diseño y construcción de una máquina cortadora de semilla

Drsnño y coNsrRuccróN DE rrNA nnieunn coRTN)oRA DE

SEMTLLA nn clñ¡, DE AzucAR

JoHN Jl'rRo muñoz r{aYoRerrrN

lhtu¡ldrd Auttrnr d¡ OccllrbsEccr0f{ Sl8tlorEcA

025281",Siuóito"o

| il|{lltütüttrilu]üillilüü ilr

CORPORACION AU'I'ONOIUA DE OCCIIDENITX'ACT]LTN) DE INGENIERÍA MECIINICA

SA¡ITIAG'O DE CALI19D7

Drsnño y coNsrRuccróN DE UNA rwieunu coRTADoRA DE

SEMILLT\ nn ctñl DE AzucAR

JoHN JNRo nruñoz ruAYoReurN

Informe presentado al programa de :

Inge'niería mecánica"como requisito para obtener

el título de ingeniero mecánico.

DirestorJULIO SINKO

Ingeniero Mec¡inico

X'ACITLTN) DE INGENIERÍAPROGRAT{A DE INGEI\TIENÍ¡, NMOIXTCI

SANTIAGO DE CALI1997

il/- F/r ,hl ?//d

2./.h('\

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N.{

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Nota de aceptación

Aprobado por el director de tesis escogido y el

jurado, en cumplimiento con los requisitos

exigidos por la universidad para obtener el

título de ingeniero mecánico.

Jurado :

Director :Ingeníero Julio Sinko.

Cali, 15 de mayo de 1997

II

DEDICATORIA

Por el apoyo que me han brindado en todos los proyectos que he emprendido a lo largo de

mi üda y especialmente por la orientación que me han dado en todo este tiempo, quiero

dedicar este trabajo de grado para optar por el título de ingeniero mecánico a toda mi

familia" especialmente a mis padres,

HUMBERTO MUÑOZ.

MARIA IGNACIA MAYORQUIN.

III

AGRADECIMIENTOS

El autor expresa sus agradecimientos a :

HUMBERTO MUÑOZ; por ser la persona que mayor orientación presentó para el

desarrollo de este proyecto,

JULIO SINKO y JULIAI'{ PORTOCARRERO, ingenieros mecánicos; por las a¡rdas y

apoyo prestado durante este trabajo.

LISIMACO KASALET Y CARLOS VIVEROS. Director de Cenicarla y Biólogo

respectivamente; por las a¡rdas técnicas y didacticas concedidas para el desarrollo de este

trabajo.

IV

CONTENIDO

INTRODUCCIÓN

l. sELEccróN ns BAr{DAs y poLEAs

I.I BANIDAS Y POLEAS.

1.1.2 Cáúcllo pote'ncia de diseño.

1.1,3 Selección de banda.

l.l,4 Selección de polea.

l. 1.5 Cálculos generales,

2. DISEÑO DE LOS EJES

2.1 A}IÁLISIS EsTÁTIco PoR FLE)0ÓN Y ToRSIÓN

2.1.2 Aniúisis por energía de distorsión.

2.1.3 Anáüsis de torsión por metodo gráfico.

3. SELECCIÓN DE RODAI\{IENTOS

3.I SELECCIÓN DE LOS RODAI\4IENTOS.

3.1.2 Calculo de la üda de trabajo de un rodamiento.

3.1.3 Calculo de la üda útil por fatiga.

3.1.4 Calculo de la üda útil por desgaste.

4. SELECCIÓN DE COJINETES

4.I SELECCIÓN DE COJINETES POR LUBRICACIÓhI TN,flTE

pág

l1

l8

l8

19

20

20

2l

26

26

29

30

32

33

39

39

42

43

45

5. MECA}.ISMO DE BIELA Y MANIVELA

5.I OBJETO Y TIPOS.

5,1.2 Mecanismo centrado de bielay manivela.

5.1.3 Obtención del desplazamiento del émbolo,

5.1.4 Relación entre las velocidades.

6. DrSEÑO y CONSTRUCCTÓN DE BOQUTLLAS DE CORTE

6.I PROCESO DE CEMENTACIÓN.

6.1.2 Mértodos usados para aumentu eloó de carbono

6.1,3 Carburación.

6,1,4 Nitruración.

6,1.5 Aceros de cementación.

7. SELECCIÓN Y ESPECIFICACIÓN DE OTROS ELEMENTOS

7.I SELECCIÓN DEL REDUCTOR DE VELOCIDADES.

