DISEO DE ELEVADORES DE CANGILONES

2010

[DISEO DE ELEVADORES DE CANGILONES]TRABAJO PRACTICO, SOBRE DISEO Y SELECIONAMIENTO DE ACCESORIOS CORRESPONDIENTES AL EQUIPO MECANICO: ELEVADOR DE CANGILONES

DEDICATORIA:

Dedicamos este trabajo a todas las personas que han contribuido a nuestro avance acadmico sobre los ltimos aos de nuestra carrera.

RESUMENEl presente trabajo prctico, es el esfuerzo de los alumnos de X Ciclo de la carrera profesional de Ingeniera Mecnica y Elctrica y trata sobre la seleccin y diseo de un equipo electromecnico muy empleado en las industrias, el transportador de cangilones; el cual existen diversidades de tipos y accesorios complementarios. Se presenta primero los antecedentes y condiciones del diseo, luego el criterio para la seleccin del tipo de cangiln y los clculos respectivos, una vez terminada esta parte se proceder a los clculos y seleccionamiento de los equipos adicionales (poleas, fajas, cadenas, plancha protectora, motor, motorreductores, etc.)Finalmente se presentaran las conclusiones y un resumen de diseo con las recomendaciones que hemos credo convenientes.

1. INTRODUCCIONYa en la antigedad se llevaban a cabo trabajos de construccin vinculados con la elevacin y desplazamiento de grandes cargas, por ejemplo, la construccin de las pirmides egipcias (pirmide de Keops de 147 m de altura, compuesta de prismas de piedra, cada uno de 9 x 2 x 2 m de tamao y 90 tn de peso aproximadamente, fue construida en el siglo XXII antes de NE). Los primeros medios de mecanizacin fueron las palancas, los rodillos y los planos inclinados. La realizacin de grandes trabajos de la construccin con este equipamiento exiga enorme cantidad de gente. En el siglo VII antes de NE aparecieron las poleas, y en el siglo II antes de NE, los tornos (cabrestantes) con transmisiones por engranajes y tornillos sin fin con accionamiento manual. El desarrollo del comercio, navegacin y de la industria minera y metalrgica en los siglos XI-XII de NE contribuy a perfeccionar las mquinas de elevacin y a ampliar la esfera de su aplicacin. Aparecieron los primeros prototipos de las gras modernas que tenan el accionamiento manual y accionamiento con ayuda de ruedas de malacate (del tipo jaula de ardilla) e hidrulicas (Ver Fig.).

2. MARCO TEORICO

2.1. ELEVADOR DE CANGILONES (BUCKET ELEVATORS)

Son utilizados en la industria para el transporte de materiales de la ms variada clase, ya sea a granel, secos, hmedos e inclusive lquidos.

Constan de una cinta cadena motora accionada por una polea de diseo especial (tipo tambor) que la soporta e impulsa, sobre la cual van fijados un determinado nmero de cangilones. El cangiln es un balde que puede tener distintas formas y dimensiones, construido en chapa de acero o aluminio y modernamente en materiales plsticos, de acuerdo al material a transportar. Van unidos a la cinta o cadena por la parte posterior, mediante remaches o tornillos, en forma rgida o mediante un eje basculante superior cuando trabajan montados sobre cadenas para transporte horizontal.

FIG. 1

La principal utilizacin de estos elevadores es el transporte de cereales, como parte integrante de las denominadas norias de elevacin. La altura de los mismos es muy variable, desde los 3 metros para pequeas plantas clasificadoras de cereales hasta los 70 metros en las instalaciones de puertos y grandes plantas de acopio.

Los elementos que complementan el elevador son:Bandejas de carga y descarga del materialPlataforma de mantenimiento del cabezalRiendas tensoras con muertos de anclajeDistribuidor con comando a nivel pisoCompuertas laterales para mantenimiento de la banda, limpieza y reemplazo de cangilones.

FIG.2

La capacidad de la mayora de los equipos se expresa en toneladas / hora, ya que es la unidad que mejor se ajusta a las dimensiones de las instalaciones.2.1.2. DESCRIPCION DE LOS COMPONENTES PRINCIPALES2.1.2.1. UNIDAD DE ACCIONAMIENTOSe encuentra localizada en la parte superior del elevador, est constituida por un motor y un reductor que puede estar ligado directamente al eje del tambor de accionamiento o a travs de un acople elstico. Toda la unidad se sustenta por una plataforma construida a tal fin.2.1.2.2. TAMBOR DE ACCIONAMIENTOEs el encargado de transmitir el movimiento a la correa, normalmente fabricado en fundicin o chapa de acero. Pueden tener una pequea biconicidad a los efectos de centrar la correa y siempre y cuando el cangiln lo permita. Es altamente recomendable el recubrimiento del mismo con caucho a los efectos de protegerlo del desgaste producido por la gran cantidad de polvo que genera el sistema. Este recubrimiento evita tambin el desgaste prematuro de la correa y eficientiza el uso de la potencia ahorrando energa. Tambin aumenta el coeficiente de rozamiento haciendo ms difcil un eventual patinamiento. El dimetro del mismo se calcula en funcin de la descarga y la velocidad para lograr una operacin eficiente.

