1ra practica diseño-elevadores cangilones

8/13/2019 1ra practica diseo-elevadores cangilones

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Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Mecnica y Elctrica

Curso: DISEO DE MAQUINASTema: DIMENCIONAMIENTO PARA ELEVADORES DE CANGILON

Informe/Prctica/N1

Versin 1

Fecha Versin 29/11/2013

Seccin: X-ME Grupo: 3 Compuesto por:

Apellidos y nombres N Carn Firma Nota

GARCIA BELLIDO, CARLOS ALFREDO 20081181CCERHUAYO CCORAHUA, YOSEL HECTOR 20081874ECHACCAYA CURO, GENRRY ALEJANDRO20082768

ARIAS CHIPANA,NERIO DEYNIS 20083970

Observaciones (Profesor)

Incompleta

Mala Presentacin

Mal Tablas

Mal Grficas

Comentarios (Profesor)


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Diseo de Mquinas


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Diseo de Mquinas

I Parte

Capacidad: 70 TON/H

Distancia: 60 pies = 18m

Peso especfico: 22-26lb/pie3

Material a transportar: CAF EN GRANOS.

Servicio: 12 horas

1.- Hallando capacidad volumtrica:

Flujo=


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Diseo de Mquinas

Modelo de elevador a utilizar segn catalogo LINK- belt : Elevador Tipo 5 #519

Bucket (Cangiln)=11x7

Velocidad: 730

Paso10

Terminals=3.45

Per foot centers: 0,218

Ancho de la faja= 12

Dimetro de la polea (inferior): 36

Dimetro de la polea (superior): 60

RPM de la Polea: 47


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Diseo de Mquinas

Peso de cada cangiln solo: 5.8LB

Peso del material en cada cangiln:


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Diseo de Mquinas

Cantidad de cangilones= Permetro de la faja /paso entre cangiln

Permetro=2C+Long r+Longr1 =36000+2393.8936+1436.3361=39830.2297mm

Paso en mm=10.5*25.4=266.7 mm

Cantidad de cangilones=39830.2297/266.7== 149.34=150 Cangilones

2 . Clculos de las masas totales:

W cangilones sin material=150 cangilones*5.8lib=870lib=395.45 kg

W de material de los cangilones= 4.6lib*(150/2)=345lib=156.81kg

W de la faja= rea de la faja=permetro * ancho=39.83 m*0.3048m=12.14

Segn dato=10 kg =1

Entonces el peso ser=12.14*10kg=121.4kg tabla sacada del libro link- belt:

W de La poleas:

W1=280.lb

W2=740lb

Wtotal=740+280=1020lb=463.63kg

3. Hallando la Potencia contina:

HP=terminal+ C * per foot center

C=Distancia entre centros en pies=60 pies

Terminals=3.45


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Diseo de Mquinas

Per foot centers=0.218

HP=3.45+60*0.218=16.53 HP lo redondeo a 17 HP

4. Seleccin de la faja:

Se halla el momento de torsin del elevador

MT= = Se halla la Tensin efectiva

FE=

=345.26 kgF

T1=T2+Te | T1-T2=TF |

e= Constante de neper

de la ecuacion1 tenemos que T1= T2+ Te

Ahora pasando la ecuacin 1 en 2

Te+T2=3.51T2 345.26kgF=3.51T2-T2

=137.55kgF

Ahora hallamos T1 con este valor

T1=137.55+345.26Kg=482.81KgF

Ahora este valor lo convertimos a Newtons482.81*9.8=4736.36

Usamos esta frmula: F= = 15.54

Ahora con este valor vamos a una tabla de fajas de elevadores en mi caso he usado la tabla TECNO CM

T1 T2


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Diseo de Mquinas


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Diseo de Mquinas

5.Seleccin del motor

Para seleccionar el motor se debe de tener en cuenta la potencia en hp, se debe de ver la potencia de lamaquina, (La que se halla inicialmente), y la potencia de arranque, que es la a continuacin calcularemos,una vez obtenidos esos datos, nos vamos a tabla y verificamos, que los valores obtenidos sean menores a los

que muestran la tabla, y as seleccionamos nuestro motor.