7.1.2 Detalles de construcción,

8. SOPORTEESTRUCTURAL

9. PROCESO DE OPERACIÓN

IO.CONCLUSIONES

BIBLIOGRAFÍA

AI.IEXOS

48

48

50

52

53

59

60

6l

6l

6l

63

65

65

68

77

84

86

88

89

VI

LISTA DE TABLAS

Tabla, l7-l l.Factores de servicio zugeridos Ks para transmisiones de bandas en V.

Tabla. 17-6 .Secciones de bandas trapeciales estándares.

Tabla. l7-9 .Potencias nominales en hp de bandas trapeciales estánda¡es.

Tabla, l7-lO.Factor de corrección de longitud de banda k2.

Tabla.lT-7 .Circunferencias internas de bandas en V estánda¡.

Tabla.4l250. Factor de esfuerzo dinámico fl.

Tabla. 41250. Tianpo de funcionamiento a la fatiga para rodamientos de rodillos lh.

Tabla. 12-6 Pwáme/cros para seleccionar cojinetes,

Tabla, l2-7 .Coeficientes de servicio.

22

23

25

40

pag

l9

20

4l

45

66

VII

LISTA DE FIGURAS.

Figura I .Gráfico de semillas de caña de aztrcar.

Figura2 .Bosquejo generaliz,ado de cortadora neumática.

Figura3 .Bosquejo generahzado de la operación de corte,

Figura4 .Gráfico de eje.

Figura5 .Gráfico de cargas sobre el eje.

Figura6 .Gráfico de cargas en los rodamientos.

FiguraT ,Gráfico de boquilla de corte.

FiguraS .Mecanismo de soporte de los émbolos de corte.

Figura9 .Sisterna fijo de corte.

FiguralO.Sistema de transmisión de potencia.

Figurall.Mecanismo de corte móül,

Figural 2,Esquema general de cargas.

pag

t2

t4

16

26

28

33

64

68

7l

73

75

78

VIII

LISTA DE ANIEXOS

Apéndice l. Tablas y gráficas para la selección de rodamientos.

Apéndice 2. Tablas y gráficas parala selección de cojinetes.

Apéndice 3. Fotografias y planos de la estructura.

páry

90

9l

92

u.rrrrsrd¿d Autütomt dc OCcllffsEcctoN 8|8UoTECAIX

RESUMEN

El proyecto del diseño y consfiucción de la m^iquina cortadora de semilla de

cia de azirar,es hacer que la indusüia üncarera rnecanice el corte de la

semilla.

La senrilla que esta máquina corta es de conformación cilín&ica alugada ya

que la cuchilla de corte es en forma de cierra cop4 esta semilla se obtiene de

cada una de las llemas que tiene rur tallo de cda y la forrra de cortar la senrilla

es colocando el tallo de la ca]a en medio del sistema de corte que esta

conformado por un cuerpo fijo (cuchilla de corte) y un cuerpo móvil ( brazo de

ernpuje)segun gaficos.La máquina es operada por dos personas las cuales se

encargan de colocar el tallo, del cual sera cortada la semilla.I^a operación de la

máquina es de forma alternada segÍrn su movimiento (altemativo). Cada

operario cortara por minuto 2l lle,mas, que efi el dia de trabajo serán

aproximadamente I 5000 r¡nidades.

x

INTRODUCCION

El valle del cauca como es bien sabido, se caracteriza por la siembra de la caria de azúcu y

es por este cultivo por el que se lran alcaruado los mas grandes adelantos tecnológicos. Lo

mas importante es que a medida que se han mejorado los procesos industriales, de la misma

forma la tecnología de la región se ha modernizado.

Si se hiciera un recuento de la forma como se ha ido modificando el proceso de la siembra

de la caria de az6cu, de esta manera se observa¡ía cómo la industria azrrcarera se ha

modernizado.

Debido a que la caña de aztrcar es una especie que se desarrolla apartir de sus propias yemas

o semillas, hizo que las primeras formas de obtener semillas de las mismas fuera mediante el

corte de tramos o troncos, los cuales se obtienen de una forma totalmente manual,

posteriormente son sembrados sin ningun tipo de proceso.

Con el mejoramiento continuo de los procesos de obtención o corte de semilla de caña de

azicw, se empezó a mejorar en la calidad y posterior producción de las mismas.

t2

Primero se diseria¡on algunos equipos mecánicos en el Brasil; los cuales mejoraron la

producción de la semill4 sin embrago presentaban un problema : que le producían darlo

mecánico a la semilla en el proceso del corte. Esto se debía a que la forma como la máquina

cortaba la semilla era mediante cizalladura.

Cnl( TCO DE SEMILLA DE CAÑA DE AZUCAR

A= 22 mm

E=(30-50)mmdependiendo del tipo de cafia

Tomado : Del autor, gráfico numero I

Debido a esto se ernpezó a buscar la forma de obtener semillas de mejor calidad y

consecuentemente que se mejorara la calidad de los equipos mecánicos utilizados con tal

finalidad.