FIG.3

2.1.2.3. CABEZA DEL ELEVADORTambin localizada en la parte superior del elevador y es una estructura metlica que contiene al tambor de accionamiento, formando parte de la misma la unidad de accionamiento, el freno y la boca de descarga. El capot de la cabeza o sombrero debe tener el perfil adecuado para adaptarse lo ms posible a la trayectoria del material elevado en el momento de producirse la descarga. Esta trayectoria depende de varios factores como ser el tipo de cangiln, la velocidad de la correa y el dimetro del tambor de accionamiento.

FIG.42.1.2.4. FRENOEs un sistema ligado al eje del tambor de accionamiento. Permite el libre movimiento en el sentido de elevacin. Cuando por cualquier motivo el elevador se detiene con los cangilones cargados, este sistema impide el retroceso de la correa, evitando as que el material contenido en los mismos sea descargado en el fondo del elevador. Los dispositivos ms usados son: el de malacate o el de cinta.2.1.2.5. RAMAL DE SUBIDAJunto con el ramal de bajada une la cabeza con el pie del elevador. Normalmente fabricado en chapa plegada y soldada de construccin modular. Cada cuerpo se une al siguiente con bulones. Su largo depende de la altura del elevador. Sus dimensiones deben ser tales que permitan el paso de la correa y los cangilones con holgura. Este ramal (tambin denominado "pantaln") contiene a la correa y cangilones cargados en su movimiento ascendente. Sobre el mismo normalmente se encuentra ubicada la puerta de inspeccin.

2.1.2.6. RAMAL DE BAJADACaben las consideraciones generales indicadas para el ramal de subida. Este ramal (tambin denominado "pantaln") contiene a la correa y cangilones vacos en su movimiento descendente.

FIG.52.1.2.7. TAMBOR DE REENVIOSe localiza en la parte inferior del elevador. Sobre el eje del mismo se encuentra montado normalmente el dispositivo de estiramiento. Su construccin se recomienda que sea aleteada o tipo "jaula de ardilla" para evitar que el material derramado se introduzca entre el tambor y la correa provocando daos a la misma. Su dimetro es generalmente igual al tambor de accionamiento o menor que el mismo.

FIG.6

2.1.2.8. DISPOSITIVO DE ESTIRAMIENTOComo su nombre lo indica este dispositivo permite el tensado de la correa para lograr un perfecto funcionamiento del sistema. Este dispositivo puede ser de dos tipos: a tornillo (el ms usual) o automtico (para elevadores de grandes capacidades).

FIG.72.1.2.9. PIE DEL ELEVADORSe encuentra ubicado en la parte inferior del elevador y contiene al tambor de reenvo. Son partes integrantes del mismo la tolva de alimentacin y el dispositivo de estiramiento. Esta parte de la estructura se encuentra regularmente provista de puertas de inspeccin y de limpieza.

FIG. 82.1.2.10. CORREA En trminos generales las correas utilizadas en elevacin son iguales a las utilizadas en transporte. No obstante debe tenerse muy en cuenta al momento de su seleccin, la mayor robustez que deben poseer. No olvidemos que su resistencia longitudinal se va a ver afectada por el perforado al que es sometida para la fijacin de los cangilones a travs de los bulones y debe poseer mayor resistencia transversal para lograr una correcta sujecin de los mismos. A la hora de la seleccin de una correa elevadora, no solo es importante realizar el clculo de tensin de la correa sino que la misma deber dimensionarse en funcin de su robustez, de su capacidad para soportar el arrancamiento de los cangilones, de su porcentaje de estiramiento como as tambin la forma de estirarse en funcin del tiempo de uso, sus resistencias qumicas y fsicas, su capacidad para disipar la energa esttica siempre presente en estos sistemas de elevacin, su necesidad de ignifugancia, y cualquier otro factor particular del sistema en estudio y que pueda influir de un modo determinante en la seleccin de la correa.Cada modelo de correa posee una resistencia nominal al arrancamiento de los cangilones que se expresa en una proyeccin mxima que los mismos deben tener. Este es un dato que aporta el fabricante como as tambin el de porcentaje mximo de estiramiento y la forma de producirse el mismo a travs del tiempo de uso. En funcin de este ltimo punto es siempre recomendable la utilizacin de correas con urdimbre (sentido longitudinal) de polister, fibra que tiene un menor porcentaje de estiramiento (normalmente no mayor de un 1,5%) y el mismo se produce en los primeros meses de uso, luego del cual la correa ya no se estira. Respecto a las dimensiones de la correa se recomienda observar los siguientes requisitos en cuanto al ancho de la misma: debe ser de 10 mm. a 25 mm. ms ancha que el cangiln de cada lado. (Entre 20 mm a 50 mm ms ancha en total que el largo del cangiln). La distancia del borde de la correa al lateral del pantaln debe ser como mnimo de 50 mm para elevadores de hasta 30 metros de altura y de 75 mm para los de mayor altura, a fin de evitar rozamiento lateral. Durante el proceso de perforado de la correa para el alojamiento de los bulones del cangiln, es importante tener en cuenta que los agujeros deben ser del mismo dimetro que los bulones a utilizar y que deben estar alineados y escuadrados (ngulo de 90) respecto a la lnea central de la correa, para evitar distorsiones en el funcionamiento (vaivn).

