Ingeniera Electro-mecnica Proyecto: Proyecto: Proyecto: Proyecto: Desplazamiento de materiales por banda transportadora Materia: Materia: Materia: Materia: Diseo e Ingenieraasistido por computadora Fecha de entrega:Fecha de entrega:Fecha de entrega:Fecha de entrega: 5 de noviembredel 2010 Chihuahua, Chihuahua. 1 ndice Generalidades2 Arreglo general del proyecto..4 Clculo del sistema motriz..5 Clculo de la flecha principal..15 Apndice de mamelones y bujes cnicos del manual DODGE..20 Seleccin del rodamiento..25 Listas de materiales30 Clculo de la capacidad del equipo en toneladas por hora31 Bibliografa..32 2 Generalidades Objetivo Elpropsitodeesteproyectoeseldeanalizaryponerenpracticalosconocimientos obtenidosenlamateriadeDiseoeIngenieraasistidoporcomputadora,teniendoel mente el desarrollo de una propuesta que se asemeje lo mas posible al diseo de un sistema de transporte por banda de materiales que satisfaga una necesidad real. Esto quiere decir quesetomaranencuentatodoslosaspectosqueconlleva,incluyendolasituacin especifica, las condiciones de trabajo del equipo ylos elementos que formaran el sistema, enotraspalabrasunalistadematerialesconsuscaractersticas,queincluyaelsistema motriz, componentes del transportador, bases y cubiertas. Seretomaranlasenseanzasreferentesadiseo,especificandotodoslosclculos pertinentesparacadaaccinyseleccindentrodelproyectoparapoderllevaracabola operacin que se pide. Esto es la parte vital del trabajo, ya que sern determinantes para la dimensin de la flecha, as como para cada uno componentes. Descripcin general Unacintatransportadoraesunsistemadetransportecontinuoformadobsicamentepor una banda continua que se mueve entre dos tambores. Labandaesarrastradaporfriccinporunodelostambores,queasuvezesaccionado porunmotor.Mientrasqueelotrotamborgiralibremente,sinningntipode accionamiento,ysufuncinesservirderetornoalabanda.Labandaessoportadapor rodillos entre los dos tambores. En este caso se empleara un reductor montado en flecha para obtener la velocidad deseada en el tambor de accionamiento. Elreductores un dispositivo que adapta lavelocidadde unmotor,estavezelctrico,alanecesariapara elbuenfuncionamientodelamquina o piezaquesedeseamover.Ademsdeestaadaptacindevelocidad,sedebencontemplar otrosfactorescomolapotenciamecnicaatransmitir,lapotenciatrmica,rendimientos mecnicos (estticos y dinmicos).Debido al movimiento de la banda elmaterial depositado sobre la banda es transportado hacia el tambor de accionamiento donde la banda gira y da la vuelta en sentido contrario. En esta zona el material depositado sobre la banda es vertido fuera de la misma debido a la accin de la gravedad. Lascintastransportadorasseusanprincipalmenteparatransportarmateriales granulados, agrcolas e industriales, tales como cereales, carbn, minerales, etctera Especificaciones del proyecto El diseo deber cumplir con los siguientes requisitos: 3 Motor elctrico trifsico de 5 HP de 220/440 Volts, con 1750 RPM. Tambor con un dimetro de 130 cm y una longitud de 80 cm. La velocidad del tambor deber ser de 120 m/min. Se transportara arena de slice con una densidad de 1.1 gr/cm. Operacin de 18 Hrs/Da. Justificacin Con la elaboracin de la banda transportadora