Máquina Peletizadora

7/24/2019 Mquina Peletizadora

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11 12

Mquina Peletizadora:

La mquina a disear produce cilindros de madera utilizando como materia prima

aserrn hmedo, los cilindros conformados son de un dimetro de 6 mm, y una longitud de

! mm" La conformaci#n del producto se logra mediante dos rodillos y un plato giratorio,al agregar la materia prima por la tol$a, se genera una presi#n entre los rodillos y el plato

de tal manera que realiza el proceso de e%trusi#n para conformar los cilindros ya

mencionados" & continuaci#n se presenta un esquema de la mquina:

1. Motor.

2.Caja de 2 velocidades.

3. Bastidor.

4. Carcaza.

5. Tolva.

6. Ruedas detadas


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!" 0#383 $%&&3

7. 'u(er)cie circular *iratoria co ori)cios c+icos.

8. Ra&(a de salida de los (ellets.

9. Cojietes.

10. ,je.

11. Coroa o (olea.

12. Tras&isi+ (or correa.

Calculo de la fuerza generada en los rodillos y diseo de los mismos:

'e tomara como carga la resistencia que pueda tener la madera a ser comprimida o

compactada, por tanto se tiene que:

f=23 N

mm21

La longitud de los rodillos ser de 6! mm, se modelar como una $iga do(lemente

empotrada con una carga linealmente distri(uida

'egn el Prontuario de )nsidesa se tienen las siguientes premisas:

Ra=Rb=P l2

2

*onde l: Longitud de la $iga, P: carga uniformemente distri(uida"

'e toma el rea promedio del rodillo en el que la carga se $a a distri(uir, la cual ser:

Aprom= l=80 60=4800mm2

Por lo que la carga linealmente distri(uida ser: P=0,383 4800=1838,4N/mm

Por tanto sustituyendo los $alores conocidos en la ecuaci#n +, nos resulta:


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Ra=Rb=55152N3

)l momento en los apoyos y momento m%imo segn el Prontuario de )nsidesa sern:

Ma=

Mb=P l2

12

4

Mmax=P l2

245

'ustituyendo $alores en ecuaciones y se o(tiene:

Ma=Mb=551520N mm6

Mmax=275760N mm7

'e tiene que nuestra ecuaci#n de diseo es la siguiente:

Wx

Mf

f-

*onde .%: modulo resistente de la secci#n, que se o(tiene de di$idir el momento de

inercia entre el radio del crculo"

f 275760N mm50265,4825mm

2=5,486MPa8

)l acero de nuestros rodillos ser un &/'/ 0! con un f=310MPa

Por tanto tenemos que:

n= 310

5,486=56,519

Lo cual es (astante acepta(le" Por lo tanto la secci#n de nuestros rodillos resiste la cargasolicitada"

'egn Prontuario de )nsidesa, la flecha m%ima $endr dada por:

fmax= P l4

384 E I


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fmax=1,50x105mm

'iendo por norma la flecha admisi(le la siguiente:

fadm=0,24mm

Por tanto puede $erse que el rodillo cumple con todos los parmetros de diseo"

Calculo del eje porta-rodillos:

Para el diseo del e1e porta rodillos de(emos decir que est solicitado a dos cargas

puntuales, las cuales se u(ican en el centro de cada rodillo y los mismos estn en el

e%tremo de cada lado del e1e" La carga en cuesti#n es la calculada en la ecuaci#n 2:

P=55152N10

3ealizando los clculos con la ayuda del programa de Modelaci#n y *iseo &utodes4

/n$entor +!0, el programa usa la teora de 5on Mises la cual es equi$alente a la de

)nerga de distorsi#n para clculos de fatiga"

Material-cero -' 1045

310 M/a

M+dulo de elasticidad , 206000 M/a

M+dulo de ri*idez 80000 M/a

esidad 7860 *%&3

Tabla 1. Propiedades del Material


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110 &&90 && 90 &&

'oportesTabla 2. eacciones en los soportes.

dice Ti(o icaci+!uerza de reacci+ !lei+

*ulo de :ei+; ;

1 !ijo 145 && 372399#087 $ 0#000 261972#032 $ 0#000


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3esultados

Longitud L +@!,!!! mm

Masa Masa 0+,> 4g

Bensi#n de plegado m%ima CD +!+,+>> MPa

Bensi#n de corte m%ima E' +>,!@6 MPa

Bensi#n reducida m%ima Cred +!>,!@ MPa

9le%i#n m%ima f m% 06>,0! =m

Tabla ". esultados de fatiga

Por norma, segn 9aires, la flecha admisi(le para maquinaria de tipos parecidos $iene dadapor:

fadm=0,60mm

m 0,29m=0,174mm11

Puede concluirse que el e1e soporta las cargas solicitadas de(ido a que los esfuerzos

generados son menores al )sfuerzo que puede soportar el material, y la flecha m%ima

menor a la admisi(le, comparando la ecuaci#n 00 con el resultado de la ta(la "

& continuaci#n imgenes de la simulaci#n del e1e:

#igura 1. #uerza de corte


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#igura 2. Momento #lector.

