8.78 - 61.6

13.9 - 71.6

24.2 - 67.9

44.1 - 68.1

–

–

31.7 - 61.4

82.4 - 109

73.8 - 203

78 - 218

77.2 - 297

146 - 267

198 - 281

8.32 - 52.5

6.21 - 28

7.78 - 71.9

8.78 - 61.6

10.7 - 71.6

19.5 - 67.9

30.9 - 68.1

57.2 - 68.9

–

31.7 - 98

82.4 - 156

73.8 - 256

78 - 218

77.2 - 297

146 - 267

198 - 281

6.21 - 28

7.78 - 71.9

8.78 - 61.6

8.69 - 71.6

12.9 - 67.9

24.8 - 68.1

39.8 - 68.9

69.7 - 69.7

–

82.4 - 99.8

73.8 - 184

78 - 218

77.2 - 297

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

6.21 - 28

5.8 - 71.9

7.99 - 61.6

26.6 - 71.6

48.8 - 67.9

–

–

–

–

82.4 - 99.8

73.8 - 256

78 - 218

77.2 - 297

88.5 - 267

154 - 281

274

6.21 - 20.1

7.78 - 39.4

8.78 - 61.6

8.69 - 71.6

14.7 - 67.9

24.8 - 68.1

44.1 - 68.9

54.8 - 69.7

–

–

–

78 - 112

77.2 - 221

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

6.21 - 28

3.85 - 71.9

4.15 - 61.6

17.8 - 71.6

35.6 - 67.9

61.3 - 68.1

–

–

–

82.4 - 86.4

73.8 - 166

78 - 218

77.2 - 297

78.9 - 267

103 - 281

197 - 274

6.21 - 28

7.78 - 62.2

8.78 - 61.6

8.69 - 71.6

8.91 - 67.9

11.9 - 68.1

22.2 - 68.9

39.3 - 69.7

–

–

73.8 - 115

78 - 195

77.2 - 297

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

– 90B

ZBF

–

Z.A

– 100A(L)

ZBF

Z.A

–

100B

–

–

–

–

–

The table lists the possible transmission ratio ranges for the motor/gearbox combination for direct drive input. Since the outputs and numbers of poles of the motors are not taken into consideration here, the combination selected must be checked by means of the associated duty factor. The duty factor must not be less than 0.9 and should not exceed 15.

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

153

Motor

Possible transmission ratio for gearbox size A 10DD

Z.A

A 20DD

A 30DD

A 40DD

A 50DD

A 60DD

A 70DD

A 80DD

A 90DD

A 20TD

A 30TD

A 40TD

A 50TD

A 60TD

A 70TD

A 80TD

A 90TD

7.78 - 39.4

8.78 - 61.6

8.69 - 71.6

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

17.6 - 68.9

30.8 - 69.7

–

–

78 - 112

77.2 - 221

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

3.85 - 45.5

3.69 - 61.6

12.0 - 71.6

21.8 - 67.9

39.7 - 68.1

68.9

–

–

73.8 - 101

78 - 195

77.2 - 297

78.9 - 267

80.3 - 281

121 - 274

7.78 - 18.1

8.78 - 31.1

8.69 - 63.9

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

15.8 - 68.9

27.4 - 69.7

–

–

–

77.2 - 107

78.9 - 215

80.3 - 281

76.3 - 274

3.85 - 39.4

3.69 - 61.6

8.69 - 71.6

14.7 - 67.9

24.8 - 68.1

44.1 - 68.9

–

–

–

ZBF

–

–

Z.A

–

–

–

–

112A

132A(L) ZBF

Z.A

–

–

–

–

132B ZBF

Z.A

132C

–

–

Z.A

160A(L)