Hallamos la potencia de arranque lineares

W de la faja=121.4kg

W del material= 156.81kg

W de los cangilones=395.45 kg

Lo que se quiere hallar es la potencia, de arranque de los pesos, principales.

Entonces:

Tenemos que calcular una aceleracin de arranque y asumir el tiempo de arranque, quiere decir, el tiempoque se demora la maquina en ponerse en funcionamiento, segn recomendaciones es aproximadamente0,4segundos

Velocidad de la faja: 3.71 m/s

Aceleracin de arranque: = 9.275 Ahora con esta aceleracin, la usamos para obtener la fuerza. Fuerza es igual a la masa multiplicada por laaceleracin y lo que hemos obtenido es la aceleracin que vamos a usar.

F=masa x aceleracin

Usando la masa de la faja:

F=121.4kg x9.275 =1125.985 =1125.985N

Con esto hallamos la potencia en watts Potencia = F* velocidad

Potencia =1125.985N*3.71m/s=4177.40 =4.1774 kwatts

Ahora hallamos la potencia del material:

F=156.81kg x9.275 =1454.41 =1454.41N


Potencia =1454.41N*3.71m/s=5395.87 =5.396 Kwatts


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Ahora la potencia del peso de los cangilones:

F=395.45 kg x9.275 =3667.79 =3667.79N


Potencia =3667.79*3.71m/s=13607.50 =13.607 Kwatts

Ahora solo falta sacar el clculo de la polea, pero para ello usaremos otra frmula para poder hallar supotencia de arranque:

W (velocidad angular)= = = 4.86=5 R de la polea=30=0.762 m

Si tiene que hallar la velocidad angular por aqu estamos tratando con un objeto circular

Ahora la aceleracin angular ser: = =12.5 Masa de la polea motriz=740lib=336.36 kg

Ahora para hallar la potencia que es igual a momento torsional multiplicado por la velocidad angular,primero tenemos que conseguir el momento torsional, pero el momento torsional es igual a la inercia polarmultiplicada por la aceleracin, entonces tendremos que hallar la inercia polar cuya frmula es:

IP= IP= =19.93kg*m*

Donde

P= Al peso de las polea motriz=336.36 kg

D= Al dimetro de las poleas=60=1.524 m

G=9.8= gravedad

Ahora hallamos el momento torsional=

MT=19.93kg*m* x 12.5

MT=249.125kg*m

Con el momento torsional y la velocidad angular hallamos la potencia:

P= *249.125kg*m

P=1245.625=1.2456 kwatts


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4.1774 Kwatts+5.396 Kwatts+13.607 Kwatts+1.2456 kwatts =24.426kW

Ahora para convertirlo a HP lo dividimos entre 0.75 que es el factor de conversin

=32.568 hp .

Esta es la potencia total consumida en el arranque

Ahora vamos a tabla del catlogo de motores DELCROSA y verificamos para seleccionar un motor quecumpla con los valores hallados:

Y seleccionamos el motor de 4 polos de 40HP que cumple con las especificaciones.

6. Seleccin de reductor

Para seleccionar el reductor tenemos que tener en cuenta las RPMdel motor (cuanto es lo que sale) y qu cantidad de RPM (deseasde conseguir o cuanto necesita la maquina), Para ello hay que teneren cuenta tambin las relacin de transmisin de la rueda decadena.

Tenemos que asumir un reductor que luego vamos a confirmar

con una frmula de comprobacin, tiene que cumplirse lassiguientes condiciones que la potencia del eje de salida del reductordebe ser menor a la potencia del motor elctrico.