vamos a encontramos con varias ventajas, siendo las ms importantes: Permiten el transporte de materiales a gran distancia. Se adaptan al terreno. Tienenunagrancapacidaddetransporteacostomuybajo,conunmnimode riesgo para el personal encargado de operar estas mquinas.Permiten transportar una variedad grande de materiales. Es posible la carga y la descarga en cualquier punto del trazado.Se puede desplazar. No altera el producto transportado. La cantidad de personal para su operacin es mnimo.Sin embargo tambin existen desventajas ante este sistema, las cuales son. Solosepuedeemplearestetipodeequipoenoperacioneseindustriasque requieran movilizar unagran cantidad de materialdentro de las instalaciones o a lo largo del rea de trabajo.Se le debe proporcionar un mantenimiento a las partes de la cinta transportadora, yasealubricacin,ajuste,correccindefallaspordesgaste,repuestos,etctera. Solo para garantizar el buen funcionamiento de la misma, evitando que se afecte la produccin de la empresa.Necesidad del cliente Sepretendebrindarservicioaunaempresadedicadaalaelaboracindevidrio,que requieredeltransportedeenormescantidadesdearenadeslicedentrodelafbrica,despus de que es descargada por los camiones que la movilizan.Justificacin socioeconmica Elsistemadetransportedecintaposibilitaeltrasladardemaneraoportunamateriales difciles de manejar o que de otra manera seria muy pesado para los trabajadores hacerlo ellosmismos.Seveunareduccinenlamanodeobrayelcostodebidoaltempoocioso duranteeldesplazamientodemateriaprima,permitindoseobtenerunamayor productividadymsingresos.Lacantidaddeoperariosesdespreciable,disminuyendo costos de mano de obrayaumentando la seguridad en la planta de trabajo. 4 Arreglo general del proyecto Nota: El motor estar colocado en un soporte que desplace su peso hacia al pisopararestarcargasinnecesariasa la flecha. 3 1 2 5 Clculos del sistema motriz Reductor 1.Parapoderestablecerlarelacindereduccinexistenteesnecesarioprimero conocer las RPM presentes en el tambor, mediante la formula: RPM D VtTambor = Donde: Vt= Velocidad tangencial del tambor (m/min). =TAMBORD Dimetro del tambor (m). RPM=Revoluciones Por Minuto a las cuales debe girar el tambor para obtener Vt (RPM). Despejamos las RPM: RPMmmDVtRPMTAMBOR3825 . 29) )( 3 . 1 (min120= == 2.Obtenemos la relacin de reduccin: 3825 . 593825 . 29175021= = =RPMRPMNNRm Donde: Rm=Relacin de reduccin motor-tambor. =1N Velocidad angular del motor (RPM.) =3N Velocidad angular del tambor (RPM). 3.ProcedemosaestablecerelFactordeServicio(F.S.)medianteelusodelmanual proporcionadoporelfabricante,enestaocasinserdelamarcaFALK. Consultaremos la Tabla 2, de la pgina 7 del manual FALK que se encuentra en la pgina 6 del proyecto. Se establece un F.S. del sistema de Transportadores de banda es de trabajo pesado, de clases II, ya que operara entre 16 y 24 horas de servicio. 4.Delatabla6,pgina8delmanualFALK(pgina6delproyecto)buscamosel tamao de la unidad de reduccin de acuerdo a la velocidad de salida en RPM. Se eligeelrangode33-22RPMparatransmitir5HP,declaseII.Loanterior proporciona una unidad 307-24. Donde: 6 307=Flecha de salida del reductor con"1673de dimetro. 24= Relacin de reduccin de 24:1. 7

