UNIVERSIDAD PRIVADA DEL VALLE

FACULTAD DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ELECTROMECANICA

ASIGNATURA DE DISEÑO DE MAQUINAS

DISEÑO DE UN HORNO ROTATORIO

ALUMNOS: REINY DUARTE

DANIELA REVOLLO

DOCENTE: ING.PERSY TAPIA

FECHA: DICIEMBRE DE 2012

1. INTRODUCCION

La fabricación del clinker de cemento portland, en los primeros tiempos, se realizaba en hornos verticales cargados y controlados manualmente. Este procedimiento exigía grandes esfuerzos físicos y presentaba el inconveniente de un funcionamiento irregular produciendo un clinker de composición química y mineralógica variable y, a menudo, de mala calidad. Además la capacidad de producción de dichos hornos era muy baja.

Este sistema, tan poco satisfactorio, fue reemplazado por hornos verticales automáticos, en los cuales con un buen crudo y con un combustible conveniente, era posible obtener un funcionamiento regular del horno y, por tanto, un clinker más homogéneo. El inconveniente que seguía presentándose era el de una producción limitada, nunca superior a las 300 toneladas por día.

A finales del siglo XIX apareció en Gran Bretaña el horno rotatorio, y hoy en día el piroprocesamiento del crudo con el fín de obtener el clinker tiene lugar, casi exclusivamente, con este tipo de horno.

Frederik Ransome introdujo el horno rotatorio en la industria del cemento. Ransome patentó su invención, primero en Inglaterra, patente inglesa n° 5442 del 2 de mayo de 1885, con el título "Perfeccionamiento en la industria del cemento" y después en EE.UU. (patente U.S. n° 340.357 del 20 de abril de 1886 con el título "Fabricación del cemento", etc.). En la figura se reproduce el dibujo del horno anexo a la patente de Ransome. Ese horno estaba calentado por gas pues entonces no se conocía la calefacción por carbón. Más tarde se utilizó la calefacción por petróleo hasta que, finalmente, predominó la calefacción por carbón.

Las dimensiones del primer horno rotatorio para cemento eran 1.80 - 2.0 m de diámetro, para una longitud de unos 20 - 25 m con caudales de 30-50 t/24 h.

Como se advierte en la representación de la sección transversal del horno, Ransome aplicó ya ladrillos elevadores del material para conseguir la mejor transmisión del calor entre los gases y el material. Decenios más tarde tales ladrillos elevadores encontraron aplicación renovada en el horno para cemento.

La capacidad de producción de los hornos rotatorios, comparada con la de los hornos verticales, es mayor y aumento considerablemente, especialmente después de la introducción de los sistemas de intercambiadores de calor y de precalcinación, así como del adecuado control y automatización del proceso de piroprocesamiento. Hoy en día existen plantas con una capacidad de producción de 10000 t. clinker/24 h. Además hay que tener en cuenta que todo esto se ha logrado sin disminuir o incluso aumentando la calidad del clinker.

2. OBJECTIVO

Disenar un horno rotatorio de clinker para la fabricacion de cemento con un flujo de 1000 toneladas diarias.

3. JUSTIFICACION

Aplicar los conocimientos previos adquiridos en la carrera a la asignatura de diseno de maquinas, mas precisamente en el diseno de un horno rotatorio.

4. MARCO TEORICO

4.1.DEFINICION

Es un dispositivo en el que, por medio del calor, se transforma una mezcla natural o artificial de cal y arcila en clinker.

Los hornos rotatorios constan de un tubo cilindrico dispuesto con una cierta inclinacion sobre la hrizontal, que en su interior lleva un revestimieno de material refractario. El crudo se introduce por el extremo suerior y el combustible se aplica al otro extremo, el inferior, es decir que estos hornos trabajan a contracorriente. El tubo descansa sobre dos o varias pares de rodillos, segun su longitud. Estos estan dispuestos de tal forma que las lineas que pasan por el eje del horno y los ejes de los rodillos forman con la vertical un angulo de 30 grados, su posicion exacanse determina y se regul segun los aros de rodamiento.

