trituradora de huesos

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Ciudad Guayana, martes 22 de mayo de 2012 Universidad Nacional Experimental Politécnica “Antonio José de Sucre” Vicerrectorado Puerto Ordaz Departamento de Ingeniería Mecánica Sección de Diseño Mecánico Alumno: Arquímedes López CI: 20.079.495 Proyecto de diseño mecánico Molino triturador de huesos #11 Sistema de producción

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Page 1: Trituradora de Huesos

Ciudad Guayana, martes 22 de mayo de 2012

Universidad Nacional Experimental Politécnica

“Antonio José de Sucre”

Vicerrectorado Puerto Ordaz

Departamento de Ingeniería Mecánica

Sección de Diseño Mecánico

Alumno:

Arquímedes López

CI: 20.079.495

Proyecto de diseño

mecánico Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Page 2: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

SUBSISTEMA DE PRODUCCIÓN

Características generales de la máquina:

La máquina está constituida por dos subsistemas, el subsistema de conversión y el

subsistema de producción. El primer subsistema está constituido por una caja

reductora de dos velocidades; dos acoples, uno que une al motor eléctrico con la

caja y el otro que une al subsistema de conversión con el de producción.

El subsistema de producción está constituido por un sistema de engranajes, cuya

relación de transmisión es 1, y permiten el movimiento de rotación en los ejes

trituradores con un sentido inverso de giro el uno del otro. Los ejes trituradores se

desglosan en el eje (o rodillo), las cuchillas rotativas con garras, las arandelas

separadoras de cuchillas. Otros componentes del sistema de producción son:

peines separadores resortes, discos de ajuste con tornillos de fijación,

rodamientos, tolvas (de carga y de descarga), carcasa y mesa soporte. Algunos de

ellos están representados en la siguiente figura.

Page 3: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Cuchillas rotativascon garras

Arandelasseparadoras decuchillas

Disco de ajuste con tornillo defijación

Figura 1. Elementos de eje triturador

La máquina funciona de la siguiente manera: El hueso es pre-triturado y traído

con un espesor de (25,4 mm), es introducido en la tolva de carga la cual la lleva

a las cuchillas del molino triturador y saldrá como una partícula de espesor

máximo, de 5 mm. Esto quiere decir que la razón de reducción es

aproximadamente 5. Por esto se considerará una holgura de 5 mm entre cuchillas

entre lazadas de ambos ejes.

Para hacer el cálculo de las velocidades de trabajo, primero tenemos que definir

algunos parámetros geométricos que después más adelante serán comprobados

mediante estudios resistivos. Entre estos parámetros están:

Radio exterior de cuchillas rotativas: 215 mm

Diámetro exterior de arandelas separadoras de cuchillas: 300 mm

Page 4: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Con estos dos parámetros podemos obtener la distancia entre centros (C), el cual está

dado por:

La capacidad (Q) para la que se diseñara la máquina será de 350 kg/h y 250 kg/h

para dos velocidades de operación, una para cada capacidad, respectivamente.

El molino triturador constará de dos ejes que tendrán incorporados, cada uno. 8

cuchillas rotativas de 4 cm de espesor c/u y 7 arandelas separadoras de cuchillas de 5

cm de espesor c/u.

Figura 2. Esquema de ejes trituradores entrelazados

Page 5: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

La longitud de los rodillos (L) será:

( ) ( ) ( ) ( )

La densidad de los huesos es de (Pág. 705 Ref. 1)

Conocida la densidad se puede saber cuál es la capacidad en razón del volumen por el

tiempo.