5.Delatabla5,pagina7delmanualFALKobtenemoslarelacinexactadela unidad 307-24. Segn la fila 307 y la columna 24:1, tenemos una relacin exacta de 23.68. Rr=23.68 6.Para tener una reduccin lo mas exacta posible a las especificaciones del proyecto, hedecidoestablecerunsistemadebandasypoleasentreelmotoryelreductor. Concluyendo: Rr Rb Rm = Donde: Rm=Relacin de reduccin motor-tambor. Rb=Relacin de reduccin de bandas. Rr=Relacin de reduccin del reductor. Despejamos Rb: Rm=Relacin de reduccin motor-tambor. 5152 . 268 . 235593 . 59 1= = =RrRRb 7.Necesitamos conocer la velocidad angular a la entrada del reductor, teniendo la Rb continuare de la siguiente manera: 8 21NNRb = Donde: Rb= Relacin de reduccin de bandas. =1N Velocidad angular del motor (RPM.) =2N Velocidad angular a la entrada del reductor (RPM). 8.Buscamos 2N : 7771 . 6955152 . 2175012= = =RPMRbNN De esta forma se han calculado todas las velocidades angularesy relaciones de reduccin que sern presentadas en la siguiente tabla. TABLA A Velocidades angulares en RPMRelaciones de reduccin 1N1750Rm59.5593 2N 695.7771Rb2.5152 3N29.3825Rr23.68 Bandas 1.Siguiendo las instrucciones del manual DODGE para la seleccin de bandas, primero debemos establecer un F.S. de acuerdo a la necesidad y horas de operacin. Observando la tabla 7, pagina 265 y sabiendo que es un equipo de Belt Conveyors, que trabajara durante 18 horas al da,aplicamos un F.S. de 1.3. 9 2.Aplicamos la formula del manual DODGE para calcular los HP de diseo: HP HP S F HP HPMOTOR DISEO5 . 6 ) 3 . 1 )( 5 ( . . = = = Donde: F.S.= Factor de servicio. =DISEOHP Potencia de diseo (HP.) =MOTORHP Potencia del motor(HP). 3.Consideramos que tenemos 6.5 HP de diseo, con un motor que gira a 1750 RPM. Utilizando la tabla 6, pagina 264 del manual DODGE escogemos la seccin de la banda que ser del tipo A (las AX no se consideran debido a su escasez en el mercado mexicano). 4.Utilizando la Rb=2.5152 que se encuentra en la TABLAA de la pgina 8, as como las 1750 RPM del moto, calculamos el tamao de la polea conductora (Driver) y la poleaconducida(Driven).Utilizamoslapgina272delmanualDODGE(pgina 10 del trabajo). Se generan dos opciones Opcin 1 d=4.0 (Driver) D=10.6 (Driven) Rb=2.51 =BANDA PORHP 4.62 HP/Banda 10 Por lo tanto se requieren dos bandas para cubrir los DISEOHP : HP Banda HP 5 . 6 24 . 9 ) / 62 . 4 ( 2 = Opcin 1 d=5.0 (Driver) D=13.2 (Driven) Rb=2.52 =BANDA PORHP 6.63 HP/Banda Por lo tanto se requieren dos bandas para cubrir los DISEOHP : HP HP Banda HP Banda 5 . 6 63 . 6 ) / 63 . 6 ( 1 = Aunquelaopcin2poseemenospiezas,espreferiblelaopcin1debidoaquetieneun rango mayor de separacin entre los HP que soporta y los DISEOHP . 5.Calculamos la distancia entre centros recomendada: " 9 . 17 " 6 . 102" 6 . 10 " 42= ++= ++= DD dC Donde: C=Distancia entre centros de poleas ( o pulgadas). d= Dimetro de lapolea conductora o Driver ( o pulgadas). D=dimetro de la polea conducida o Driven ( o pulgadas). 11 6.Con la C calculamos la eficiencia y el tipo de banda. Observar pgina 273 del manual DODGE. La C=18.9 con una eficiencia del 93%. 7.Verificamos si el diseo satisface la necesidad: HP Bandas Banda HP 5 . 6 59 . 8 ) 93 . 0 )( 2 )( / 62 . 