–

–

–

73.8

78 - 127

77.2 - 221

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

7.78 - 12.8

8.78 - 22.7

8.69 - 50.3

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

9.89 - 68.9

15.7 - 69.7

–

–

–

77.2 - 89.9

78.9 - 162

80.3 - 281

76.3 - 274

3.85 - 31.3

3.69 - 55.7

8.69 - 71.6

9.98 - 67.9

21.5 - 68.1

36.0 - 68.9

62.8 - 69.7

–

–

78 - 99.6

77.2 - 177

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

7.78 - 23

8.78 - 44.3

8.69 - 71.6

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

9.89 - 68.9

12.9 - 69.7

–

–

–

77.2 - 156

78.9 - 267

80.3 - 281

76.3 - 274

–

–

8.69 - 56.4

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

9.89 - 68.9

11.3 - 69.7

–

77.2 - 107

78.9 - 193

80.3 - 281

76.3 - 274

8.69 - 12

8.91 - 21.8

9.23 - 39.7

9.89 - 68.9

10.2 - 69.7

–

–

–

–

76.3 - 121

8.69 - 36.7

8.91 - 67.9

9.23 - 68.1

9.89 - 68.9

10.2 - 69.7

–

–

78.9 - 115

80.3 - 198

76.3 - 274

Z.A

160B

–

–

–

–

Z.A

180A

–

–

–

–

Z.A

180B

–

–

–

–

–

–

–

Z.A

200A

–

–

–

–

–

–

–

Z.A

200B

–

–

–

–

–

–

–

Z.A

225A(L)

–

–

–

–

–

–

–

Z.A

225B

–

–

–

–

–

–

–

9.89 - 44.1

10.2 - 69.7

–

76.3 - 84.8

9.89 - 39.8

10.2 - 69.7

–

–

9.89 - 32.4

10.2 - 54.8

–

–

9.89 - 27.9

10.2 - 49.4

–

–

9.89 - 25.1

10.2 - 43.6

–

–

The table lists the possible transmission ratio ranges f or the motor/gearbox combination for direct drive input. Since the outputs and numbers of poles of the motors are not taken into consideration here, t he combination selected must be checked by means of the associated duty factor. The duty factor must not be less than 0.9 and should not exceed 15.

154

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Standard voltages are 220-230 / 380-400 V 50 Hz or 290 / 500 V 50 Hz. 4-pole Z.A motors 100 % CDF Type

PN

nn

MN

IN

kW

rpm

Nm

A

cos φn

eff

η¾

s s a l C

%

I A/IN

M A/MN

MK/MN

JMot

Z0

Brake

Weight

kgm2 x 10-3

h-1

Nm

kg 3)

ZNA

ZBA

1)

2)

