Diseño del transportador de banda para la gravilla, de la cantera Lagunillas, Cuba (página 2)

• b.) Determinación de la relación total de transmisión Ut.

Esta puede ser calculada por la expresión:

(25)

Donde:

nm – velocidad angular del motor en rpm

ntm – velocidad angular de la tambora motriz en rpm

2.3. Metodología de cálculo para la transmisión por cadenas.

En los siguientes subepígrafes se darán todos los pasos a seguir para el diseño de la transmisión por cadena.

Tipo de cadena: Casquillo rodillo, transmisiones por cadenas de carga, velocidad baja.

Materiales para su contracción:

Eslabón – acero 40x, temple y revenido 40HRC.

Pasadores y casquillos – 20x, cementación temple 60HRC.

Rodillos – 60x, temple y revenido 50HRC

2.3.1 Seleccionar el tipo de cadena.

a) Con el valor de n1 y condición Z1 = se selecciona por la tabla 19,2 Pág. 366 Dobrovolski el paso tentativo t tentativo con valor de n más próximo.

b) Se determinan los parámetros de la cadena y el tipo por la tabla 59 Pág. 475 Reshetov.

2.3.2. Determinación de los números de dientes Z1 y Z2.

Z1Manguito rodillos

• a) (26)

Debe tomarse lo menor posible para disminuir dimensiones pero su disminución provoca aumento en ángulo de viraje o desplazamiento relativo de los eslabones lo que trae consigo cargas dinámicas y aumento del desgaste

(27)

Z2Para cadenas de rodillos

Esto para evitar que la cadena salte de la rueda

b) Recalcular con Z1 y Z2 el valor de U y comprobar

2.3.3. Determinación del valor del paso necesario.

(28)

ttent t necesario de no cumplirse aumentar paso (t) o número de hileras según convenga.

2.3.4. Determinar la velocidad en la circunferencia primitiva de la cadena.

(29)

V112 m/s rodillos y casquillos

2.3.5. Determinar la fuerza periférica.

(30)

N – Potencia? watt

V- Velocidad ?m/s

P- Fuerza Periferica?N

2.3.6. Presión real en las articulaciones.

(31)

2.3.7. Determinación de la distancia interaxial.

(32)

Se recomienda para U 0,00059m se cumple. OK

3.1.17. Selección de la transmisión.

Determinación de la velocidad angular de la tambora motriz.

3.2. Cálculo de la transmisión por cadenas.

Datos:

Cadena de Rodillo.

ttentativo= 31,75mm

drodillo= 19,05mm

deje= 9,55mm

Pproyección del pasador= 260mm2

3.2.1. Selección del número de dientes.

U=1,39

Comprobamos

Se cumple. OK

3.2.2. Determinación del valor del paso necesario.

Kcd= 1,25 Choques débiles

Ki= 1 f= 14.480 = 600

Kr= 1,25 Dos turnos de trabajo

Kreg= 1,25 Sin regulación

Ka= 1 Transmisión normal

El número de ramales es 1 mr= 1

[P]= f(n,t) tabla 62 Pág. 485 Reshetov

[P]= 2,9kgf /cm2

[P]= 29MPa

ttentativo= tnec OK.

3.2.3. Velocidad en la circunferencia primitiva de la cadena.

rodillos y casquillos.

3.2.4. Determinar la fuerza periférica.

P= = 3988,68 N

3.2.5. Presión real en las articulaciones.

p = 28,96 MPa OK No existe el desgaste en las articulaciones.

3.2.6. Determinación de la distancia interaxial.

3.2.7. Cálculo del número de eslabones de la cadena y su longitud.

y = 115

3.2.8. Recalcular la distancia interaxial.

1270 mm.