4 ( = S cumple. Motor 1.Vemos la pgina 155 del manual DODGE (pgina 12 del proyecto), y buscamos unmotor elctrico trifsico de 5 HP de 220/440 Volts, con 1750 RPM. El motor modelo 184 T con una flecha de "1811de dimetro cubre las especificaciones. 12 13 Poleas Polea conductora 1.Esta se conecta a la flecha del motor que es de"1811de dimetro. Buscando que la anchura de la cua sea el doble de su altura, elegiremos el buje cnico correspondiente. Pgina 167 del manual DODGE (pginas 19 a la 24 del proyecto). Se usara el buje cnico 1215 series con una cua de" 5 . 1 "81"41 . Nota: Se creara un apndice que contenga la informacin del manual DODGE en cuanto a mamelones y bujes cnicos. Esto para evitar que el trabajo se vuelva tedioso y repetitivo. Polea conducida 1.Unida a la flecha de entrada del reductor de 55.5 mm de dimetro (2.185). Ver dimensiones del reductor en la pgina 14 del manual FALK. 14 Pgina 168 del manual DODGE (pginas 19 a la 24 del proyecto). Se usara el buje cnico 2517 series con una cua de" 75 . 1 "41"21 . Guarda de la banda Elaborada de lmina calibre 14, con tres apoyos. Dibujo 1 Tambor 1.Calculare una aproximacin del peso del tambor mediante el software mejor conocido como SOLIDWORKS. Ser elaborado de placa 3/8 y de acero ASTM A36.2.Seleccione los mamelones WA, sobre los K y S, ya que tienen una mejor forma de soporte. Ver pginas 172 y 173 del manual DODGE (pginas 19 a la 24 del proyecto). 3.Usare el mameln WA35, estimando un barreno mximo de la flecha de 16153 . Ver pagina 172 del manual DODGE.4.Ya teniendo el mameln WA35, nos dirigimos a la pgina 169 del manual DODGE (pgina del proyecto) para escoger el buje que ser de 3535 series. Como es una estimacin no se calcularan las cuas solo hasta el final.5.Despus de realizar el modelado en 3D del tambor con las caractersticas mencionadas anteriormente, calculamos que el tambor posee un peso de326.4627 kg. 31. 924 cm 15.16 cm C=17.9=43.3cm Apoyo1 Apoyo2 Apoyo3 5 cm 5 cm 15 Clculo de la flecha principal Diagrama de cargas = 0 Fy = -141 kg -326.5627 kg + RB + RD RB= 467.4627 kg RD = 0 MB= (141 kg)(30 cm)-(326.4671 kg)(50 cm)+(RD)(10 cm) kgcmcm kgRD 9314 . 1201001355 . 12093== 50 cm50 cm30 cm RD=120.9314 Kg RC=326.4627 Kg Y X RB=346.5313 Kg RB=141 Kg 16 cm kgRPMHPRPMHPT = = = 1232 . 12184382 . 29) 5 ( 71600 71600 Donde: T=Torque (kg-cm). HP=Potencia transmitida por el motor (HP). RPM=Velocidad angular del tambor (RPM). r F T = Despejamos F: kgcmcm kgrTF 4480 . 18721301232 . 12184== =Donde: T=Torque (kg-cm). F=Fuerza tangencial del tambor (kg). r=Radio del tambor (cm). 50 cm50 cm30 cm RD=93.724 Kg RC=187.448 Kg Z X RB=93.724 Kg 17 Diagramas de esfuerzo cortante y flexionante en 3D Formula general cm kg M M MZ X Y X B = + = + = 9372 . 7649 ) ) 2 . 4686 ( ) 5650 . 6046 ((222,2, Donde: =BM Momento resultante (kg-cm). =Y XM,Momento mximo en el plano x-y (kg-cm). =Z XM,Momento mximo en el plano x-z (kg-cm). Ecuacin de Shigley [ ] [ ] " 6818 . 2 8119 . 6 ) 1232 . 12184 ( 3 ) 9372 . 7649 ( 4) 4200 () 5 ( 323 4) (. . 3231212 231212 2= =((

+ =(((

+ = cm T MSS FDy

X-Y 120.9214 326.4628 346.5313 141 X-Z 120.9214 -205.5313 1416046.5650 -4230 93.72493.724 187.448 -93.724 93.724 4686.2 18 D= mm 85 . 69 "432 ="871 " 848 . 1 6939 . 4) 3000 () 5 )( 1232 . 12184 ( 16 . . 163123 = =||||

