Análisis de Rodamientos Trituradora
-
Upload
apa-cabrera-valencia -
Category
Documents
-
view
232 -
download
6
description
Transcript of Análisis de Rodamientos Trituradora
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Integrantes: * Juan Aldas
* Alvaro Cabrera
* Santiago Chanaguano
* Mauricio Diaz
* Carlos Viera
Tema: Análisis de rodamientos de máquinas
Curso: Séptimo Mecánica.
Paralelo: “B”.
Fecha de Entrega: 13/08/2015
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
1. Tema: Análisis de rodamientos de máquinas2. Objetivos2.1. Objetivo general2.2. Seleccionar un rodamiento rígido de bolas adecuado para una máquina
común mediante el análisis y cálculos apropiados.
2.3. Objetivos específicos Identificar las cargas actuantes en los ejes y rodamientos de la máquina a
analizar. Seleccionar un lubricante con el cual funcione el rodamiento seleccionado. Comprobar si el rodamiento escogido es el adecuado para la máquina. Obtener experiencia para la futura vida laboral.
3. Desarrollo.
3.1. Introducción
En la actualidad un ingeniero mecánico debe ser capaz de identificar cargas y
resolver problemas reales con máquinas comúnmente encontradas. Ya sea para
dar mantenimiento o repararlas.
A continuación se realizara el análisis de rodamientos de una máquina que
pueden ser comúnmente encontrada en las empresas de reciclaje.
La máquina es una trituradora de botellas de plásticos. Actualmente se utiliza
gran cantidad de productos plásticos para beneficio humano. Esta acción es la
que nos conlleva a reutilizar o reciclar los productos plásticos desechados; un
ejemplo es el alto consumo de bebidas contenidas en envases de plástico, que
generalmente son de tereftalato de polietileno (PET), los cuales una vez que
utilizadas son desechadas.
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Las botellas plásticas son una fuente de contaminación ya que si no son
recicladas y son desechadas hacia el medio ambiente, estas tardan entre 100 a
700 años en degradarse, esto depende del espesor que tenga el plástico.
Si bien, las botellas de plástico generan problemas de contaminación ambiental,
la alternativa de reusó es muy importante evitando las cargas ambientales
durante la extracción de la materia prima y en el transporte, lo que no sucede
con otros materiales. En el caso de las botellas de plástico su reciclaje puede
resultar en diversos productos como: colchas, bolsas de plástico, recipientes de
diversos usos, etc. Por estas razones se cree que el análisis de una máquina de
este tipo es necesario para un ingeniero mecánico innovador.
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
3.2. Análisis
ANÁLISIS DE LOS RODAMIENTOS DE UNA TRITURADORA DE BOTELLAS DE PLÁSTICO
ANÁLISIS DEL EJE DE LA TRITURADORA
Datos generales de la máquina
POTENCIA[hp] POTENCIA[W] w[rad/s] Capacidad [Kg/h]
Torque
[N/m]
Radio
[m]
Fuerza
[N]
1,5 1118,55 20,94 15 53,42 0,05 1068
Tabla 1. Datos generales de la máquina. Elaborada por el grupo investigador.
Teniendo entonces:
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Figura 1. Vista isométrica de la polea, banda, rodamiento, eje, porta cuchilla y Cuchillas
El eje trasmite el torque a 8 cuchillas dispuestas a lo largo del eje, cada una de ellas desfasadas.
Figura 2. Disposición de las cuchillas a lo largo del eje.
DISEÑO ESTÁTICO
Diagrama de cuerpo libre del eje.
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Figura 3. Diagrama de cuerpo libre del eje.
Dónde:
Az, Ay = Reacciones de rodamiento 1
Q =Fuerza del peso de los portacuchillas, cuchillas y eje (fuerza puntual)
D = Fuerza generada por el impacto de la cuchilla fija con la móvil en un instante t
Bz, By = Reacciones de rodamiento 2
Cz, Tc = Reacción y torque generado por la polea.