#igura !. $ngulo de fle%i&n

#igura ". #le%i&n


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#igura '. Tensi&n de plegado

#igura (. Tensi&n de corte

#igura ). Tensi&n reducida

alculo del tam(or o recipiente donde se contiene el aserrn:

)l clculo del recipiente ser realizado de acuerdo al procedimiento ofrecido en el 9aires

para el clculo de F3ecipientes de Paredes *elgadas 'ometidos a Presi#nG"


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N +*adm*max

N +0,6 S,

*max

N +0,6 2108,95K/! m2

0,3497K)/! m2

N=3618,4421

alculo de la capacidad de producci#n y $elocidades:

Por requerimientos se necesita producir +!! gh de material ya terminado, por lo que

necesitaremos conocer cuntos cilindros de(e producirse:

La densidad del aserrn es apro%imadamente -=300K

m3

omo sa(emos, las medidas de los cilindros a o(tener son de un dimetro de 6 mm y

una longitud de ! mm" Por lo que podemos calcular el $olumen de los mismos

.=5,655x106 m322

Por lo que el peso de cada cilindro es de:

/!ilindro=1,6965x 103K23

Lo que quiere decir que en una hora de(en producirse una cantidad de 00A>@! cilindros"

Por otra parte conocemos las medidas del recipiente de lo cual podemos o(tener cunta

cantidad de aserrn en g puede agregarse a la mquina para que realice un proceso de

conformado:

.re!ip=0,0402m324

Lo que se traduce en 0+,!6 g de aserrn, a su $ez, en A0!>,A cilindros

apro%imadamente de producci#n"


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Por ende es necesario repetir el proceso unas 0A $eces para alcanzar los +!! g de

material a producir" )l proceso dura en cada pasada unos 2 minutos apro%imadamente,

lo que nos resulta en 0 minutos de producci#n para alcanzar la meta solicitada"

La $elocidad m%ima de la mquina ser de !! rpm"

alculo de la tol$a de entrada:

La capacidad msica que se desea o(tener es de +!! 4gh para o(tener una capacidad

$olumNtrica se calcula

0=200K

' 1

300K

m3=0,67

m3

' =1,8518x104 m

3

se

)ste sera el caudal que se requiere a la salida, por l#gica el caudal de entrada de(e ser

mucho mayor, por tanto, considerando las perdidas de aserrn, tomaremos un caudal

equi$alente al do(le"

0entrada=400K

' =1,33

m3

'=3,704x 104

m3

se25

'e dimensiona la tol$a de la siguiente manera:


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14/30

!" 11#51 ?*

tan3=32

1043=72,65 529

Para el diseo de la tol$a se utilizara el $alor de la fuerza de .n- ya que esta fuerza

produce una fle%i#n en la misma"

/n=sin72,65 12,06=11,51K30

/t=cos72,65 12,06=3,60K31

'e asumir la pared de la tol$a como una $iga hiperesttica con una carga puntual

en el centro de .n- ya que este sera su caso ms crtico" Longitud de @2,622 mm

'egn el Prontuario de )nsidesa se tienen las siguientes premisas:

Ra=R b=P

2 32

Por tanto sustituyendo los $alores conocidos en la ecuaci#n 2+, nos resulta:

Ra=Rb=5,755K33

)l momento en los apoyos y momento m%imo segn el Prontuario de )nsidesa sern:

Ma=Mb=P l

834

Mmax=P l8

35

'ustituyendo $alores en ecuaciones 2 y 2 se o(tiene:

Ma=Mb=683,2716K!m36


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Mmax=683,2716K !m37


Wx

M

f

f-

*onde .%: modulo resistente de la secci#n"

)l acero para nuestra tol$a ser un acero ino%ida(le Bipo 2!+ con un f=276MPa

)l modulo resistente para una placa que consideraremos rectangular es:

6

" +hb

Z =

/x=

683,2716K !m

270645,6 6!m2

=2,524x 103 !m338

&sumiendo que (K 0

Podemos o(tener el espesor de pared de nuestra tol$a:

'=6 2,524x10

3!m

3

1=0,123 !m39

'eleccionaremos un espesor de hK 2 mm"


fmax= P l3

192 E I


16/30

fmax=0,025mm40


fadm=0,198mm41

Por tanto se puede concluir que la placa de la tol$a es acepta(le para el diseo, de(ido a los

resultados que se o(tienen de comparar las ecuaciones ! y 0"

Calculo de sistema de fijaci&n del plato a la carcasa:

La su1eci#n de este elemento se har por medio de dos tornillos en cada e%tremo, los

mismos sern solidarios al tam(or o (astidor de la mquina" La carga a la que estar

sometido cada tornillo es la misma que e1ercen los rodillos so(re el aserrn"

)=55152N42

)l clculo de pernos o tornillos se realizar en (ase a las hip#tesis del li(ro F*iseo

de Mquinas 3o(ert L" ?ortonG

)l esfuerzo generado en la rosca $endr dada por:

t=)

A t7 A t:8rea de esf"er(o por tensin43

'eleccionamos un tornillo normalizado de la ta(la:


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#igura +. Tabla de tornillos normalizados

'ustituyendo los $alores en la ecuaci#n 2, se o(tiene:

t=255,0617MPa44

)sfuerzo cortante para la rosca:

*s=)

A s45

*onde A s es el rea sometida al esfuerzo cortante y $endr dada por las siguientes

ecuaciones, una para la rosca del tornillo y otra para la de la tuerca

A s=2 dr 9i p Ros!adeltornillo46

A s=2 d 9o p Ros!a delat"er!a47


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9igura @" Ba(la de factores segn rosca

A s:orn=2 18,16 0,80 1,5=68,4616mm248

A s:"er!a=2 20 0,88 1,5=82,938mm249

*s:orn= 55152

68,4616=805,5903MPa50

*s:"er!a=55152

82,938=664,9786MPa52

)l esfuerzo de torsi#n $endr dado por:

*=16 :

2 d353

*onde el torque al que est sometido el tornillo $endr dado por la fuerza por el radio del

tornillo:

*=16 5515210

2 203 =351,1085MPa54


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Wx

Mf

f-

*onde .%: modulo resistente de la secci#n, ser una secci#n rectangular" )l material a

utilizar ser un &/'/ 0! f=310MPa

/x=42920,46N mm

310 N

mm2

=138,4531mm360

/x=b e2

661

&sumiendo que (K 2! mm, despe1amos e y o(tenemos:

e=5,26mm62

Por tanto eK > mm


fmax= P l3

3 E I 63

fmax=0,067mm64


fadm=0,37mm65

&l comparar las ecuaciones 6 y 6 podemos concluir que el espesor es acepta(le"

Calculo de sistema de fijaci&n de la cucilla al eje:

La su1eci#n de este elemento se har por medio de un tornillo" La carga a la que

estar sometido el tornillo es la misma que e1erce la cuchilla so(re los cilindros de

aserrn"


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'oportesTabla '. eacciones en los soportes.

7ndice

8(icaci#n 9uerzaradial

Momentoflector

9uerza a%ial 9le%i#n ngulo de fle%i#n

; ;

0 @ mm ! ! ! A,0!0 =m =m !,0! gr

2 A!! mm ! ! ! ,!62 =m 02,2> =m !,0! gr

A!! mm ! ! ! ,!62 =m 02,2> =m !,0! gr

A!! mm ! ! 2A+2@@,!>A ? ,!62 =m 02,2> =m !,0! gr

argasTabla (. Cargas en el eje.

3esultados

Longitud L >! mm

Masa Masa 6A,A2 4g

Bensi#n de plegado m%ima CD A6,22> MPa

Bensi#n de corte m%ima E' ,@!! MPa

Bensi#n de torsi#n m%ima @ 0+,66+ MPa

Bensi#n m%ima AT 39#513 M/a

Bensi#n reducida m%ima Cred 00A,62 MPa

dice

Ti(o icaci+

!uerza de reacci+*ulo de :ei+

; !uerza -ial

1 !ijo 0 &&>14911#352$

10027#636$

372399#087$

0#03 *r

2 =ire 550 && 70727#684 $>10027#636$

0#07 *r


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26/30

#igura 1(. Momento #lector /0

#igura 1). Momento #lector 0

#igura 1+. $ngulo de fle%i&n

#igura 1. #le%i&n


27/30

#igura 2,. Tensi&n de plegado

#igura 21. Tensi&n de corte

#igura 22. Tensi&n de torsi&n

#igura 2!. Tensi&n


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#igura 2". Tensi&n reducida

alculo de los rodamientos:

d 0+! mm

* +6! mm


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30/30

5iscosity at 0!! U 0!" mm+s

31,m'9 rating life +!!! hour

a*4#'9 life modification factora'9

!"6+

55iscosity ratio

"+

P)qui$alent dynamic (earing

load

2>A 4?

6c9actor for contaminationle$el

!"+>

713equired 4inematic $iscosityfor VK0

0>"2 mm+s

31,Dasic rating life

0!!! hour

C8PLoad ratio

0

Podemos $er que la $ida til de los rodamientos es alta"
http://void%280%29/http://void%280%29/http://void%280%29/

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