Para ellos a continuacin ponemos una ilustracin del reductor asumido


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Diseo de Mquinas

Tenemos este modelo de reductor del catlogo de reductores lentax el modelo es R24 y la relacin detransmisin real es 1:10.7 y esa es el valor que vamos a usar

El RPM de salida del motor es 1770 del catalogo delcrosa

Ahora operamos para hallar el RPM de salida del Reductor

Esa es la primera parte del clculo, debemos tener encuenta tambin, que las dos ruedas de cadenas son unsistema de reduccin y es eso lo que vamos a proceder acalcular para ver cul es relacin de transmisin que senecesita para llegar al RPM que necesita la mquina que

es 47 RPM, y una vez hallando la relacin de transmisin de cadenas, en seguida vamos a hallar el nmero de

dientes de las ruedas de cadenas para esovamos a hacer una tabla para ver cul es elvalor que ms se aproxima, aun nmeroentero, cuando se multiplica el nmero dedientes del pin, por la relacin de transmisin

calculada para obtener 47 RPM que necesita lamquina, y de esta manera hallaremos elnmero de dientes de la Rueda conducida.

RPM de salida del reductor=12207

RPM de maquina: 47

Ahora hallaremos la relacin de transmisin

i=

Zp Zc17 44.218 46.819 49.420 52

21 54.622 57.223 59.824 62.425 65


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Diseo de Mquinas

Ahora vamos a hacer la comprobacin, la potencia del reductor debe de ser mayor a la potencia de querequiere la maquina:

Se realiza con los siguientes valores:ne = velocidad de entrada (rpm)

ns = velocidad de salida (rpm)Ns = potencia necesaria en el eje de salida (HP)Ne = potencia transmisible por el reductor (HP)Nm = potencia del motor elctrico de mando (HP)r = rendimiento terico del reductorFs = factor de servicio

De la tabla sacamos que el factor de servicio esFs=1,25(12 horas de servicio)

Tambin sacamos que el rendimiento para elreductor es: 0,9

Quiere decir que el reductor seleccionado es elcorrecto


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Seleccin de cadena para la transmisin

Para seleccionar la cadena, primero debemos la relacin de transmisin que existe entre, entre el RPM pin yel RPM de la catalina. RP =122.07 RP =47

i=

Ahora con esta relacinhacemos hallamos el Nde dientes del pin=

El nmero de diente del pin ser de 20

El nmero de la catalina ser 52

La potencia que requiere mi maquina es 17 HP y ahora hallamos el factor de servicio de la tabla que segnvemos es 1.

Factor de correccin =0.95

La Potencia nominal equivalente ser=

Zp Zc17 44.218 46.819 49.420 5221 54.622 57.223 59.824 62.425 65

17HP*0.95=16.15HP


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3,5HP*1,06=3,71HP

La cadena seleccionada ser una ASA 100


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Paso=1 1/4

N dientes del pion=20

N dientes de la catalina=52

dp= =6

Dp= =20.70

El tipo de lubricacin ser :manual

.

Como el CP se tiene que a asumir vamos,vamos a tomar este valor directamente de ladistancia donde va a quedar definitivamenteen el plano vamos a ver la ilustracin

Ahora convertimos esa distancia


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CP=

Ahora hallamos la longitud aproximada de la cadena:

LP=2Cp+ 0.53(Z1+Z2) entonces LP= 2(32)+0.53(20+52)=102.16 pasos

Tomaremos LP=102 pasos

Ahora tenemos que recalcular:

102.16= 2Cp+

102.16= 2Cp+

2Cp

2Cp = 0

=0

Esta es una ecuacin cuadrtica a +bx+c=0

Donde :

A=2

B=-66.16

C=25.93

Discriminante: D=

D=

D=4169.7

De aqu: C(Distancia)=32.68x1.25=40.85 pasos es la distancia entre centros real de la cadena


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Conclusin:

Usar 102 pasos de cadena ASA 100 con ruedas dentadas de 20 y de 52 dientes.

Hallando la trayectoria del material

Para hallar la trayectoria del material hay que tener en cuenta la aceleracin que tendr debido a la gravedad,y la velocidad del material que est en el centroide del cangiln.