CÁLCULO DE REACCIONES
Dónde
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Volumen eje + cuchillas + porta cuchillas
El cálculo siguiente se realizara en el punto B ya que es en el cual se concentra la mayor carga.
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
La carga es radial por lo tanto para determinar el tamaño del cojinete se tomara en cuenta que
la capacidad de carga es dinámica y que será sometido a movimientos rápidos, por lo cual el
tipo más conveniente de rodamiento es el rígido de bolas de una hilera. Este es capaz de
soportar los parámetros ya indicados así como además de proporcionar un giro silencioso y
obturación a ambos lados evitando asi la entrada de polvo e impurezas.
SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
Datos para la selección del rodamiento
Rodamiento FAG Rodamiento rígido de bolas Funciona en una trituradora
]
Capacidad de carga estática
Carga radial pura
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Factor de esfuerzos dinámicos
El rodamiento será para una trituradora:
Fig. 4. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 38)
Por lo tanto:
Factor de velocidad
Con el valor hallo
Como
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Fig. 5. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 34)
Por lo tanto:
Vida Ampliada del Rodamiento
Factor de probabilidad de fallo
Probabilidad de fallo = 100% - 95%
Probabilidad de fallo = 5%
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Fig. 6. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 40)
Por lo tanto:
Factor de material
Ya que los rodamientos tendrán un grado de pureza de acero muy elevado
Factor de condiciones de servicio
(Para la primera iteración se tomará un rango entre 0,5 a 3,8)
Vida Nominal
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Capacidad de carga ampliada
*Valor Impuesto
9.89 [KN]
Selección de rodamiento
Rodamiento FAG 6005.2RSR
Tomado de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 158)
Selección del aceite
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Fig. 7. Tomada de “Manual OKS para lubricación” (pág. 51)
Por lo tanto el aceite mas conveniente sera el:
Aceite ISO VG 32
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Como :
Viscosidad Relativa
Fig. 8. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 43)
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Viscosidad de Servicio
Fig. 9. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 43)
Ratio de viscosidad
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Valores para determinar el factor básico a23II
Por ser rodamiento de bolas
Por utilizar un lubricante de marca
Fig. 10. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 45)
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
Entonces el valor de:
a23II = 1
→ O.K.
Conclusiones
Se concluye que el Rodamiento FAG 6005.2RSR cumple con las exigencias para este diseño.
También se concluye que el aceite ISO VG 32 es el adecuado para el funcionamiento de la máquina.
RECOMENDACIONES
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
El análisis de cargas dentro de un elemento parte principalmente de la identificación de las cargas actuantes dentro de ella por los cual es indispensable que la identificación de las fuerzas, reacciones y cargas a las cuales se encuentra sometida una pieza mecánica; sea de una manera correcta. Aunque en los ejercicios realizados en clase es fácilmente identificable este tipo de cargas, en la vida diaria no sucede con tanta sencillez. Por ello se recomienda ganar experiencia en cuanta a la identificación de cargas reales mediante el planteamiento y la aplicación de muchos más problemas de este tipo.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
1. Cornish Alvares, María Laura (1997). El ABC de los plásticos. México: Universidad Iberoamericana, Depto. de Diseño Industrial, Gráfico y Textil.
2. Castells, Xavier Elías (2012). Los plásticos residuales y sus posibilidades de valoración. Madrid España: Ediciones Días de Santos.
3. FAG, (2000) “Catalogo de rodamientos WL 41 520/3 SB”, Ed. FAG, España.
4. BUDYNAS R. NISBETT K.,(2008) “Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley”, 8 Ed. Mc Graw Hill, 8va. edición, México.
5. ELIAS Xavier, (2009) “Reciclaje de Residuos Industriales”, Ed. Díaz de Santos, 2da Edición, España
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
ANEXOS
FOTOGRAFÍAS DE LA MÁQUINA TRITURADORA
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICADISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II