4.2.TIPOS DE HORNO ROTATORIO

Los tipos hornos rotatorios se dividen en los procedimientos empleados para la producción del clinker, (procesamiento mojado, semi-seco y seco) o por la longitud del horno (hornos largos y hornos cortos)

4.2.1. PROCEDIMIENTO HUMEDO

Abarca todos todos los procedimientos en los cuales la carga del horno penetra en la misma forma de suspensión con un contenido de humedad de 30 a 40%. Un horno de procesamiento mojado necesita una zona adicional (zona de deshidratación) para secar el agua de la carga, por la cual, deberá ser considerablemente mas largo y requiere teóricamente mas combustible para poder obtener la misma producción.

Ventajas de un horno de procesamiento mojado:

Uniformidad de la mezcla Menor perdidas en polvo Mejor calidad de materia prima

4.2.2. PROCESAMIENTO SEMI-SECO

También conoció como horno de procesamiento de rejilla, comprende los hornos Polysius y Lepol. Son los hornos mas económicos debido que el consumo de consumo de combustible es reducido.

Es un procedimiento en que la carga seca pulverizada primeramente es granulada en nódulos pequenos mediante una adicion de 10 a 15% de agua.

Ventaja de los hornos de procesamiento semi-seco:

Tamaño uniforme de salida del clinker Consumo de combustible

Inconvenientes:

Producción de nódulos Control del espesor de la carga sobre la rejilla movible

4.2.3. PROCESAMIENTO SECO

En este proceso la carga es inducida en el horno en forma de polvo seco. Un buen numero de diferentes hornos de procesamiento seco so utilizados hoy en dia, la mayoría de estos se encuentran provistos de algunas característica de recuperación de una parte de la cantidad de calor proveniente de los gases que salen del horno, la cual se erderia de otra manera.

Estos pueden ser subdivididos en los siguientes grupos:

Hornos pre calentadores de gases en suspensión Hornos con intercambiadores internos de calor Hornos con unidades de recuperación del calor ara la generación de energía

4.2.4. HORNOS ROTATORIOS LARGOS

Son hornos que tienen que pueden ser alimentados por vía húmeda o por vía seca, con diámetro de cilindro de hasta siete metros, y longitud comprendida entre 32 a 35 veces

el diámetro del cilindro. Su inclinación suelen ser de 3 a 4.5%, con una velocidad de rotación de 1.5 a 2.5 r.p.m., lo que corresponde a una velocidad tangencial de 0.3 a 0.9 m/s. en estos el tiempo de permanencia del material a dentro varia de 3 a 5 horas.

4.2.5. HORNOS ROTATORIOS CORTOS

Son hornos que tienen que pueden ser alimentados por vía semi-seca o por vía seca, con diámetro de cilindro de hasta siete metros, y longitud comprendida entre 51 a 17 veces el diámetro del cilindro. Su inclinación suelen ser de 3 a 4.5%, con una velocidad de rotación de hasta 2.5 r.p.m., en estos el tiempo de permanencia del material a dentro varia de 40 a 60 minutos.

4.3.ZONAS DEL HORNO

El horno tiene distintas cuatro distintas zonas de acuerdo al estado del crudo.

Zona de transición es la parte del horno, que se encuentra entre la zona de calcinación y de sintetizacion. Las temperaturas del material se encuentran entre aproximadamente 950 y 1300oc. esta zona se divide en dos partes:

o Zona de seguridad tiene longitud de 2 veces el diámetro del horno, sus

ladrillos son de buena calidad por las elevadas temperaturas, en general ladrillos ricos en aluminio.

o Zona de transición, parte caliente tiene un largo de 2 a 4 veces el

diámetro, sus ladrillos tiene alta resistencia a elevadas temperaturas. Zona de sintetizacion se caracteriza generalmente por una costra más o

menos estable, donde su largo depende de la forma de cocción, del combustible y de la forma de la llama. Normalmente su largo en sistemas de horno con precalcinacion se partirá de 6 a 8 veces el diámetro, debido a la alta carga. Por las altas temperaturas las reacciones entre las fundentes de clinker y ladrillo y los choques de temperatura existentes, en las zonas de sinterizacion se utilizaran cantidades de magnesita con y sin componentes de cromita.

