UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADASESPE LATACUNGADEPARTAMENTO DE ENERGA Y MECNICACARRERA DE INGENIERA AUTOMOTRIZ
Integrantes: Alex Altamirano Omar Garrido Jonathan Garzn Henry Pabn Andrs Rodrguez Mauricio SoledispaFecha: viernes 27 de febrero de 2015Nivel: Sptimo automotriz BMateria: Diseo de elementos de mquina1. TemaDiseo un sistema de banda transportadora para una carga de 10 libras, una distancia de 20 pulgadas y con una inclinacin de 5 grados con respecto a la horizontal. 2. Objetivos
2.1. General
Disear un sistema de banda transportadora para una carga de 10 libras, una distancia de 13 pulgadas y con una inclinacin de 5 grados con respecto a la horizontal.
2.2. Especficos
Realizar el anlisis de fuerzas del sistema de banda transportadora. Plantear un dimetro tentativo para la seleccin de las catarinas. Determinar la potencia requerida del motor para el sistema de banda transportadora. Seleccionar un dimetro de catarina estandarizado utilizando el software MitCalc. Renderizar en CAD las catarinas que se van a utilizar. Construir el modelo propuesto.
3. Clculos y dimensionamiento de componentes
3.1. Anlisis de fuerzas que intervienen en el sistema
Esquema de la propuesta del diseo
Figura 1. Boceto de la propuesta
Anlisis de fuerzas
Figura 2. Diagrama de cuerpo libre
Coeficiente de friccin entre el cuero y el metal. Tomado del Anexo1, Tabla 1.
3.2. Diseo propuesto
MotorCatarina
Catarina
CojineteCojinete3,5 pulg0,5 pulg8 pulgCojineteCojineteCatarina
3.3. Dimensionamiento de los componentes del sistemaEl sistema se impulsar a travs de un arreglo de catarinas conectadas por medio de una cadena. Para iniciar el diseo del sistema se plantear un dimetro tentativo de las catarinas.Consideraciones: Como el objetivo del sistema es nicamente el transporte de una carga y no la transmisin de potencia y torque, se emplearn catarinas del mismo dimetro.
Dimetro tentativo
Para calcular la potencia del motor usamos la relacin:
El torque que es necesario comunicar a la banda para mover la carga es:
Se requiere que el sistema transporte la carga en un tiempo de 2 segundos, por lo tanto se calcula la velocidad lineal constante:
Ahora se calcula la velocidad angular con la que las poleas/catarinas deben rotar:
Con la velocidad angular procedemos a calcular la potencia que requerir la salida para lograr el movimiento de la carga:
https://books.google.com.ec/books?id=5hJzpimPyXQC&pg=PA453&lpg=PA453&dq=convertir+potencia+electrica+a+potencia+mecanica&source=bl&ots=VyN2AJDkCU&sig=jISVJd6zXSUnAzL65tjh3UrLwVQ&hl=es&sa=X&ei=TrbrVJiiHrDisATa_ICIAQ&ved=0CCAQ6AEwATgK#v=onepage&q=convertir%20potencia%20electrica%20a%20potencia%20mecanica&f=false
3.4. Seleccin de las catarinas y cadenaSe dispone de un motor de 0,015 hp, que es el ms cercano a la potencia calculada, por lo tanto se seleccionan los dimetros de las catarinas estandarizadas utilizando el programa MitCalc. Con los siguientes datos:
El diseo automtico del software proporciona la siguiente solucin para el arreglo que se utilizar:
Como se observa el dimetro tentativo fue acertado ya que, Los datos completos de la Catarina y cadena se pueden observar en el Anexo 2. En el mercado se encontr una catarina de y
La velocidad angular =30 rpm, se mantiene, por tanto se vuelve a calcular la potencia:
Para acoplar el motor se utilizarn dos catarinas de dimetros diferentes, para que acten como reductor de velocidad. El motor tiene un rgimen de giro de 150 rpm y se desea una velocidad de 30 rpm, por lo tanto:Relacin de transmisin
Con la ayuda del software Mitcalc seleccionamos el otro par de catarinas correspondientes al reductor de velocidad.