3.3 Cálculo de las ruedas.

3.3.1. Cálculo del piñón. 3.3.1.1. Diámetro primitivo.

3.3.1.2. Diámetro interior.

3.3.1.3. Diámetro exterior.

3.3.2. Cálculo de la rueda. 3.3.2.1. Diámetro primitivo.

3.3.2.2. Diámetro interior.

3.3.2.3. Diámetro exterior.

3.4. Metodología de diseño de los árboles.

3.4.1. Cálculo del árbol conductor. 3.4.1.1. Cálculo de las cargas sobre el árbol.

Material: Ac 45

Mt = 753,51N.m

Mf = 156980Nm

Cálculo Preliminar

Normalizado por R-40 [Dobrovolshi, V., 1980]

3.4.1.2 Cálculo de comprobación de la longitud de la chaveta.

d =30mm

b = 10 h = 8 según [Norma Cubana 16 – 52]

Chaveta fija de Ac sometida a choques débiles.

3.4.1.3. Expresiones para el cálculo de diferentes parámetros para la comprobación de la longitud de la chaveta.

La longitud al aplastamiento se comprueba como:

La expresión para comprobar la longitud de la chaveta a cizallamiento:

Normalización de la longitud de la chaveta:

Con la = 12,76 Se normaliza [Norma Cubana?16-52]

LN=22 mm

La longitud total es 22 mm por lo que es menor que el ancho del sproket por lo que se puede utilizar la chaveta.

Figura 3.1. Dimensiones del árbol conductor.

A=880mm E=50mm

B=800mm F=22mm

C= 70mm G=30mm

D=40mm

3.4.1.4. Análisis de tensión del árbol

Materiales.

Tabla 3.1 Materiales del árbol.

Resumen de resultados.

Tabla 3.2 Resultado del análisis.

• Tensión de Von Mise

Figura 3.2. Tensión de Von Mise.

• Desplazamiento

Figura 3.3. Desplazamiento.

• Coeficiente de Seguridad.

Figura 3.4. Coeficiente de Seguridad.

3.4.2. Cálculo del árbol conducido.

Meq= Mfl ; ya que en el caso dado el árbol trabajo como un eje.

d =477.47 mm. Normalizar por R40 d = 50 mm

Figura 3.5. Dimensiones del árbol conducido

A= 880 mm D= 50 mm B= 800 mm C= 40 mm

3.4.2.1. Análisis de tensión del árbol.

Materiales.

Tabla 3.3 Materiales del árbol.

Resumen de resultados.

Tabla 3.4 Resumen del análisis.

• Tensión de Von Mise.

Figura 3.6. Tensión de Von Mise.

• Desplazamiento.

Figura 3.7. Desplazamiento.

• Coeficiente de Seguridad.

Figura 3.8. Coeficiente de Seguridad.

3.5. Cojinetes de rodamiento.

Datos

Fr =RA= 796,18 N

Fa = 0 N

Fa: Es la fuerza axial externa.

Fr: Reacción de la carga radial.

3.5.1. Seleccionar el tiempo de vida útil.

Lp = por Tabla 20. Anexo 1.

f (n , Lh ) n = 14.3 r.p.m

Lh = 8 hrs / turno x 1 turnos /día x 24 días/ año x 5 años

Lh = 960 hrs

f (125 r.p.m, 960 hrs) En la Tabla 20. Anexo 1 Lp = 1.96

3.5.2. Cálculo del valor de Lp para un rodamiento en la práctica.

Calculando la exponencial.

Lp = =1,93 Rodamiento de bolas.

3.5.3. Cálculo de la Capacidad de Carga dinámica tentativa.

3.5.4. Seleccionar por Tabla 21. Anexo 1 un rodamiento con.

Ccat Ctent

3.5.5. Calcular la relación para determinar el valor del coeficiente (e).

= = 0 Tabla 21. Anexo 1 que: e = 0,22

3.5.6. Comparar con (e) para seleccionar los valores de los coeficientes x, y del cálculo dinámico.

0 y e = 0,22

0 = 0,22 Por Tabla 20. Anexo 1: x = 1 y = 0

3.5.7. Calcular el valor de la carga radial equivalente:

P = x Fr + y Fa P = 796.18 N

3.5.8. Calcular la capacidad de carga dinámica efectiva para dicho rodamiento.

Cefect = Lp. P Cefect = 1560 N

3.5.9. Comparar la Ccat con Cefect

Ccat Cefect

2400 kgf 156 kgf Sirve el Rodamiento

Nota: al ser los dos árboles iguales, estos presentan el mismo cojinete de rodamiento.