Zona de preenfriado se caracteriza por choque de temperatura y la influencia de gases sobre el revestimiento refractario. Se utiliza calidad sin cromita.

Zona de salida tiene aproximadamente 1 veces del diámetro del horno. Lo ladrillos son resistentes a la abrasión, con alto contenido de alúmina de 80 a 85%.

4.4. PARTES PRINCIPALES DEL HORNO ROTATORIO

Alimentador tiene sistema de intercambio térmico, por el que se recupera el calor residual evacuado con los gases de combustión salientes y pre-calcinadores que aumentan la eficiencia térmica del horno, disminuyendo el consumo de combustible.

Horno es el cuerpo cilíndrico del horno rotatorio. En este caso el horno es cilíndrico simple sin variación de diámetros y la curva térmica e simple. Las temperaturas en este, operado por el método de la via seca, consta de tres zonas:

o Zona fría, 800 – 1200oC

o Zona intermedia, 1200 – 1400oC

o Zona caliente, 1400 – 1600oC

Cabezal comprende el recinto y los dispositivos que conforman el sistema de combustión.

Enfriador es la parte del horno en el que se enfría el clinker que sale del horno, al mismo tiempo suministra al aire caliente que sirve como aire secundario para el quemador del horno. El clinker es enfriado desde 1300 – 1400oC hasta 80 – 100oC.

4.5. EL PROCESO DE CLINKERIZACION

El primer requerimiento obvio es producir un clinker de buena calidad en la zona de quemado. Un clinker de buena calidad tiene un mínimo de cal libre (0.3 – 0.7%) lo que significa que la cantidad máxima de cal en la carga del horno se ha combinado con sílice, alúmina y hierro durante el proceso de clinkerizacion.

4.6.LOS REFRACTARIOS

El tiempo operacional de los hornos rotativos depende principalmente de la calidad de su revestimiento refractario. Para asegurar la operación del horno por un periodo de tiempo largo, es necesario un refractario de buena calidad, sin importar su precio. Paradas de hornos no planificados, son causadas por refractarios de baja calidad, lo que resulta en pérdidas de producción costosas.

Su función es principalmente la de proteger a la chapa del horno de la influencia de la llama y de los sólidos y gases calientes como también la reducir las pérdidas de calor causadas por radiación y convección.

Para elección del refractario se debe tomar en cuenta algunos factores como por ejemplo la resistencia mecánica, la refractariedad, lz resistencia a los choques térmicos, resistencia a los ataques químicos, espancion térmica o estabilidad de volumen, conductividad térmica, resistencia a la abrasión y la porosidad del material.

5. MEMORIA DE CALCULOS

Los datos obtenidos en este proyecto tienen como base al siguiente dato de diseño.

Producción = 1000 ton/día

1. Capacidad de producción será :

W=producción actual * incremento

Se tiene como dato una producción de : 1000 ton/día

Factor de corrección por perdidas = 1,75

W= 100tndia

∗1dia

24hrs=¿41,667

tnh r

* 1,75 = 72917 Kg

2. Volumen de la carga puede ser calculado a partir de peso especifico, que está dado por la siguiente condición:

γ=WV

De donde obtenemos el volumen con el peso especifico del clinker

γ=¿ 3150 kgm3

VW ¿72,917

tnhr

3150kgm3

∗1000kghr

=¿ 23,148 m3

3. Área de llenado

esta dado por

AW = VW/ L

AW= 23,248m3/ 45 m = 0,514 m2

4. Dimensiones

DIAMETRO INTERNO

Con una longitud de 45m (supuesta) la teoría nos dice que la longitud es de 15 a 17 veces el diámetro y esto nos dará como resultado un diámetro entre 3 – 3.4 m.