Type

MBStd

ZNA

ZBA

Z.A. 63 B4

0.18

1390

1.25

0.91

0.57

-

-

2.6

2.75

2.8

0.45

0.49

13000

13000

B003

2.5

6.7

8.4

Z.A. 71 A4

0.25

1385

1.7

1.2

0.55

-

-

2.8

2.69

2.86

0.45

0.51

10000

12000

B007

3.4

6.8

9.5

Z.A. 71 B4

0.37

1375

2.6

1.8

0.54

-

-

2.7

3.02

3

0.55

0.61

8000

10000

B007

5.1

7.8

11

Z.A. 80 A4

0.55

1420

3.7

1.95

0.68

-

-

4.5

2.97

2.97

1.43

1.49

7800

11200

B007

7.6

12

16

Z.A. 80 B4

0.75

1410

5.1

2.7

0.62

-

-

3.8

2.69

2.97

1.43

1.56

9400

13500

B020

10

12

17

Z.A. 90 A4

1.1

1400

7.5

3.3

0.74

eff2

77.3 76.8

4.7

3.35

3.52

1.92

2.05

9400

13500

B020

16

15

20

Z.A. 90 B4

1.5

1430

10

3.9

0.76

eff2

80 79

5.7

2.75

3.19

4.6

4.73

5000

7200

B020

20

21

26

Z.A. 100 AL4

2.2

1415

14.8

5.1

0.8

eff2

82.7 82.4

5.3

2.75

3.19

5.75

6.21

5400

7800

B050

33

23

32

Z.A. 100 B4

3

1400

20.5

7

0.81

eff2

83.5 83

5.3

2.58

3.08

5.75

6.21

5300

7600

B050

39

23

32

Z.A. 112 A4

4

1440

26.5

8.6

0.83

eff2

85 85.3

7.1

3.1

3.3

23.37

23.83

2000

2900

B050

50

50

60

Z.A. 132 AL4

5.5

1455

36

11.4

0.83

eff2

89.6 88.9

7.1

3.19

3.19

34.65

36.65

2200

3200

B140

70

64

80

Z.A. 132 B4

7.5

1435

50

15.2

0.85

eff2

87.6 87.4

6.6

2.64

2.64

34.65

36.65

1100

1600

B140

94

64

80

Z.A. 132 C4

9.5

1440

63

19.5

0.84

eff3

86.5 86

7

2.64

3.08

34.65

36.65

1300

1900

B140

105

65

81

Z.A. 160 AL4

11

1450

72

22

0.84

eff2

89 88.7

6.7

3.19

3.19

68

70

-

1200

B140

140

150

162

Z.A. 160 B4

15

1450

99

31

0.83

eff2

90.3 90

6.9

3.57

3.35

68

75

-

1000

B280

185

150

170

Z.A. 180 A4

18.5

1440

123

40.5

0.82

eff3

87.5 87

5.9

3.4

3.13

68

75

-

1000

B280

280

151

171

Z.A. 180 B4

22

1470

143

43.5

0.84

eff2

92.5 92.2

7.4

3.08

2.91

221

228

-

800

B280

280

207

225

Z.A. 200 A4

30

1470

195

58

0.86

eff2

91.7 91.5

7.5

3.4

3.08

287

308

-

600

B680

340

277

316

Z.A. 225 AL4

37

1470

240

69.5

0.87

eff2

93 92.7

6.7

3.8

2.75

480

501

-

550

B680

450

360

400

Z.A. 225 B4

45

1470

290

84

0.87

eff2

93.5 92.8

6.6

3.6

3.63

480

501

-

400

B680

530

360

400

Cannot be used for lifting drives with mains operation

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 1) Operation with brake rectifier without high-speed excitation 4 4 2) Operation with brake rectifier with high-speed excitation 8 6 3 0 3) Weight for B14 model 2

155

Acronyms used

B BGV

Regulations of the Industrial Employers‘ Mutual Insurance Association

D DC

Demag chain hoist

DFW-L-L

Demag travel unit overhead travelling crane,light

DFW-L-E

Demag travel unit overhead travelling crane, single-girder

DFW-L-T

Demag travel unit - overhead travelling crane - tandem

DFW-L-Z

Demag travel unit double-girder overhead travelling crane

DPZ

Demag cellular foam buffer

DR

Demag rope hoist

DRC

Demag radio control

DRS

Demag wheel block system

E EDKE

Single-girder suspension crane, electric travelling rope hoist

EKDR

Electric travel unit for Demag rope hoist

EKKE

Single-girder overhead travelling crane, with box section girders and electric monorail hoist

ELKE

Single-girder overhead travelling crane with electric travelling hoist

EU 11

Electric travel unit travelling on the bottom flange up to 1100 kg

EUDC

Demag chain hoist travelling on the bottom flange

EZDR

Double-rail crab Demag rope hoist

F FDR

Foot-mounted Demag rope hoist

FEM

Fédération Européenne de la Manutention (calculation basis for serial hoists, classification of groups of mechanisms)

H Hoist speed Hoist speed K KTD-E

Travel unit for suspension cranes, single-girder connection

M max.

maximum

min.

minimum

O O.K.

Upper edge

S Stk.

Obstruction

U U.K.

Lower edge

UVV

Accident prevention regulations

Z ZKKE 156

Double-girder overhead travelling crane, box-type girder, with electric travelling rope hoist

8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2

Proyecto Diseño Grua Viajera 40 Ton

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