Capacidad máxima:

Capacidad mínima:

La capacidad en sera:

Capacidad máxima:

Capacidad mínima:

Page 6: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Área 5.05 cm2

Figura 3. Área de hueso sometida a corte

El volumen de entre cada cuchilla es

A = 5,05 ; e =

Para conocer el volumen total se estimará que sólo actuarán sólo 10 cuchillas. Por lo tanto el

volumen total vendrá dado de la siguiente manera:

Page 7: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

La masa será

Se considera esta masa como la triturada por el molino por cada revolución. Con dicho dato se

conocerá a que numero de revoluciones debe girar los rodillos para garantizar la capacidad

máxima y mínima, respectivamente.

Capacidad máxima:

Capacidad mínima:

Page 8: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Fuerza producida por la cuchilla.

Para comenzar con estos cálculos tenemos que saber algunas características

mecánicas del hueso (fresco), como:

Compresión:

Tracción:

Page 9: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Tabla 1. Propiedades de tracción y compresión de materiales biológicos (Ref. 2)

Hay que tener en cuenta que el hueso utilizado para moler no es hueso fresco sino

seco. La diferencia entre ellos es que el hueso fresco soporta 2,3 veces más esfuerzo

que el seco (Ref. 4).

La teoría del esfuerzo cortante máximo se define como se produce la fluencia cuando

se produce cuando la tensión cortante alcanza el valor del esfuerzo cortante máximo.

El esfuerzo cortante máximo se define como el correspondiente a la fluencia del

material en el ensayo de tracción:

El esfuerzo de fluencia en este caso coincide con el esfuerzo último.

Page 10: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Teniendo en cuenta que trabajamos con huesos secos, tenemos:

Conociendo el esfuerzo cortante máximo y el área transversal del hueso, la cual es de

(figura 3), se puede hallar la fuerza necesaria para producir el corte.

( ) ( ) ( )

Figura 4. Esquema de fuerzas cortantes que actúan en el hueso.

Page 11: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Para el corte del hueso se requiere de una fuerza mínima . Para

asegurar que ocurra el corte se multiplicará esta carga P por un factor de seguridad

1,5. Entonces la carga que se estudiará será:

Fuerza ejercida en el eje.

En cada cuchilla estará actuando una fuerza de reacción de la siguiente manera:

P

W

Figura 5. Cuchilla con fuerza aplicada

Page 12: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

El sistema de la figura anterior se puede reemplazar por un sistema fuerza-par en el centro de la

cuchilla (eje).

P

W

M

Figura 6. Cuchilla con un par y fuerza aplicada en el centro.

Donde,

( )( )

La cuchilla debe ser un material muy duro, muchísimo más que el hueso, para

garantizar q no se vaya a romper. La dureza del hueso es de 4 en la escala de Mohs

(Ref. 5), lo cual equivale a 189 HB. Con este requisito se selecciona el material AISI

4320 SOQT 300. (Apéndice 5, Ref. 3) Sus propiedades son las siguientes:

Page 13: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Para calcular el peso de cada cuchilla se considerara ésta como un disco (así como en

la figura 6) de diámetro 46 cm. El volumen de dicho disco vendrá dado de la siguiente

manera:

( ) ( )

El peso estará expresado de la siguiente manera:

( ) (

) (

) (

)

Este valor del peso de la cuchilla no va a ser el verdadero, pues se está considerando

como un disco completo y no con un agujero dentro (del diámetro del eje) como es en

realidad; esto es así porque aún no se conoce el diámetro del eje.

Page 14: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Diseño de Engranajes

En cada cuchilla está actuando un momento M, previamente establecido, por lo que

par total en el eje será la suma de todos los momentos en las cuchillas. En el cada eje

hay 8 cuchillas, pero se asumirá que sólo trabajan 4 a la vez.

( )

Los ejes giran a una velocidad de 16 rpm en la etapa rápida y 12 rpm en la etapa

lenta. Con los valores del momento total y velocidad de giro se puede calcular la

potencia disipada por cada eje.