Lo que vamos a hacer, es hallar una proporcinmatemtica, vemos que la velocidad en la fibraneutra de la faja es 3.71 m/s y el dimetro es921.4 mm que lo tenemos de la tabla, ahoravamos a hacer un clculo para ver cunto lecorresponde a 1040.7mm que es el dimetro delal centroide del cangilon.

3.71 m/s = 921.4mm

X =1040.7 mm

Esta es la velocidad que avanzara el material enx osea en forma horizontal, tenemos que hallar la velocidad que recorrer en forma vertical pero pa raabajo debido a la gravedad hay que tener en cuenta que esta variara con el tiempo no ser constante.

h=Vo1/2(gt^2)

Sabemos la gravedad que es 9.8 y el tiempo lo vamos a tomar en decimasde segundos, para eso tambin vamos a hacer una tabla en Excel, para ver cuanto es el avance en cadadcima de segundo.

Tiempo X Y

Gravedad 9.8 m/s^2 0.1 0.419 0.0490.2 0.838 0.1960.3 1.257 0.4410.4 1.676 0.784

Velocidad 4.19 m/s 0.5 2.095 1.2250.6 2.514 1.7640.7 2.933 2.4010.8 3.352 3.1360.9 3.771 3.969

1 4.19 4.91.1 4.609 5.9291.2 5.028 7.0561.3 5.447 8.2811.4 5.866 9.6041.5 6.285 11.0251.6 6.704 12.5441.7 7.123 14.1611.8 7.542 15.8761.9 7.961 17.689

2 8.38 19.6

X=4.19m/s


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En el grafico vemos la lnea roja esa es la indica realmente la trayectoria, del material. Para hacer eso hegraficado el avance en x y el avance en y con autocad,

Esa trayectoria trazada nos indica que la descarga ser satisfactoria.

Calculo de las columnas del elevador

Para hallar el tipo de perfil, que se va a usar, hay que tener en cuenta, el peso total que va a soportar laestructura, sumamos todos lo pesos que tiene, y si no contamos con el peso, de algn componente tenemosque asumirlo, y tambin de la longitud en este caso la longitud es 15 metros, tambin el perfil lo tenemos queasumir, y ver si cumple con las, los criterios que nos da, las normas del sstel construccin.

L=18 M

W=3500kg

Asumimos un perfil L2x 2x 3/16

Ahora con estos datos, verificaremos el esfuerzo admisible empleando la longitud efectiva.

Le= Donde: Le= Longitud efectiva, K=Constante que depende del tipo de apoyoL=Longitud real, r= Radio de giro

El valor de k lo vamos a determinar en la siguiente tabla:

Se usa ese valor porqueel elevador tiende adeformarse de estaforma.


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K=1.2

Para hallar el radio de giro, tenemos que tener en cuenta el TEOREMA DE STEINER

I final= (Io + A )

Donde:

Io=Momento de inercia del perfil

A=rea del perfil (seccin transversal)

Estos datos lo vamos a obtener de la siguiente, de la tabla:

Io=0.272

Las medidas para hallar el radio de giro lo sacamos del link belt

r =3.931


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Diseo de Mquinas

Ahora con estos datos obtenemos el radio de giro:

r=

r= 8,22 pulg

Ahora con esto podemos hallar la longitud efectiva

Le= = 103.45 pulg

Ahora con este valor vamos a la tabla del Steelconstrucction para ver cul es el esfuerzo admisible,de las columnas.

Asumiendo un factor de seguridad de 5

Esfuerzo de diseo= 3426

rea=0.715

Ahora tenemos los datos suficientespara hallar el momento de inercia finalcon Steiner:

I final= (Io + A )

Ifinal=0.272 +0.715x =11.32 Paraun solo perfil

4 perfiles=45.28


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Ahora voy a considerar que son 4Tn que va a soportar la estructura

=3076.92

Esto demuestra que los perfiles si cumplen ya que el esfuerzo actuante es menor que el esfuerzo dediseo.

Diseo del eje

Para disear el eje tenemos que tener como datos todas las fuerzas que van a actuar, tanto en la vistavertical con en la vista horizontal y asumir varios valores en la ilustracin vemos la distancia que vama asumir.