\|== cmcmkgcm kgJS F Td Dibujo 2 Las medidas que se otorgaron a la flecha corresponden: Dimetro 80.86 mm es de la flecha a la salida del reductor. Dimetro 90 mm para los rodamientos y chumaceras. Dimetro 92 mm para el tambor con bujes de cua cuadrada. Tambor 1.Recalculamos mamelones de tambor con un barreno mximo de"853 , quedando el mameln WA40 de acuerdo a la pgina 172 del manual DODGE (pginas del proyecto). 2.Los nuevos bujes cnicos serian 4040 series del manual DODGE pgina 169 (pginas 19 a la 24del proyecto), con una cua de" 4 "167"87 . Flecha a la salida del reductor 1.Se empleara un arreglo de buje de pared delgada para fijar la flecha al reductor, como se muestra en la tabla 14, pgina 13 de manual FALK. 19 2.El dimetro interior del buje es de 80.96 mm, con una cua mm mm mm 9 . 88 5 . 9 19 . 20 Apndice de mamelones y bujes cnicos del manual DODGE 21 22 23 24 25 Seleccin del rodamiento 1.Seleccionamos rodamientos de rodillos ya que se ejercen cargas axiales. Siendo las mayores de 346.5313 kg y 93.724 kg.2.Obtenemos la FR al emplear el teorema de Pitgoras: kg kg kg F F FRZ X Y X9821 . 358 ) 724 . 93 ( ) 5313 . 346 (2 2 2,2,= + = + = 3.Utilizando el dimetro de 90 mm empleamos el manual SKF para seleccionar la unidad NU1018. 4.Usaremos los valores de: C=Carga dinmica (kg)=7500 kg Co=Carga esttica (kg)=5700 kg 5.Calculamos: Po=0.6(358.9821 kg) = 215.3893 kg 7500 kg Cumple. P=0.56(358.9821 KG) = 201.03 KG 5700 kg Cumple . 6.Calculamos la duracin por recorrido de una ao: kg kg kgRPM HrsPW LHCH 5700 1819 . 419 ) 03 . 201 (1000000) 3825 . 29 )( 60 )( 6570 (1000000603 310 = = =Cumple. 7.Se usaran chumaceras SN520, pgina 430 del manual SKF. 8.Bujes designacin HJ218, pgina 233 del manual SKF. 26 27 28 29 30 Lista de materiales NmeroCantidadUnidadDescripcin 11PiezaReductor montado en flecha marca FALK, modelo 307-24 21PiezaCuamm mm mm 9 . 88 5 . 9 19 31PiezaBuje de pared delgada marca FALK, BB 80.96 mm dimetro interior 41Pieza Polea 4.0 DP, 2 RA 51PiezaPolea 10.6 DP, 2RA 62PiezaBanda A60 72PiezaBujes 1215 DODGE 82PiezaCuas 1/ 4 x 1/8 x 1-3/4 92PiezaBujes 2517 DODGE 102PiezaCuas 1/ 2x 1/ 4 x 1-3/4 11 2PiezaMamelones WA40 DODGE 122PiezaBujes 4040 DODGE 132PiezaCuas 7/8 x 7/16 x 4 141PiezaTambor dimetro 130x 80 (cm)151PiezaMotor elctrico 3, 5HP A 1750 RPM, modelo 184 T 162PiezaRodamientos SKF modelo NU1018 172PiezaChumaceras de piso con manguito SKF modelo SN517 184PiezaBujes SKF modelo HJ218 191PiezaGuarda de seguridad d la banda, ver dibujo1 pgina 14 201PiezaFlecha, ver dibujo 2 pgina 18 31 Clculo de la capacidad del equipo en toneladas por hora Si tenemos que la arena de slice tiene una densidad de densidad de 1.1 gr/cm = 1.1x106 Ton/ cm. Calculando un volumen de 20 cm x 70 cm x 12000 cm/min = 16800000 cm/min = 1.008x109 cm/Hrs. Entonces multiplicamos: (1.1x106 Ton/ cm)(1.008x109 cm/Hrs.)=1108.8 Ton/Hrs. 20 cm Arena de slice 70 cm 32 Bibliografa Mecnica FALK, S.A. de C.V. Boletn 721-110 (catalogo). 1990. skf industries.inc catalogo SKf SKF.1989. Robert L. Mott. Diseo de elementos de mquinas. Segunda Edicin. Prentice Hall Editorial. Mxico.1995.DODGE companie. Catalogo Specification. 1991.