FIG. 92.1.2.11. CANGILONESDentro del sistema de elevacin son los elementos que alojan a la carga en su carrera ascendente. Segn su construccin, pueden ser metlicos de chapa soldada o estampados, de material plstico, de fibra, de acero inoxidable o de fundicin. Existen infinidad de formatos y dimensiones, cada fabricante de elevadores normalmente cuenta con un diseo particular. Existen tambin grandes fbricas de cangilones de diferentes materiales y con diseo estandarizado. Las medidas bsicas con las cuales se define un cangiln, son tres: Largo, profundidad y proyeccin (ver Figura). En el proceso de seleccin de los mismos, se aconseja seguir las indicaciones del fabricante respecto a la velocidad de la correa y al diseo del capot o sombrero del elevador, fundamentalmente en los elevadores centrfugos donde el "momento" de descarga del cangiln es factor determinante de la eficiencia del sistema y est ntimamente ligado a la velocidad de la correa y diseo del capot indicado.Los cangilones son fijados a la correa a travs de bulones especiales de cabeza plana y de gran dimetro (ver Figura). Es aconsejable el uso de arandela bombeada y tuerca autofrenante. El cangiln debe poseer un porcin embutida anular a la perforacin y que permita el alojamiento de la cabeza del buln y de la correa para que dicha cabeza no sobresalga de la superficie interna de la correa (ver Figura), hecho que puede provocar aflojamiento de los mismos como as tambin prdida de adherencia al tambor de mando cuando el mismo no se encuentra recubierto.

FIG.10

FIG.11FIG.12

FIG.132.1.3. TIPOS DE ELEVADORES DE CANGILONESDe acuerdo a como se monten los cangilones, diseo de los mismos y velocidad del sistema, los elevadores se pueden clasificar en:

2.1.3.1. ELEVADORES DE DESCARGA CENTRIFUGAComo su nombre lo indica la descarga del cangiln se efecta por fuerza centrfuga al momento de girar la correa sobre el tambor de mando. Los cangilones van montados en una o varias filas segn su diseo. La carga se efecta normalmente por dragado del material depositado en el pie del elevador. La velocidad de la correa es alta (entre 1,2 a 4 m/seg.). El "paso" entre cangilones normalmente es de 2 a 3 veces su proyeccin. Existe una variante a este sistema, donde los cangilones son "sin fondo" y el espaciamiento es mnimo (entre el 10% y el 11% de su profundidad); cada un nmero determinado de cangilones sin fondo se intercala uno de igual perfil pero con fondo. Con este ltimo sistema se logra una verdadera "columna" de material que permite disear elevadores de menores dimensiones para una misma capacidad de elevacin. Estos elevadores se utilizan en materiales que fluyen libremente y secos (granos, azcar).

FIG.14

FIG.15

2.1.3.2. ELEVADORES DE DESCARGA POR GRAVEDADLos cangilones estn instalados en forma continua, sin espaciamiento entre ellos y la descarga se efecta por gravedad utilizando la parte inferior del cangiln precedente como tolva de descarga. La carga se realiza directamente desde tolva (no por dragado). La velocidad de la correa es baja (entre 0,5 a 1,0 m/seg.). Estos elevadores se utilizan en materiales frgiles, muy hmedos o de alta granulometra (caf, arcilla, piensos).

FIG.16La descarga por gravedad del tipo central (fig.) se realiza, en la parte interna de la carcasa, a velocidades bajas (0,4 a 0,5 m/s). En este caso, la fijacin de los cangilones se realiza sobre cadenas y posee un sistema de volteo.