3.6. Política de Mantenimiento.

Tipo de mantenimiento:

Tipo de maquina: B

Tipo de mantenimiento: Predictivo Planificado.

Se propone con este tipo de mantenimiento eliminar al máximo las averías eventuales, en técnicas avanzadas de diagnóstico, análisis de vibraciones, análisis del aceite.

Principales pares de fricción:

1. Tamboras – Banda

2. Banda – Guías

Fallos principales de la máquina:

El fallo principal es la rotura del empalme de la banda, aproximadamente este fallo ocurre a partir de las 3500 horas de trabajo, diariamente el transportador trabaja un turno de 8 horas.

En el par de fricción por rodadura Tambora – Banda, la fricción que existe es en seco y por tanto el desgaste es en seco con severidad moderada; para evitar el desgaste de la tambora, hay que reajustar la banda cada cierto tiempo hasta un punto tal que no exista demasiada fricción o deslizamiento entra la banda y la tambora. También en el trabajo proponemos el uso de rodillos en el sector cargado porque las guías utilizadas en este sector aumentan la fricción debido a que estas se oxidan con facilidad, viéndose afectada tanto la banda como el empalme.

Mecanismos de desgaste:

En el caso de la banda y las guías es el

Corrosivo: oxidación, herrumbre.

Medidas que se deben tomar para reducir el desgaste son:

Para evitar el desgaste de la tambora, hay que reajustar la banda cada cierto tiempo, hasta un punto tal que no exista demasiada fricción o deslizamiento entra la banda y la tambora

También en el trabajo propongo el uso de rodillos en el sector cargado porque las guías utilizadas en este sector aumentan la fricción debido a que estas se oxidan con facilidad, viéndose afectada tanto la banda como el empalme.

Uso de inhibidores de la corrosión siempre que sea posible.

Reserva de piezas de repuesto:

Rodamiento 6302

Banda de 600mm.

Lubricantes y sistemas de lubricación:

Se utilizan lubricantes líquidos y semisólidos.

Lubricantes liquido:

Motor-reductor

Aceite Reductor CUBALUB

Se elaboran con aceites básicos de alta calidad a los cuales se les incorporan aditivos multifuncionales que le confieren propiedades antioxidantes, antiespumantes y un alto grado de extrema presión (EP)

Lubricantes Semisólidos:

Transmisión por cadena y rodamientos.

Propuesta:

Grasa Lisan EP2CUBALUB.

Esta grasa ha sido elaborada con aceite básico de alta calidad, espesada con jabón de Litio y adición de aditivos Extrema Presión (EP). Posee buena bombeabilidad, buena estabilidad mecánica, buena resistencia al arrastre de agua y la oxidación, brindando protección contra la corrosión y la formación de herrumbre

3.6. Valoración económica

Para realizar la valoración económica se tiene en cuenta el análisis de los costos directos e indirectos que intervienen en la fabricación del transportador.

Costos directos de producción:

Entre los elementos o factores que influyen en los costos directos de producción se encuentran:

• Materiales y materias primas.

• Combustible y energía.

• Salario básico.

• Seguridad social.

Costos indirectos de la producción:

Las partidas de costos indirectos de producción están formadas por:

• Costo de transporte.

• Gasto de trabajo científico e investigativo (GTCI).

• Gastos adicionales del taller.

• Otros gastos complementarios.

De manera tal que el costo total es la suma de los costos indirecto más los costos directos:

Costo total= costo directo + costo indirecto

3.6.1. Como costo directo tenemos:

• Materias primas y materiales.