Se obtuvo del software dimetros de 1,415 in y 7,120 in con 14 y 71 dientes respectivamente. La longitud de la cadena es aproximadamente 40 pulg. Los datos completos entregados por el software se pueden ver en el Anexo 2.
Se encontr en el mercado una Catarina de 1,5 pulg con 9 dientes y otra de 8 in y 48 dientes. Por lo tanto la nueva relacin de transmisin es:
3.5. Verificacin de la distancia entre centros de los arreglos de las catarinas
De acuerdo a los requisitos de operacin la banda transportadora debe transportar la carga una distancia de 13 pulg a un ngulo de 5, por lo tanto la distancia que separa las catarinas ser la longitud total del recorrido, es decir, las mismas 13 pulg.
Para la verificacin de la distancia entre centros C se debe cumplir la relacin:
Para el arreglo 1:
Por lo tanto la distancia entre centros planteada es correcta.
3.6. Clculo de la potencia del motor considerando las prdidas
8 pulg0,5 pulg3,5 pulg
Catarina=5pulg
CojineteCojineteCojineteCojinete
Catarina=8pulg
Catarina=5pulg
Motor
Pin=1,5pulg
Para la seleccin del motor para nuestra banda transportadora tenemos que utilizar la potencia requerida para mover la carga, que es la potencia que va a existir en el eje.
Por consiguiente la potencia del motor se determina de la siguiente manera:
Con esta potencia calculada del motor vamos a necesitar un motor de , con este dato vamos a buscar motores que cumplan estas condiciones de trabajo y vamos a necesitar que cualquier empresa en el pas que venda motores elctricos de baja tensin.
En el anexo 3 se puede encontrar el catlogo completo de motores elctricos. Para nuestro caso el motor que ms se aproxima a nuestras necesidades es el M3VD, que genera 0,18 Kw, es decir, 0,24 Hp.
Fuente: ABB. Anexo 3.
Sin embargo por cuestiones financieras resulta imposible adquirir un motor nuevo, por lo que se opt por un motor de medio uso de una potencia de 0,015 hp.
3.7. Diseo de los ejes
Se necesitarn dos ejes para construir el modelo propuesto.
Se emplear acero 1018 importado en Ecuador por PROMESA S.A. con las siguientes caractersticas (ver Anexo 4):
Procedemos a calcular la resistencia a la fatiga , (Anexo 4.):
Se calcula la resistencia a la fatiga estimada de acuerdo a la teora tomada de Mott, R. (2006). Diseo de elementos de mquinas:
Diseo del eje 1AFEDC2 pulg
2 pulg4 pulg4 pulg
Catarina=5pulg
CojineteCojinete
W=10 lb
5FAyFAx
Fuerza en la Catarina
Carga generada por el peso
Diagrama de fuerzasEje xq=0,22lb/inFAx=12,55 lb
CxDx
Eje yq=2,49lb/inFAy=1,098 lbyDyCy
Resultantes
Dimetro en el punto A
Dimetro en el punto C
Dimetro en el punto F
Diseo del eje 2D2 pulg2 pulgFCA4 pulgEB0,5 pulg3,5 pulg
CojineteCojineteCatarina=5pulg
W=10 lb
Catarina=8pulg
FB
Fuerza en la Catarina A
Fuerza en la catarina B
Carga generada por el peso
Diagrama de fuerzas Eje xq=0,22lb/in
DxCx
FB=7,875lby
FAx=12,55 lby
Eje yq=2,49lb/in
DyCy
FAy=1,098lby
Resultantes
Dimetro en el punto A
Dimetro en el punto B
Dimetro en el punto C
Dimetro en el punto F
En resumen queda:Eje 1
Eje 2
Como se puede observar, el dimetro mayor es de 0,59 in equivalente a 1,5 cm. Por lo cual se escogi un eje de 16mm disponible en el mercado.
3.8. Seleccin de rodamientos para los apoyosEje 1.
Eje 2.
Con los dimetros calculados con el diseo de ejes hemos podido encontrar los dimetros en donde irn alojados los rodamientos. Nos vamos a la pgina de SKF para seleccionar los rodamientos los cuales sern 4, adems sern de diferentes dimetros, pero para el efecto de nuestra maqueta hemos decido utilizar los 4 rodamientos del mismo dimetro para la facilidad de construccin de la misma.