FIG.17

FIG.17TIPOS DE ELEVADORES DE CANGILONES, (a) Cangilones espaciados de descarga centrfuga. (b) Cangilones espaciados de descarga positiva. (c) Cangilones continuos. (d) cangilones continuos de capacidad superior. (e) los cangilones espaciados reciben parte de la descarga directamente y parte mediante el arrastre del fondo. (f) continuo: los cangilones se llenan al pasar por el brazo cargador, con una canaleta de alimentacin sobre la rueda posterior. (g) continuo: cangilones en caja de carga sin fondo, con registro de limpieza.

2.4. GRANALLA DE ACEROEs un abrasivo que se obtiene del acero a travs de proceso de fusin con composiciones qumicas controladas. Del proceso primario de fabricacin se obtienen partculas redondeadas que constituyen las granallas de acero esfricas (shot). Estas partculas en el estado de mayor dimetro se parten formando as la granalla de acero angular (grit).Para aquellos trabajos en donde reemplazan el uso de la arena se utilizan exclusivamente granallas angulares, en algunos casos con el agregado de un pequeo porcentaje de granalla esfrica. Una partcula de granalla angular presenta aristas y puntas y al ser proyectada trabaja como una herramienta que clava y arrastra en la superficie a procesar.

2.3. EQUIPO ADICIONALPara nuestro diseo, no solo vamos a seleccionar el elevador de cangilones adecuado para el transporte del material, sino adems seleccionaremos otros equipos complementarios tales como: Motor elctrico Moto reductores Fajas o cadenas transportadoras Diseo del tambor de polea Estructura de soporte y plancha de proteccin.Sobre estos equipos presentaremos una breve teora en los anexos correspondientes, con los catlogos conseguidos y la bibliografa citada.

3. PROBLEMA DE DISEO3.1. ANTECEDENTESPara nuestro diseo supondremos que en la ciudad de Ica se va a construir una planta de granallado, encargada de la limpieza de piezas metlicas, almacenamiento y distribucin, de granallas de acero.Dicha planta se ubica en km 297.64 Panamericana Sur, en el distrito de Subtanjalla, en la provincia y departamento de Ica.3.2. INFORMACION TECNICA DEL PROYECTOEQUIPO DE TRANSPORTE: Elevador de CangilonesINCLINACION: 90 (Vertical)MATERIAL A TRANSPORTAR: Granallas de aceroEl funcionamiento del equipo debe cumplir con las siguientes exigencias de trabajo:CAPACIDAD: 2 Tn/min =120 Tn/hrSERVICIO DE TRABAJO: 12Hr/daDISTANCIA ENTRE CENTROS: 5mBosquejo del proyecto:

3.3. INFORMACION TECNICA DEL MATERIALLos siguientes datos corresponden a la Granalla de acero,Peso especifico: 7.85 g/cm3Tamao:0.5-1.6mmGrado de fluidez:FluidoAbrasividad:AbrasivoTemperatura: Ambiente (25 C, promedio)Humedad relativa: 85% (promedio)

4. CALCULOS Y SELECCION DE EQUIPOS4.1. CALCULOS INICIALES

4.1.1. CALCULO DEL FLUJO DE CARGA DEL MATERIAL4.1.1.1 CALCULO DEL FLUJO DE MASA DEL MATERIAL

4.1.1.2 CALCULO DEL FLUJO DE VOLUMEN DEL MATERIAL

En 1 min. la capacidad ser:

Como podemos observar por peso especifico, en el manual de Link Belt 1000, no encontramos un tipo de elevador adecuado, as tenemos que aproximar al caso ms cercano.

Seleccionamos el Tipo 2

DATOS DE TABLA:Elevador Tipo: 2Nmero de elevador: 252, Velocidad de Faja: 298 ppm (pies por minuto), Tamao de Cangiln: 16x8 pulg.Paso: 18 pulg.Otros datos:

Dimetro del Eje Superior: 3 15/16 pulg.Dimetro del Eje Inferior: 2 3/16 pulg.Dimetro de Polea Superior (mayor): 30 pulg.Dimetro de Polea Inferior (menor): 22 pulg.Velocidad: 38 RPM

Hallando la capacidad terica de un cangiln:mos de tabla de manual del Link-Belt un valor:

Para un cangiln lleno del 75% de su capacidad:

4.2. SELECCIN DEL TIPO DE CANGILONTomamos de tabla de manual del Link- Belt un valor:

Con el valor de:

Luego de tablas seleccionamos un cangiln tipo AA cuyas caractersticas tcnicas son:LONGITUDPROYECCIONALTURAPESO (lb.)