Tabla C.1: Materias primas y materiales.

• Combustible y energía.

TABLA C.2: Combustible y energía.

Costo = consumo energético total x costo de un kWh.

Costo = 171,26Kwh x 0.12 cuc / kWh. = 20,55cuc

• Salarios básicos.

Seguridad Social = 8% del (S. Básico + S. Complementario)=$6,07

Salario Complementario = 9.09% del salario básico.=$6,32

Total del costo directo = 1222,62 MN y 83,14 CUC

3.6.2. Como costo indirecto tenemos:

• Gastos adicionales del taller.

TABLA C.2: Gastos adicionales del taller.

• Partidas de costos indirectos de producción (PCI).

Total del costo indirecto = $1778,62

Costo total= Costo directo + Costo indirecto

Costo total= $1222,62 + $1778,62=$3001,24

Costo total del Transportador de banda: 3001,24 MN y 83,14CUC

3.7. Valoración medio ambiental.

En esta empresa se han tomado medidas para minimizar las contaminaciones medioambientales, ya que conocemos que por las contaminaciones del medioambiente se está produciendo el calentamiento global en el planeta. Estas medidas son:

– Reciclar todos los residuos de metal que quedan después de la reconstrucción de dicho transportador.

– Utilizar depósitos seguros para depositar los desechos de lubricantes, y otros desechos. Al cambiar el aceite, efectúe en un lugar libre de polvos, e impida la penetración de polvos en el aceite.

– Mantener el buen estado de las bandas.

Conclusiones

Durante el transcurso de este trabajo se le da un aporte al diseño de uno de los equipos necesarios para el montaje de la planta de molienda de la cantera de Lagunillas, necesaria para la producción de áridos para la construcción, renglón deficitario en nuestra provincia y necesario para el plan de inversiones y construcción de viviendas. Para lograr este objetivo, se vencieron los siguientes parámetros:

1- Se logró el diseño del transportador de banda. El cual se ajusta a los parámetros de diseño aportados por la empresa necesitada.

2- El mismo está elaborado correctamente y es realizable su ejecución en los momentos actuales.

3- El presente trabajo es fuente de información y documentación técnica para dicha empresa, pues tiene un rigor científico y técnico.

Recomendaciones

1- Se propone la investigación sobre la tecnología de fabricación de los elementos constituyentes del transportador, información técnica necesaria y que también resulta importante para la construcción del mismo.

2- Mantener cubierto el sistema de transmisión por cadena debido al ambiente corrosivo en el que trabaja el sistema.

3- Llevar a cabo el régimen de mantenimiento planteado para alargar la vida útil del trasportador.

4- Mantener cubierto el sistema de transmisión por cadena.

Bibliografía y referencias bibliográficas

-Álvarez Sánchez, Jesús. (1983). Elementos de máquina. Manual Complementario. ISPJAE. La Habana.

– Mazoda Collazo, Nelson. (1991). Manual del Sistema Internacional de Unidades. La Habana: Pueblo y Educación.

– Shubin, V. S. (1982). Diseño de maquinaria industrial. La Habana: Pueblo y Educación.

– Dobrovolski. V. (1970). Elementos de máquinas. Moscú: Mir.

– Oriol Guerra, José Miguel. (1993). Conferencias de Máquinas Transportadoras. La Habana: Editorial Félix Valera.

– Alexandrov, M. (1976). Aparatos y Maquinas de Elevación y Transporte. Moscú: Mir.

– Castillo, A. L. Máquinas. (1989). Cálculos de taller. La Habana: Editorial Científico-Técnica.

– Straneo, S. L. (1971). El dibujo Técnico Mecánico. La Habana Pueblo y Educación.

– Atlas de Diseño de Elementos de Máquinas. 1ra y 2da.

– (http://www.QuimiNet.com/ transportadores industriales.)

(http://es.overblog.com/Como_funcionan_los_reductores_de_velocidad_usos_y_tipos_de_reductores-1228321783-art164436.html)