Lo que vamos hallar ahora es la fuerza que acta en la rueda de cadena.

Para ello primero hallamos el momento torsor dela rueda dentada, pero de la catalina.

Dp= =20.70

MT= =53617.02lib. pulg

53617.02lib.pulg=F.R

F= =5180.4libs

Vista vertical

RAv=1052.4 lib

RBv=1052.4 lib


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5180.4(32)-RAh(20)=0

RAh= =8288.64lib*pulg

RB=8288.64 - 5180.4

RB=3108.24lib

Kb=1,5 Kt=1

d = 2.42 = 61.5 mm


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Punto A y B

d = 2 = 50.8 mm

Punto G

d = 1.67 = 42.52 mm

Clculo del rodamiento :

Para calcular el rodamiento tenemos que hallarla suma vectorial, de las reacciones, horizontal yvertical de los rodamientos y eso vendra a ser ala fuerza radial, nuestro eje no tiene cargasaxiales, tambin en otros casos se trabaja con lafuerza axial, y en ese caso se usa un tipo especide rodamientos, pero aqu usaremos losautoalineantes, que son los ms apropiados

porque usan rodillos, este un dato importante, ala hora de buscar datos en la tabla.


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Ahora tenemos las reacciones en la vista vertical

Y en la vista Horizontal

Vista vertical

RAv=1052.4 lib

RBv=1052.4 lib

5180.4(32)-RAh(20)=0

RAh= =8288.64lib*pulg

RB=8288.64 - 5180.4

RB=3108.24lib

Ahora tenemos que hallar la suma vectorial

Ra= =8355.18 libRb= =3281.57 libAhora usamos el valor ms crtico para hallar

la capacidad dinmica que para calcular vamos acompartir en kilogramos

8355.18/2.2=3797.81kg

P=3797.81KG = 13614.3daNRPM=47

Lh=25000h

K=


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Con ese valor vamos a la tabla y seleccionamos

Ahora vamos a la tabla de skf


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Y buscamos la chumacera que le sea correspondiente:

Calculo de la chaveta

Dimensiones de la chaveta para el dimetro64mm

D=64b=18

h=11

Ss=

Donde:

B=Ancho de la chaveta

L=Longitud de la chaveta

R=radio del eje

El material de la polea es un acero 1040 y tiene quetransmitir 17Hp a 47RPM se utilizara una chaveta plana dematerial C1020 acabado en frio. Se prevee que la

transmisin est sometida vibraciones muy pequeas por loque su coeficiente de clculo es 1,75

Ss= Sc=

Ss= Esfuerzo cortante

Sc=Esfuerzo de compresin


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El momento de torsin transmitido es :

T= = De la tabla del tabelenbuch elegimos que b=18 y h=11 para el eje de dimetro 64mm

Para hallarla longitud necesaria para transmitir esa potencia por corte la formula es :

Ahora usamos la frmula para hallar la potencia a transmitir por aplastamiento

Utilizamos una chaveta L=5.6 cm con ancho=1.8cm y altura 1,1 cm

Ahora hacemos el clculo, la rueda de cadena

Ss= Sc=

Dimensiones de la chaveta para el dimetro 43mm

D=43 mm MT=62164.8lib. pulg

b=12 mm

h=8 mm

De la tabla del tabelenbuch elegimos que b=12 y h=8 para el eje de dimetro 43 mm

Por corte:


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Diseo de Mquinas

CONCLUSIONES

EL elevador de cangilones es una maquina muy bsica en una planta industrial su su importancia, parporque suple una necesidad muy importante, que es la labor de toda mquina facilitar las tareas delhombre.

Se deben de construir ms elevadores ya que es algo fundamental y relativamente sencillo deconstruir.

Y tambin debera de haber ms informacin acerca de este tema ya que no abunda mucho en internet

Fue emocionante investigar acerca de este tema ya que me abre una puerta hacia un mundo muy ampque es el de diseo mecnico.


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