1266-1/49.4

Las dimensiones del cangiln estn en pulgadas.Con estos datos hallamos una velocidad de 298 PPM del manual del Link-Belt4.2.1. VOLUMEN DEL CANGILONPara determinar el Volumen del Cangiln antes tenemos que determinar el Paso y la Velocidad del cangiln, eso lo conseguimos mediante la siguiente tabla:4.2.2. VOLUMEN PTIMO DEL CANGILONPara determinar el volumen ptimo del cangiln tomamos el 75% del mismo:

LINEA y-yTomando como referencia este valor seleccionaremos valores especficos para nuestro tipo de cangiln.En este caso elegimos un cangiln Tipo AA, elegimos este cangiln porque es el adecuado para el material que transportaremos (granallas de acero). Valor inmediato superior:

De donde el cangiln puede transportar un volumen mayor que el necesario en caso que se requiera

4.2.3. NUMERO DE CANGILONES Para hallar el numero de cangilones tenemos que hallar la longitud de la Faja:

Donde: C = distancia entre centros = 5m.=196.85 Dps = 30 (dato tomado del manual de link Belt) Dpi = 22 (dato tomado del manual del link Belt)

Entonces con el dato hallado calculamos el nmero de cangilones:

Seleccionamos 27 cangilones.Hallamos la longitud real de la faja:

4.3. CLCULO Y SELECION DE FAJASeleccin de la FajaAncho de la faja: Longitud del cangiln + 1 = 12 + 1 = 13Distancia entre centros: 5 m = 16.4042 pies = 196.8504Velocidad de faja: 298 pies/min = 1.5138 m/sCangiln: 12x6 Tipo AAPaso: 18Dimetro: Polea Superior = 30 = 2.5 piesPolea Inferior = 22 = 1.83 piesAngulo con la horizontal: 90Peso de un cangiln: 9.4 lbs. (W1)Proyeccin del cangiln: 6 = 0.5 piesNumero de filas n = 1Factor del material (F) = 1.7 (asumido)Hallando el peso del material por cangilnW = x vW2 = 294.0357 lb/pie3 x 0.70 x VxxW2 =294.0357 lb/pie3 x 0.098 pie3W2 =28.8155 lbs.Hallando tipo de fajaE = FxD (W1 + W2 )E =1.7x6(9.4lbs.+28.8155lbs.)E = 389.7981lbs-pulg.Con este valor ingresamos a tabla:FABRICACIONNUMERO DE PLIEGUES

Designacin4567

PCB43 320Z60120345570

PCB50 35OZ65130370615

Seleccionamos:POLIESTER COTTON BEND (PCB)Faja PCB50 35OZ con 7 pliegues o capas.E = 615 > 389.7981= 390 Lbs.Hallando el peso de la faja, (Wf)Wf = 18 (Fc+Fa+Fb)Fc = factor de peso referido al cuerpo de la faja = 0.17FAJA POLIESTERNUMERO PLIEGUES

PCB45678

PCB430.0860.1080.1290.1510.173

PCB500.0970.1220.1460.170.194

Para calcular el valor de Fa y Fb:*Espesor de cubiertaFactor

1/16 (1 mm.)0.034

3/160.051

5/160.130

*Lado cubierta de la polea y lado cubierta en el lado del cangiln.Wf = 18 (Fc+Fa+Fb)Wf =18 (0.17+0.034+0.034)Wf =4.284 Lb/pie

Hallando espesor de la fajaEl espesor de pliegues de la faja ser hallada de tabla mostrada a continuacin:FAJA POLIESTERNUMERO DE PLIEGUES

PCB45678

PCB430.1960.2450.2940.3430.392

PCB500.2040.2550.3060.3570.408

Efaja = Epliegue + Ecp + EccEfaja = 0.357 + 1/16 + 1/16Efaja = 0.479Hallando el radio de centro de gravedad del material

Hallando velocidad critica

La velocidad ptima debe estar comprendida entre los valores siguientes:

Calculando Nop:

Entonces la velocidad y los dimetros elegidos son los correctos y la velocidad esta dentro del rango de velocidad ptima.Calculo de ngulo de posicin de descarga

Cuando = 84.25 el material abandonara al cangiln por tanto la fuerza centrifuga y la componente radial de su propio peso estarn en equilibrio

Especificaciones Tcnicas de la FajaPeso (lb/pie)Numero de PlieguesTensin AdmisibleTensin Admisible por PlieguesProy Mx. del CangilnminPoleamaxPoleaAncho

4.28476223012

Tiempo que se demora el cangiln en realizar un ciclo es:

4.4. CLCULO DE LAS TENSIONES4.4.1. CALCULO DE LA TENSION TaTa = tensin debido al peso de la faja en el lado de carga

4.4.2. CALCULO DE LA TENSION TbTb = tensin debido al peso de los cangilones en el lado de carga.

4.4.3. CALCULO DE LA TENSION TcTc = tensin debido al peso del material dentro del cangiln.

4.4.4. CALCULO DE LA TENSION TdTd = tensin debido a la resistencia del aire.

4.4.5. CALCULO DE LA TENSION TeTe = tensin debido a la carga del cangiln, por accin de llenado en el pie del elevador.

Donde:Dpi = Dimetro de la polea inferior o de cola = 22Wi = Peso del material

4.4.6. CALCULO DE LA TENSION TfTf = tensin debido a la friccin

Luego4.4.7. CALCULO DE LA TENSION T1 (TENSION MAXIMA)

4.4.8. CALCULO DE LA TENSION T2 (TENSION MINIMA)

4.4.9. CALCULO DE LA TENSION EFECTIVA

4.5. COMPROBACION POR CONDICION DE FRICCIONDebe cumplirse para la condicin de friccin, para que no exista resbalamiento:

Donde:

Reemplazando:

En este caso no existir resbalamiento.

4.6. CALCULO DE LAS POTENCIAS4.6.1. CALCULO DE LA POTENCIA EN EL EJEEn el eje de la polea superior:

Donde:Tefec =727.482 lbV = Velocidad de la faja =298 pie/min

4.6.2. CALCULO DE LA POTENCIA DE DISEO

Considerando:

Con esta potencia entramos al catalogo y seleccionamos el tipo de motor con motorreductor.

COMENTARIONuestro motor tiene un buen torque y su velocidad de salida es 32.6 RPM ,pero la velocidad de operacin Vop = 36.78RPM ,entonces solo aumentaremos la velocidad .4.6. CLCULO Y SELECCIN DE LA CADENA:Usamos cadena ya que estas se utilizan para bajas velocidades Hallando la relacin de transmisin:

Donde: ng = numero de RPM de la catalina np = numero de RPM del pin .De acuerdo al manual HORI nos dice que asuma un nmero de dientes de referencia entre 17 a 25 dientes.Asumimos Z1= 21 dientes (pin)Z2 =Z1 x 0.886=18.61 Z2 = 19 dientes. Z1: numero de dientes del pin , Z2: numero de dientes de la catalina

La nueva relacin de transmisin ser: Rt = 0.9048

Entonces:

Neje = 36.03 RPM

Calculando la potencia nominal equivalente:

Hpe = 9.845 x 0.9 = 8.86 Hp.

El valor de 0.9 se ha calculado de la TABLA Nro 2 del manual HORI.

TRANSMISIONES POR CADENAS DE RODILLOS

PROCEDIMIENTO DE CLCULO

1. Relacin de transmisin.- Divida las RPM del eje ms rpido entre las RPM del otro eje.2. Nmero de dientes de las ruedas.- Asume un nmero de dientes de preferencia entre 17 y 25 dientes .Para obtener el nmero de dientes de la catalina, multiplique el nmero de dientes del pin por la relacin de transmisin y redondearlo al nmero entero ms prximo, y recalcule la relacin de transmisin en base a los nmeros de dientes escogidos.3. Potencia nominal equivalente.- Determine la potencia de diseo multiplicando la potencia a transmitir por el factor de servicio de la tabla N 3 .En caso de no disponer de la potencia de la mquina, utilice la potencia nominal del motor.4. Seleccin de la cadena.- Encoja la cadena adecuada en la figura N 1 con los valores de la potencia nominal equivalente y las RPM del eje ms rpido.5. Dimetros de paso de las ruedas.- Determine el valor del paso en la tabla N 1Calcule los dimetros de pasos utilizando las frmulas siguientes:

Siendo:P =paso de la cadena Z1 =Numero de dientes del pinZ2 =Numero de dientes de la catalinaDp=dimetro de paso del pin Dp=Dimetro de paso de la catalina.

6.-Velocidad tangencial.- Calclelo utilizando la expresin:

Siendo:

Dp = Dimetro de paso del pin, en pulga.Np = Nmero de RPM del pin.V = Velocidad tangencial en pies/ min.

Determine de la tabla N 1 la velocidad permisible de acuerdo al tiro de lubricacin a utilizar 6 disponible acuerdo y comprelo con la velocidad tangencial a utilizar calculada.Sin la velocidad calculada resultara mayor que la permisible, escoja otra cadena de menor paso pero con mayor nmero de hileras y/o reduzca el nmero de dientes del pin.Vuelva a recalcular la transmisin que la velocidad de la cadena satisfaga la limitacin hasta que la velocidad de la cadena satisfaga la limitacin de la velocidad tangencial.7.- Longitud de la cadena.- Asuma una distancia entre centros en caso de que no exista limitacin se puede tomar:

Cp = 30 a 50 pasos

Calcula la longitud aproximada de la cadena en nmero de pasos por la expresinLp = 2 Cp + 0.56 ( Z1 + Z2 )

Redondee el valor calculado a un nmero por ms prximo .Recalcule la distancia entre centrar en nmero de pasos por medio de formulas:

Para obtener la distancia entre centros en pulg. Multiplique Cp por el paso de la cadena.