Las potencias para cada etapa serán:

Etapa rápida:

( ) ( ) (

)

Etapa lenta:

( ) ( ) (

)

Page 15: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Considerando una fuente de potencia uniforme y la máquina impulsada con choque

pesado se tiene que el factor de sobrecarga sugerido (tabla 9-5, pág. 389,

Ref. 3)

La P seleccionada será la de la etapa rápida por ser ésta la mayor y así asegurar el

desempeño del la máquina para ambas velocidades

( )

Con esta potencia y el número de revoluciones (de la etapa rápida) se obtiene un paso

diametral tentativo (fig. 9-27, pág. 409, Ref. 3)

Se asume un diámetro primitivo, muy parecido al diámetro de las cuchillas del

molino triturador.

La relación de transmisión entre engranajes será igual a 1, por lo que los diámetros

primitivos de engrane y piñón serán iguales

Como consecuencia de esto, también los números de dientes serán igual para el

engrane y piñón

La distancia entre centros C ya es conocida

Page 16: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Figura 7. Distancia entre centros de los ejes

( )

Ec. 8-18 (Ref. 3)

Como el número de dientes tiene que ser entero, tenemos

Page 17: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Recalculando la distancia entre centro

Debido a que cambio la distancia entre centro (disminuyo 2 mm), la distancia entre

cuchilla y arandela también, provocando que la partícula ahora salga del molino

triturador de 7 mm y no de 5 mm como se había planteado al principio. Para reajustar

el espesor de partículas es necesario cambiar el diámetro de las arandelas

separadoras de cuchillas.

Diámetro exterior de arandelas separadoras de cuchillas: 298 mm

Page 18: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Figura 8. Distancia entre centros, corregida y diámetro de arandela separadora

Diámetro primitivo, D:

Ec.8.6 (Ref.3)

( )

Velocidad de línea de paso,

Page 19: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( )( )

Carga transmitida,

Ec.9-7 en SI (Ref. 3)

( )

Ancho de cara del piñón y engrane:

( )

( )

( )

Elección del material:

Se elige el acero como material para la fabricación de los engranajes. En la tabla 9-9

(Ref. 3) encontramos el coeficiente elástico,

Page 20: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Número de calidad,

De la tabla 9-2 (Ref. 3) se tiene que para una velocidad de línea de paso de 0-4 m/s el

número de calidad está entre 6 y 8. Se elegirá

Factor dinámico,

De la figura 9-21 (Ref. 3) para y

( √

)

Donde,

( )

( )

Factor de geometría para flexión, J:

Se especifica un diente de 20º

De la figura 9-17 (Ref. 3)

Page 21: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Factor de geometría para picadura, I:

De la figura 9-23 (Ref. 3)

Factor de distribución de carga,

: Factor de proporción del piñón

: Factor de alineamiento de engranado

De la figura 9-18 (Ref. 3)

F: Ancho de cara

De la figura 9-19 (Ref. 3)

Factor de tamaño,

De la tabla 9-6 (Ref. 3) con

Page 22: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Factor de espesor de borde,

De la figura 9-20 (Ref. 3)

Factor de servicio:

Factor de relación de dureza:

Factor de confiabilidad,

Para 0,90 falla en 100 se elige

De la tabla 9-8 (Ref. 3)

Número de ciclos para el piñón y el engrane:

( )( )( )( ) Ec.9-18 (Ref. 3)

De la tabla 9-7 (Ref. 3)

q: número de aplicaciones de la carga por revolución

Page 23: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( )( )( )( )

Factor de resistencia flexionante por ciclo de esfuerzo,

De la figura 9-22 (Ref. 3)

Factor de resistencia a la picadura por ciclo de esfuerzo,

De la figura 9-24 (Ref. 3)

Esfuerzo flexionante para el pión y el engrane,

Ec.9-15 (Ref. 3)

( )( )( )( )( )( )( )( )

Page 24: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Ajuste de los esfuerzos flexionantes:

( )

( )( )

Esfuerzo de contacto para el piñón y el engrane:

Ec. 9-15 (Ref. 3)

√( )( )( )( )( )

( )( )( )

Ajuste de los esfuerzos de contacto:

( )

Ec. 9-27 (Ref. 3)

( )

Page 25: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Según la tabla 9-3 (Ref. 3), la dureza superficial es de 58 a 64 HRC, templado, grado 2.