Di= 15 * L

Di= 3m

DIAMETRO EXTERNO

Ec = Espesor de la chapa = 26mm = 0.026mE ladrillo = Espesor del ladrillo refractario= 180mm = 0,180m

De=Di+ EC*2 +E ladrillo * 2 = 3 + 0.026*2 + 0.180 *2 De = 3.412 m

5. Área interna Esta dada por:Di= 3m

a= π4

Di2

a= π4

32

a=7,068

GRADO DE LLENADOcon esta área de llenado sabemos que el grado de llenado es :

S= a * 100 S = 7,28 %

6. Tiempo del material dentro del horno

Por teoría sabemos que la velocidad aproximada para nuestro horno es de 2 rpm.L= 45mN= 2 rpmDi= 3mP= 3 % (ANEXOS)

Φ= 0,19∗LN∗Di∗P

Φ= 0,19∗452∗3∗0.03

Φ=47.5min

7. Calculo del centroide del segmento circular del material

Tenemos :

AW= 0,514 m2

r= 1.5 m

sabemos que el area esta dada por:

Aw= r2/2 *(π180

∗λ−senλ )

Despejando obtenemos λ= 85,05

Este valor nos permite volver a verificar nuestro grado de llenado.

S =2∗r∗sen λ

2

S =2∗1.5∗sen 85.05

2

S = 1.99 m

h =2∗r∗¿sen2 ( λ4)

h =2∗1.5∗¿sen2 ( 85.054

)

h =0 .38 m

L =π∗r∗¿ ( λ180

)

L =π∗1.5∗¿ ( 83.05180

)

L = 2.17 m

Con estos datos ya podemos obtener el centroide.

Yo= S3

12∗Aw

Yo= 1.993

12∗0.514= 1.2776 m

8. Peso de las chapas

Usaremos dos chapas con espesor distinto La chapa 1 estara en una longitud de 37,5 metros ya que en lo restante estará con una chapa de mayor espesor por ser en las partes de los apoyos .

Chapa 1

VOLUMEN

ʆCHAPA1=7850 kg/m3

L= 37.5 mDe= 3.412 mDi=3.36 m

VCHAPA1=π4

(De2 – Di 2)*L

VCHAPA1=π4

(3.4122 – 3.36 2)*37.5

VCHAPA1= 10,371 m3

PESOPCHAPA1= ʆCHAPA1* VCHAPA1

PCHAPA1= 7850 kg/m3 * 10,371 m3

PCHAPA1= 81416.25 kg

Chapa 2

VOLUMEN ʆCHAPA 2=7850 kg/m3

L= 2.5 mDe= 3.464 mDi=3.36 m

VCHAPA2=π4

(De2 – Di 2)*L

VCHAPA2=π4

(3.4642 – 3.36 2)*2.5

VCHAPA2= 1.39 m3

PESOP2= ʆCHAPA2* VCHAPA2

P2= 7850 kg/m3 * 1.39 m3

P2= 10938.85 Kg

El peso lo multiplicamos por 3 ya que esta chapa se encuentra en los tres apoyos.PCHAPA2 = P2 * 3

PCHAPA2=32816,56 Kg9. Peso corona

Para realizar este cálculo consideramos el volumen de la corona como una pieza solida y dividimos en 2 para llegar a un valor aproximado y asi dejamos de lado la luz entre el horno y la corona.

Volúmenes

L= 0.32 m ʆ= 7850 kg/m3

Volumen 1P2= 7850 kg/m3

De= 4.849 m

Di=3.412 m

V1=π4

(De2 – Di 2)*L

V1=π4

(4.8492 – 3.4122)*0.32

V1= 2.98 m3

PESOP1= ʆ * V1

P1= 7850 kg/m3 * 2.98 m3

P1= 11710.32 Kg

Volumen 2 L= 0.32 mDe= 4.966 mDi=4.849 m

V2=π4

(De2 – Di 2)*L

V2=π4

(4.9662 – 4.8492)*0.32

V2= 0.29 m3

PESOP2= ʆ2* V2

P2= 7850 kg/m3 * 0.29 m3

P2= 2265.61 Kg

Peso total : P1 + P2

PTCORONA = 13975.93 Kg

10.Peso rodadura

L= 0.44 m

De rodadura= 4.214 m

Di rodadura=3.554 m

δ = 7850 kg/m3

V=π4

(De2 – Di 2)*L

V=π4

(4.214 2 –3.554 2)*0.44

V=1.77 m3

PESOP= δ * V

P= 7850 kg/m3 * 1.77 m3

P= 13908.02 Kg

PT RODADURA = P*3

PT RODADURA = 41724.06Kg

11.peso ladrillos

perímetro que ocupara el ladrillo será:

PERIMETRO = π * D = π * 3.36PERIMETRO =10.55

Numero de ladrillos ( E1 )

a=0. 105 m

b=0.095m

h=0.180m

L=0.198 m

E1=Pa=10 .550 .105

=100 .53≅ 101 ladrillos

Area transversal de los ladrillos refractariosDe=3.36 m Di=3 m

Atransversal = π4

(De2 – Di2)

Atransversal = 1,798 m2

volumen de los ladrillos

L=45V= Atransversal * LV= 1.798 * 45V=80.921 m3

PESO DEL LADRILLO REFRACTARIO POR ZONAS

Zona calidadlong lineal

metro lineal (m)

area (m2)

vol. (m3)

densidad (Kg/m3)

peso (Kg)

salida kronex 85 1 1 1.798 1.80 2900 5214.2transicion inferior almag 85 2D 6.72 1.798 12.08 3000 36247.7

sinterizacion magpure 93

3D 10.08 1.798 18.12 3000 54371.5

transicion superior

almag 80 2D 6.72 1.798 12.08 3050 36851.8

Seguridad kronex 70 2D 6.72 1.798 12.08 2750 33227.0

Precalentamientorefratherm 150

RESTO 12.76 1.798 22.94 1700 39002.2

Entrada chamota 1 1 1.798 1.80 1700 3056.6

              207932.8

Wladrillo= 207932.8 Kg

12.TABLA GENERAL DE CARGAS

CARGAS PESO KgViva 72917chapa 1 81416.25chapa 2 32816.56corona 13975.93Rodadura 41724.06Ladrillos 207932.8TOTAL 450782.6

13.VELOCIDADES

MOTOR DE COMBUSTION INTERNA

n1= 300 rpmi1=5i2=63i3=7.6667

i= n1ncorona

ncorona= 3005∗63∗7.6667

ncorona=0.124 rpm

POTENCIA MOTOR DE ARRNQUE SECUNDARIO

N=n (18.85∗y∗senβ∗w+0.1925∗D∗W+0.33∗W )

100000

Yo= 1.2776 m

n= 0.124 rpm

β= 20

w= 72917 kg = 160754,47 lb

W= 450782,6 kg = 993805.53 lb

D = 4.214 =13,829 pie

Reemplazando:

N=0.124∗(18.85∗4.186∗sen20∗160754.47+0.1925∗13.829∗993805+0.33∗993805 )

100000

N = 9.07 hp

Se elige el de 10 hp.

MOTOR ELECTRICO

n1= 1170 rpmi2=63i3=7.6667

i= n1ncorona

ncorona= 117063∗7.6667

ncorona=2,422rpm

POTENCIA MOTOR ELECTRICO - PRINCIPAL

N=n (18.85∗y∗senβ∗w+0.1925∗D∗W+0.33∗W )

100000

Yo= 1.2776 m

n= 2,422 rpm

β= 20

w= 72917 kg = 160754,47 lb

W= 450782,6 kg = 993805.53 lb

D = 4.214 =13,829 pie

Reemplazando:

N=2.422∗(18.85∗4.186∗sen20∗160754.47+0.1925∗13.829∗993805+0.33∗993805 )

100000

N = 177.11 hp

Se considera un rendimiento mecánico del 99%

N 1= Nn

=177.110.99

=178.9hp

Factor de corrección por la altura de Cochabamba en relación al nivel de mar

5% por cada 1000 metros, con un total de 12,25%.