NOTA: Para transmisiones por cadenas de rodillos son velocidades tangenciales bajas se puede calcular la transmisin en base a la carga permisible de traccin de la cadena, de acuerdo a las siguientes pautas: Para: 50 ppm < V < 100ppm Pt = Fu /8 Para: V < 50 ppm Pt = Fu /7

Siendo:

V = Velocidad tangencial de la cadena en pies/min Fu = Carga de rotura de la cadena de lbs, tabla N 1.

SELECCIN DE CADENA DE TRANSMISION DE POTENCIA

De la figura 1 para 8.86 Hp .y 36.03 RPM. Tenemos:Se selecciona cadena tipo ASA S0-1 De la tabla N 1 P =1 1/2 Pulg. Luego:

dp: dimetro del paso del pion Dp: dimetro de paso de la catalina Z1: numero de dientes del pion =21 Z2: numero de dientes de la catalina=19 P: paso de la cadena

Dp= 9.1133 pulg dp = 10.064 pulg

Velocidad de la cadena

dp : dimetro del pion = 4.19 pulgnp : numero de RPM del pion =36.03V : velocidad tangencial en pies/minV :85.895 pies/min

La lubricacin de la cadena ser manual

Para la longitud de la cadena HORI nos recomienda una distancia entre centros de Cp= 30 a pasosSi asumimos Cp = 30pasos, la longitud aproximada de la cadena ser :

Lp = 100.0025 pasos

Tomaremos Lp = 100 pasosDonde : Cp = 39.9987 pasosDonde la distancia entre centros es:Cp =39.9987 pasos x 1.5 pulg/paso = 59.998 pulg

Conclusin:

Usar 100 pasos de cadena tipo ASA 50-1 con ruedas dentadas de 21 y 19 dientes.

4.7. CLCULO PARA EL DIAMETRO DEL EJE DE POLEASSabemos:Ancho de la faja = Af= 18 pulgAncho de la polea = Af + 4 pulg Ap= 18 pulg+4 pulg=22 pulg

Por lo tantoPOLEA SUPERIOR Dimetro = 30 pulg Ancho de la polea = 17 pulg

POLEA INFERIOR Dimetro = 22 pulg Ancho de la polea = 17 pulgPESO DE POLEAS: De las tablas de link beltDIAMETRO ANCHO PESO

22 22 160 lb

30 22 100 lb

Diseo de los ejes de las poleas:Fuerzas que actan en la catalina.Calculo de :

La catalina estar sobre el eje de la polea de transmisin:Entonces, del grafico siguiente:

Donde: =Angulo de contacto de la polea menor.

Dp: Dimetro del pion= 22Dp: Dimetro de la catalina = 30Cp: Distancia entre centros =5m=196.85

Por lo tanto

El Momento torsor (Mt)

Este torque es menor que el torque que nos da el motor de catalogoAdems:

Tomando como coordenadas el centro de loa catalina.

Calculo de la polea superior o motriz y fuerzas que actan sobre ella.

Fuerza horizontal en la polea mayor con respecto a la reduccin de velocidad.

Fuerzas verticales.

Fuerzas que actan en la Polea Motriz

Descomponiendo las fuerzas tanto verticales como horizontales

Fuerzas horizontales en la polea motriz

Fuerzas verticales en la polea motriz

Fuerzas que actan en la polea motriz

De la figura se tiene:Verticalmente:

Horizontalmente:

En el plano vertical.

en el punto E

Tramos de los diagramas de momento flector (DMF)En el plano horizontal.

En el punto E

Tramos de los diagrama de momento flectorLuego el momento flector mximo

CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE MOTRIZSegn cdigo ASMELa ejecucin del cdigo ASME PARA EJE MACISO, se reduce a:

Para eje giratorio, con carga aplicada gradualmenteKm =1.5Kt = 1.0De acuerdo al esquema del eje tenemos:

Como se puede observar en el esquema, que en el punto crtico no hay canal chavetero, tenemos:Ssd=Esfuerzo permisible a corteSsd=0.18 Su o Ssd=0.3SyTomar el menor valor utilizado para el eje de acero inoxidable AISI 430 recocido; tenemos:Su= 75 KSI ; Sy= 40 KSISsd= 0.18 * 75 KSI =13.5 KSISsd= 0.30 * 40 KSI =12 KSITomando el menor valor:Ssd= 12 KSIDonde:Ssd = Esfuerzo permisible de corte = 12 KSIKm = Factor carga momento flector = 1.5 KSIKt =Factor carga de torsin = 1.0Mr =Momento flector mximo =994.27 lbs-pulgMt = Momento torsor = 1190 lbs- pulg d = dimetro exterior del eje.