La selección de material se hace de la figura A4-6 (Ref. 3)

AISI 6150 con tratamiento térmico, templado en aceite y revenido

HRC 59, tal como se templó

Elongación 7%

Page 26: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Cálculos geométricos:

De la tabla 8-4 (Ref. 3)

( )

( )

( )

( )

Diámetro de exterior, Ec. 8-9 (Ref. 3)

( )

Diámetro de raíz, Ec. 8-12 (Ref. 3)

Page 27: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( )

Altura total, Ec. 8-13 (Ref. 3)

Profundidad de trabajo, Ec. 8-14 (Ref. 3)

( )

Espesor del diente, t: Ec. 8-16 (Ref. 3)

( )

Ángulo de presión,

Diámetro del círculo base, Ec. 8-20 (Ref. 3)

( )

( )

Page 28: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Relación de contacto, Pág. 317 (Ref. 3)

√(

)

(

)

√(

)

(

)

( )

( )

√(

)

(

)

( )

( )

√(

)

(

)

( )

( )

La relación de contacto Tiene que tener un valor mínimo recomendado de 1,2.

Nuestro valor obtenido es mucho mayor que éste.

Lubricación de los engranajes:

El tipo de lubricación y la viscosidad cinemática del aceite se define en función de la

velocidad de línea de paso (velocidad periférica).

De la tabla 129 (Ref. 6) se obtiene que:

La viscosidad cinemática podría ser desde 145 hasta 290

El tipo de lubricación será manual

Page 29: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Diseño de ejes

Para el eje se usará siguiente material cuyas propiedades mecánicas se obtienen del

apéndice 3 (Ref. 3):

AISI 1340 OQT 400

El límite de fatiga será:

( )

Considerando un acabado superficial pulido esmerilado, por lo que se obtiene un

factor de corrección de 90%. (Pág. 214 Ref. 7)

Por los momentos se desconoce el tamaño del eje se puede considerar; por lo que el

valor del factor de tamaño se estimará como 0.70. (Figura 5-9 Ref. 3)

Se toma un factor de confiabilidad, (Tabla 5-1 Ref. 3)

Page 30: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( )

Se asume un factor de seguridad por tratarse de de elementos de máquina

bajo carga dinámica con incertidumbre acerca de la carga, propiedad de los

materiales análisis de esfuerzos o el ambiente (pág. 185, Ref. 3)

Cálculo de pesos en el eje:

Peso de engranaje:

Para calcular el peso del engranaje se va a considera como un disco macizo. El

volumen de un disco macizo viene dado por la siguiente expresión:

Donde D es el diámetro primitivo del engranaje y h el espesor de cara.

Entonces

( )

(

)

Page 31: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

La densidad del acero es

El peso del engranaje vendrá dado por:

(7850)(0,01155)(9,8)

Peso de cuchillas:

Calculado previamente.

Peso de arandelas separadoras:

El material utilizado para su fabricación será el mismo usado para las cuchillas,

AISI 17-7 PH Barra. Su densidad es:

Para calcular el peso de cada cuchilla se considerara ésta como un disco (así

como en la figura) de diámetro 46 cm. El volumen de dicho disco vendrá dado

de la siguiente manera:

Page 32: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( ) ( )

El peso estará expresado de la siguiente manera:

( ) (

) (

) (

)

Peso de Disco de ajuste:

El espesor de estos discos será de 10 cm y el diámetro de 46 cm. El material

utilizado para su fabricación será AISI 17-7 PH Barra.