N 2=N 1∗0.1225=178.9∗0.1225=21.92hp

Por fin la potencia total del motor será:

N 1+N 2=178.9+21.92=200.82hp

Tipo Cerado

Tamaño 1482 x 610

Marca WEG

Armazón 355S/M

Peso 1453

Cos Ø 0,80

potencia 160 KW

14.CALCULO PINON - CORONA

Deci

=De pinion

Pd=π∗M

N=DeM

−2

De=Dp+2M

A UNA VELOCIDAD DEL HORNO DE 0,124 rpm

Corona

De2= 5022mm

Dp2=4968 mm

N2= 184

Pinon

De1= 702mm

Dp1=648mm

N2= 24

PASO DIAMETRAL

P= NDp

= 184496825 .4

=0 .9407

ESFUERZOS DEL PIÑÓN Y DE LA CORONA DEL MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

ECUACIÓN DE LEWIS

σt=

wt∗PdF∗ j

∗ka∗Ks∗Km∗Kb

Kv

Wt = fuerza tangencial = 47135.433

Pd = paso diametral = 0.9407

F = ancho de cara = 12.598 plg

J =factor de geometría = 0.367

Kj = factor de tamaño = 1.513

Ka = factor de aplicación = 1.75

Km = factor de distribución = 1.63

Kb = factor de espesor corona = 1

Kv factor de dinámica = 0.952

σt=

47135.433∗0.940712.598∗0.367

∗1.75∗1.531∗163∗1

0.952=43994.14

lbplg

=3093.125kg

m2

ESFUERZO CORONA

σtcorona = σtpinon∗ j1

j2=3093.125∗0.367

0.44=36695.112 lb

plg 2

CALCULO ESFUERZO HERTZ

wt = 47135.433

ca = 1.75

cs = 1.531

cm = 1.63

dp1 = 25.51pulg

f = 12.598 plg

I = 7.6667

Cv = 0.952

E1 = 30*106 psi

E2 = 30*106 psi

V1 = 0.3

V2 = 0.3

σ c=√wt∗ca∗cs∗cmf∗dp∗i∗cv=11088.589 kg

cm2

ESFUERZOS DEL PIÑÓN Y DE LA CORONA DEL MOTOR ELECTRICO

ECUACIÓN DE LEWIS

σt=

wt∗PdF∗ j

∗ka∗Ks∗Km∗Kb

Kv

Wt = fuerza tangencial = 47605.492

Pd = paso diametral = 0.9407

F = ancho de cara = 12.598 plg

J =factor de geometría = 0.367

Ks = factor de tamaño = 1.513

Ka = factor de aplicación = 1.75

Km = factor de distribución = 1.63

Kb = factor de espesor corona = 1

Kv factor de dinámica = 0.818

σt=

47135.433∗0.940712.598∗0.367

∗1.75∗1.531∗1.63∗1

0.818=51711.612

lbplg

=3635.393kg

m2

ESFUERZO CORONA

σt corona = σtpinon∗ j1

j2=51711.621∗0.367

0.44=43132.185 lb

plg2=3301.809 kg

cm2

CALCULO ESFUERZO HERTZ

wt = 47605.492

ca = 1.75

cs = 1.531

cm = 1.63

dp1 = 25.51pulg

f = 12.598 plg

I = 7.6667

Cv = 0.818

E1 = 30*106 psi

E2 = 30*106 psi

V1 = 0.3

V2 = 0.3

σ c=√wt∗ca∗cs∗cmf∗dp∗i∗cv=12017.532 kg

cm 2

15. ELECCIÓN DEL MATERIAL

Esfuerzos a baja revolución

σtp = 43994.14 psi __ 265 HB grado 2

σtc = 36695.11 psi __ 205 HB grado 2

σc = 11088.59 psi __ 365 HB grado 2

Esfuerzos a alta revolución

σtp = 51711.612 psi __ 350 HB grado 2

σtc = 43132.185 psi __ 255 HB grado 2

σc = 170943.24 psi __ 400 HB grado 2

DIMENSIONAMIENTO RODILLO – ANCHO – DIÁMETRO

Pr=√ 0.35∗PB∗D

∗2∗E1∗E2

E1+E2

En donde:

D = diámetro de rueda = 120 cm

B = ancho de carril

P = reacciones de la rueda = 164135.022 Kg

E1 y E2 = modulo de elasticidad = 2.1*106

P=4484 Kgcm2

Padm=11000 Kgcm2

Para un factor de seguridad de 2

Padm=110002

=5500 Kgcm2

5500>4484

El material cumple con las especificaciones.