DIAGRAMA DE CARGA, CORTE Y MOMENTO:Plano Y-Z

Plano X-Z

Clculos de los Momentos Resultantes:Punto A:MA = 0Punto B:MB = 643.77 lb-pulg.Punto C:MC = 5189.74 lb-pulg.Punto D:MD = 5665.57 lb-pulg.Punto E:ME = 0Torque:TA = 1490 lb-pulg.TC = 745 lb-pulg.TD = 745 lb-pulg.Sn = 14742 psiSy = 40000 psiEcuacin para determinar los diferentes dimetros sobre el eje:

Punto A:Como el engrane A est ubicado en el punto A, el eje a partir de A, donde hay un anillo de sujecin, no existen fuerzas, momentos ni torques, debido a que en el extremo libre del eje, no hay momento de flexin en A, las concentraciones pueden omitirse porque el torque es constante.Entonces:td = 0.577 Sy/N = 0.577(40000)/3 = 7693.33 psiSi t = td, por lo tanto:

Por la frmula:

Analizando a la Izquierda del Punto B:MB = 643.77 lb-pulgTB = 1490 lb-pulgKt = 1.5 (Chafln bien redondeado).

Analizando el punto a la Derecha:MB = 643.77 lb-pulgTB = 1490 lb-pulgKt = 2.5 (Bordes de cortantes Chafln).

Analizando a la Izquierda del Punto C:MC = 5189.74 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 2 (Cuero de perfil).

Analizando al lado derecho del Punto C:MC = 5189.74 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 1.5 (Chafln con bordes cortantes).

Tambin:MC = 5189.74 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 3 (Anillo de sujecin).=>6%+=> Analizando a la Izquierda del Punto D:MD = 5665.57 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 2.5 (Chafln con bordes cortantes).

Analizando a la Izquierda del Punto D:MD = 5665.57 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 1.5 (Chafln con bordes bien redondeados).

Analizando al lado derecho del Punto D:MD = 5665.57 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 2 (Cua de perfil).

Tambin:MD = 5665.57 lb-pulgTC = 745 lb-pulgKt = 3 (Anillo de sujecin).=>6%+ por anillo de sujecin

Punto E:ME = 0TE = 0

Esfuerzo Cortante:t = 0.577 Sy/N = 0.577(40000)/3 = 7693.33 psiTenemos que:

=>6%+ por anillo de sujecin

DimetrosValor RealValor Comercial

D10.2176

D21.30671

D31.51522

D43.18403

D53.18403

D63.08523

D72.60003

D83.47513

D90.68421

SELECCIN DE RODAMIENTOS Y SOPORTEEJE SUPERIOR O MOTRIS Y EJE DE COLAHallando la carga radial que actan sobre el rodamiento.

Seleccionamos RODAMIENTOS RIGIDOS DE BOLASSeleccionamos estos rodamientos ya que estos se usan para eje de dimetros pequeos, es adecuado para bajas operaciones de revoluciones y altas cargas, y adems es autolineante, posee, mayor vida de trabajo y es de fcil montaje y desmontaje, ira montado sobre un soporte o pie.

CAPACIDAD DE CARGA DINAMICA .. (I)C:Capacidad de Carga DinmicaL:Duracin Nominal en Millones de Rev. :Carga Dinmica sobre el rodamiento P:Exponente 3 (para rodamiento de rodillos)

Donde: Del manual de Hori, Tema rodamientos, Tabla 1, seleccionamos las horas de servicio, depende de la maquinaria, de las exigencias de servicio y confiabilidad.

Donde:

Reemplazando en (I)

Luego con el dimetro del Eje:Seleccionamos del Catalogo de SKF:Escogeremos RODAMIENTOS RIGIDOS DE BOLAS. (Pag.-36)Obtendremos:Designacin:6409Agujero:CilndricoMasa:1.59 kg

RECOMENDACIONESLos rodamientos montados en maquinas en las que una parada acarrear serias consecuencias deben revisarse regularmente. En aplicaciones de rodamiento menos crticas cuyas condiciones de funcionamiento no sean especialmente severas, pueden en la mayora de los casos dejarse sin ms atencin en la lubricacin. Siempre hay que tener en cuenta algunos aspectos bsicos para que un rodamiento funcione bien despus de haber sido montado: Escuchar Tocar Observas Lubricar

PLANOS

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