( ) ( )

Page 33: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( ) (

) (

) (

)

Distribución del eje:

1 2 3 4

1'

2'5

Figura 9. Longitudes propuestas del Eje 1

1. Sección de rodamientos

2. Sección de discos de ajuste con tornillos de fijación

3. Sección de alojamiento de cuchillas y arandelas

4. Sección donde se coloca el engranaje

Page 34: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

5. Sección para la colocación del acople con la caja reductora.

El eje de la figura anterior se llamará “eje 1” y será el eje que está acoplado a la caja

reductora, el otro se llamará “eje 2”. La diferencia entre ellos es que el primero tiene

una extensión para el acople con la caja reductora; todo lo demás es igual.

Las cuchillas y arandelas se fijarán mediante el uso de una sola chavetera larga

La distribución de las fuerzas actuantes en el eje será la siguiente:

WD

WC

WA

P

P

P

P

AB

CD

EF

GH

IJ

KL

MN

Ñ

OQ

R

S

T

AY

AZ

TZ

TY

Z

X

Y

SY

SZ

M

M

M

M

MC/2

MC

Giro

WD

WC

WA

WC

WA

WC

WA

WC

WA

WC

WA

WC

WA

WC

Figura 10. Disposición de fuerzas en el Eje 1 (DCL en isometría)

Page 35: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Donde:

El momento torsor T ( ), actuante en el eje será el calculado anteriormente.

Page 36: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Cálculo de fuerza en el engranaje:

SY

SZ

MC

SZ

SY

MC/2

Figura 11. Fuerzas en engranaje

( )( )( )

Page 37: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

( )

Plano vertical (XY):

WD WC WA WC WA WC WA WC WA WC WA WC WA WC WA WC WD

AY SY TY

X

Y

A B C D E F G H I J K L M N Ñ O Q R S T

Figura 12. Diagrama de cuerpo libre de plano vertical

Page 38: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

V(X) [ N ]

6974,747

X [ mm ]

-5344,253

A B C D E F G H I JK L M N Ñ O Q R S T

Figura 13. Diagrama de fuerza cortante (plano vertical)

Page 39: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

A B C D E F G H I J K L M N Ñ O Q R S T

M(X) [ N.m ] 3120,611

Figura 14. Diagrama de momento flector (plano vertical)

Page 40: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Plano horizontal (XZ):

A C G K Ñ S T

P

SZ TZAZ

X

Z

P P P

Figura 15. Diagrama de cuerpo libre de plano horizontal

∑ ( )

∑ ( )

Page 41: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

X

Z

A C G K

Ñ S T

V(X) [ N ]

47859,79

-29476,21

Figura 16. Diagrama de fuerza cortante (plano horizontal)

Page 42: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

X

Z

A C G K Ñ ST

M(X) [ N.m ]20422,379

Figura 17.Diagrama de momento flector (plano horizontal)

Page 43: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

1. Punto A

En el punto A se encuentra un cojinete que soporta una carga radial. El

momento flector en este punto es cero; en este espacio el momento torsor

también será igual a cero, ya que ha sido entregado en su totalidad a las

cuchillas rotativas del eje. Sin embargo si hay fuerza de corte, y ésta es igual a

la reacción en el rodamiento

√( ) ( )

El diámetro en el punto A se hallará mediante la ecuación 12-16 (Ref. 3)

√ ( )

Donde es un factor de concentración de esfuerzos. Para este caso

por tener u chaflán agudo a la derecha de el punto A (pág. 542 Ref. 3)

√ ( )( ) ⁄

Page 44: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

2. Punto B

En el punto B se encuentra un disco de ajuste. No hay momento torsor

actuando en este punto, mas sí hay momento flector. A la derecha se encuentra

un chaflán agudo, por lo tanto

Para hallar el diámetro mínimo del eje en el punto B se usara la ecuación 12-

24 (Ref. 3)

[

√(

)

(

)

]

Como el momento torsor en B es cero

[

]

El momento flector en B vendrá dado por:

√( ) ( )

√( ) ( )

[ ( )

( )( )

]

Page 45: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

3. Punto C-Q

Desde el punto C hasta el Q se encuentran todas las cuchillas rotativas y

arandelas de separación. Tiene un chavetero largo en toda esta sección. El par

torsor será . por tener chavetero de perfil

√( ) ( )

√( ) ( )

[

√(

)

(

)

]

[ ( )

√(

( )

)

(

)

]

Page 46: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

4. Punto R

En el punto R se encuentra un disco de ajuste. A la izquierda de el punto hay

un chaflán agudo ( ), en él actúan el par torsor T y un momento flector

√( ) ( )

√( ) ( )

[

√(

)

(

)

]

[ ( )

√(

( )

)

(

)

]

Page 47: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

5. Punto S

En este punto irá alojado un engranaje de dientes rectos. A la izquierda tiene

un chaflán bien redondeado( ), y un chavetero de perfil para unir el

engranaje al eje ,00

√( ) ( )

√( ) ( )

[

√(

)

(

)

]

[ ( )

√(

( )( )

)

(

)

]

Page 48: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

6. Punto T

En el punto T se encuentra un cojinete. En éste actúa un par torsor

( ). El momento flector es igual a cero

[

]

[ ( )

( )

]

Con la tabla 14-3 (Ref. 3) se pueden estipular diámetros con el barreno de distintos

cojinetes de rodamiento.

Diámetro

mínimo

Diámetro

estipulado

90

130

130

110

Page 49: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Chavetas y chaveteros

Chaveta larga para cuchillas

Se elige colocar una chaveta plana de cuña

Figura 18. Chaveta plana de cuña

Como material para la cuña debe ser menos resistente que el del eje y el de las

cuchillas y arandelas. Se seleccionará el AISI 1015 SWOQT 350 (Apéndice 5, Ref. 3).

Algunas de las propiedades mecánicas del material son:

De la tabla 11-11 (Ref. 3) se escoge el ancho (W) y la altura (H) para un diámetro del

eje de 190 mm

Page 50: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Ecuación 11-15 (Ref. 3)

Por trabajar la máquina con carga de severa (cap. 10, Ref. 8)

( )( )

( )( )( )

La longitud real de la chaveta es el cálculo anterior demostró que la

chaveta si resiste

En resumen:

Material: AISI 1015

Ancho: 50,8 mm

Altura: 38,1

Longitud: 1720

Page 51: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Chaveta para engranaje:

Se seleccionará el AISI 4320 DOQT 450 (Apéndice 5, Ref. 3)

De la tabla 11-11 (Ref. 3) se escoge el ancho (W) y la altura (H) para un diámetro del

eje de 110 mm

El diámetro donde se encuentra el engranaje es de 110 mm

( )( )

( )( )( )

El ancho de cara del engranaje es 108 mm, entonces la longitud es aceptable y se

puede aproximar a 95 mm. En resumen:

Material: AISI 4320

Ancho:

Altura:

Longitud: 95

Page 52: Trituradora de Huesos

Proyecto de diseño mecánico

Molino triturador de huesos #11

Sistema de producción

Diseño y selección de cojinetes

1. Punto T

En el punto T se colocar un cojinete de superficie plana (chumacera) con

lubricación límite, que estará anclado a la mesa soporte. Se supondrá que la

máquina estará trabajando en la etapa rápida, La carga radial es

la siguiente:

√( ) ( )

El diámetro mínimo nominal del muñón es de 85 mm

Se selecciona un diámetro tentativo

Se prueba con ⁄ Entonces,

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Sistema de producción

Presión en el cojinete:

( )( )⁄

(

)

Velocidad en el muñón:

( )( )

Factor :

Este factor es una medida de la capacidad de material en el cojinete para

tomar la energía de fricción que se genera

( )( )

Valor de diseño para ( )