CALCULO DEL EJE DEL RODILLO

La presión superficial entre los cojinetes del rodillo

P= FL∗D

≤Padm

En donde:

L = longitud de cañón = 50 cm

D = diámetro de eje = 35 cm

F = fuerza máxima = 164135.022 Kg

P=93.791 Kgcm 2

Padm=254 Kgcm2

Con un factor de seguridad de 2

Padm=2542

=127 Kgcm2

P=93.791≤127

El material a estas dimensiones cumple con estas especificaciones

FLEXION LONGITUDINAL EN EL EJE

i= DaroD rodillo

=42141200

=3.512

VELOCIDAD DEL RODILLO

i= nrodinhorno

nrodillo=3.512∗2.422=8.51

MOMENTO TORSOR DEL HORNO DEBIDO A LA FRICCIÓN

N1=n (18.85∗y0 sen β∗ω)

100000=2.422∗(18.85∗4.186∗sen20∗160417.4 )

100000

N1=104.855Hp=78190.13W

nrad=2.422

revmin

∗2π

1∗1min

60 s=0.254

rads

Mt1=78190.130.254

=307835.157 [Nm ]=31379.73 [ Kgm ]

Por unidad de longitud será:

m1=Mt1l

=31379.7345

=697.327

MOMENTO TORSOR EN LOS POLINES

N2=n∗0.1925∗D∗W

100000=2.422∗0.1925∗13.825∗993805.52

100000

N2=64.058Hp=47767.837W

Mt2=47767.8370.254

=188062.31 [ Nm ]=19170.47 [ Kgm ]

Por cada polin o apoyo será:

mp=Mt23

=19170.473

=6390.16kgm

MOMENTO TORSOR TOTAL

N3=n (18.85∗y0 sen β∗ω)+0.1925∗D∗W

100000

N3=2.422∗(18.85∗4.186∗sen20∗160417.4 )+0.1925∗13.825∗993805.52

100000

N2=168.912Hp=125957.959W

Mt3=125957.9590.254

=495897.474 [Nm ]=50550.2 [Kgm ]

EL MOMENTO TORSOR DE LOS RODILLOS

i=Mt3n

=50550.28.51

=5940.1Kg·m

MOMENTO FLECTOR DEL EJE

Mf=164135.022∗0.25=41033.76Kg ·cm

α o=σadm

173∗τadm= 8001.73∗650

=0.71

α o∗Mt

2∗Mf=0.71∗5940102∗41033.76

=5.14

Para este valor X4 = 8.8 (elementos de máquinas de fratschner)

d=2.16∗ 3√ x4∗Mfσadm

=2.16∗3√ 8.8∗41033.76800=16.57 cm

El diámetro del eje será de 35 cm.

MATERIAL PARA EL COJINETE

F = 164135.0121 Kg = 1610164.47 N

i= DaroD rodillo

=42141200

=3.512

nrod=2.422∗3.512=8.505

LD

=500350

=1.428

0.5<L /D<2

0.5<1.428<2

P= FA

=1610164.470.5∗0.35

=9200.94 KPa

v=π∗D∗n60

=π∗0.35∗8.50560

=0.156 ms

Pv=P∗v=9200.94∗0.156=1434.08 Kwm2

El cojinete será de bronce SAE CA932, 160-210 HB.

OTROS MATERIALES

El acero de la chapa es el SAE-1010 su punto de fluencia será:

σ e=26000 psi

Coeficiente de seguridad es 3

σ e=260003

=1827.9283

=609.327 Kg

cm2

APOYO # 1Por cálculos previos tenemos la siguiente desigualdad:

σ p1<σe

507.1<609.327Apoyo # 2

σ p2<σe

432.752<609.327Apoyo # 3

σ p3.<σe

328.334<609.327

Cumpliendo esto el material en la zona de los apoyos y de la corona será SAE-1010

PARTE MATERIAL ABSERVACIONES

Chapa SAE 1010Chapa de apoyos SAE 1010Rodillo SAE 1045 ST52Polines SAE 1010 ST32CoronaPiñónEje SAE 1045Cojinete Bronce SAE CA923 83% Cu, 7% Sn, 7% Pb, 3% Zn