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Sistema de producción

De acuerdo con la tabla 16-1 (Ref. 3), se puede especificar un cojinete de

grafito/metalizado el cual tiene una capacidad de de y puede

resistir temperaturas de hasta

De la figura 16-3 (Ref. 3) Se puede recomendar una holgura diametral nominal

basada en y

2. Punto A

En el punto A se colocará un rodamiento el cual va a estar fijo a la carcasa. Se

supondrá la etapa rápida como la etapa de trabajo, entonces El

diámetro del eje en este punto es de Las cargas que actúan en A son:

Entonces la carga radial, R, en A será:

√( ) ( )

La carga equivalente P es:

Ecuación 14-5 (Ref. 3)

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Sistema de producción

Donde V es el factor de rotación, y tiene el valor de 1 por ser la parte interior

del rodamiento la que gira. Entonces

El tipo de rodamiento a escoger es de doble hilera de bolas con ranura

profunda. Se selecciona este tipo porque ellos se caracterizan en tener

excelente capacidad de carga radial.

De la tabla 14-4 (Ref. 3) se obtiene la duración recomendada para el

rodamiento.

De la tabla 14-12(Ref. 3), se obtienen los valores del factor de velocidad, y

factor de duración, para 16 rpm y respectivamente.

Se calcula la carga dinámica por la ecuación 14-4

( )

( )⁄

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Sistema de producción

Selección de rodamiento:

Del catalogo interactivo SKF (Ref. 9) se selecciona el rodamiento 4218 ATN9

Figura 19. Características del rodamiento.

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Donde

P: carga dinámica equivalente, kN

Po: carga estática equivalente, kN

C: capacidad de carga dinámica, kN

Co: capacidad de carga estática, kN

Fr: carga radial, kN

Fa: carga axial, kN

X: factor de cálculo de la carga radial (dinámica)

Xo: factor de cálculo de la carga radial (estática)

Y: factor de cálculo de la carga axial (dinámica)

Yo: factor de cálculo de la carga axial (estática)

e: factor limitador para la relación de la carga del rodamiento

L10: vida nominal, millones de revoluciones

Se selecciona la grasa SKF LEGP 2. Sus características se muestran en las siguientes

tablas.

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Tabla 2. Características de la grasa SKF LGEP 2

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Tabla 3. Continuación de características de la grasa SKF LEGP 2

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Sistema de producción

Se calcula la viscosidad requerida, se supone Temperatura de Funcionamiento 40°C y

Temperatura de Referencia para la Viscosidad 40°C, también se escoge el lubricante

LGEP a 40°C

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Tabla 4. Valores orientativos del factor de ajuste ηc para diferentes grados de contaminación

De la tabla 4 se selecciona un considerándose una contaminación típica

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Sistema de producción

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Sistema de producción

Referencias

[1] Smith, William F. Fundamentos de la ciencia e ingeniería de los materiales, 4ta

edición. Editorial McGraw Hill.

[2] A. Cromer. Física para las ciencias de la vida. Editorial Reverté. España 2007.

[3] Mott, Robert L. Diseño de elementos de máquinas, 4ta edición. Editorial Pearson

Educación. México 2006.

[4]

http://translate.google.co.ve/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://naldc.nal.usda.gov/d

ownload/9806/PDF)

[5]

file:///C:/Documents%20and%20Settings/Administrador/Mis%20documentos/Proyecto%20molin

o%20triturador/%C2%BFCu%C3%A1l%20es%20la%20dureza%20del%20hueso%20en%20la%20esc

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M%C3%A9xico's%20Blog.htm

[6] Decker, Karl. Elementos de máquinas (1979). Editorial Urmo

[7]Herreras A. Carlos M. Introducción al diseño mecánico (trabajo de ascenso)

[8] V. M. Faires. Diseño de elementos de máquinas, 4ta edición. Editorial Montaner y

Simon.

[9] http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=es&newlink=1_1_2