Fue así como un instituto que se encarga de la investigación y el desarrollo de la caria de

aziucar (Ce'nicaria), se intereso en implementar nuevos equipos y fue debido a esta necesidad

particular que se empezaron a hacer pruebas con nuevas tecnologías,

rAl

n-flll'u-*,

13

Primero se fabricó una máquina la cual era accionada neumáticamente y fue ésta la que

mostró muy buenas perspectivas en cuanto al mejoramiento de los anteriores equipos. Esta

máquina funcionaba en forma manual y en posición horizontal. Notando que se presentaban

algunos inconvenientes se decidió entonces diseriar un nuevo equipo y es así como se llega a

la maquina de operación vertical, con un solo tiernpo de trabajo y para dos operarios, los

cuales trabajaban simultáneamente.

t4

BOSQUEJO GENERALTZ,,ADO DE CORTN)ORA NEUMATTCA

232lr I l-l- ill------llli-- - --- Li-.- -- --ill-----

_:;==+JJ;==_-_+:Ji¡=_:_:_+*x+l:_:_:_:_;l'jJ L.I-' !l]

=------[Í---L=r__:+ff;=

r-lI l-r

---F+-F---.---i-i-1----I F"LJ

itr--------\tiL------- -l L-------J

| ¡oomm I

Tomado : Del autor, gfáfico número 2.

l.Linea de aire de expulsión de semilla cortada.

2.Rodamientos de eje.

3.Polea conducida.

4.Motor.

5.Boquilla de corte,

6.Compresor de aire.

15

Esta máquina llenó muchas de las expectativas generadas y fue en ella en la que se basó el

nuevo diseño y construcción de la cortadora de semilla de caria de aztrcu con la que se

cuenta en la actualidad.

La nuwa máquina pres€Nrta la ventaja de ser de movimiento alternativo con lo que se reduce

casi a la mitad el consumo de potencia durante el tiempo de trabajo y la calidad de la semilla

que corta es un 95% buena ya que ninguna de la semilla se pierde por dario mecánico. Esto

se debe a que el procedimiento de corte de la senrilla se realiza con una boquilla en forma de

sierra-copa, la cual está girando en el momento del corte. De esta forma la semilla es cortada

mediante el empuje de un émbolo sobre la boquilla y es este el procedimiento de corte mas

recome,ndado para evitar darios mecfuricos de la sernilla ya que ésta no sufre ninguna

astilladura o fractura lo que la haría defectuosa.

16

BoserrnJo cEr{ERALTzADo DE LA opnRAcrón DE coRrr

Embolo de corte 1

Eoquilla de coÉe 2-

Eje porta - boquilla 3 -F

Orificio salida semilla 4

Tomado : Del autor, gráfico número 3

Por ser la mriquina de movimiento alternativo; esto representa que en todo momento solo

habrá una boquilla realizando la operación de corte.

Descripción del proceso de corte :

El operario ubica un tallo de caña entre el émbolo de corte y la boquilla de corte teniendo

en cuenta que la sección a ser cortada es la que tiene la sernilla.

El enrbolo de corte bajay con ayuda de la boquilla giratori4 la semilla es cortada.

El émbolo regfesa a su posición inicial y mientras esto sucede, al lado contrario ya se está

efectuando la misma operación de corte.

Cuando la semilla es cortad4 ésta baja por el buje que soporta la boquilla de corte y es

recogida en la parte inferior del buje para posteriormente ser senrbrada.

o

o

Ittllllilllllllllilllllll ll ll llll ll ll llililllllll ll ll ll

t7

El presente diseño le permite a los ingenios azucareros obtener una mejor calidad de semilla

y así posteriorme,nte una mejor producción de cosecha ya que las perdidas van a ser

mínimas.

Es así entonces como se está adelantando un proyecto con el cual se desea dernostrar a la

agroindustriaazrrcüÍera que la tecnología producida por ingenieros de la región es tan buena

como la tecnología extranjera. Fomentando también el interés de las industrias azucarerar¡ en

apoyar a los estudiantes de Universidad para así contar con personal capacitado para la

solución de los problanas comtrnes que se presentan. Con el presente diseño se crean nuevas

expectativas de trabajo en la industria del corte de semilla de caria de azícu y especialmente

se le da adelantamiento a la tecnología ya presente con este fin.

l. sELEccróN ns BAITDAS Y PoLEAs

I.I BANIDAS Y POLEAS :

Para la selección de las poleas y las bandas se tomaron en cuenta datos que fueron obtenidos

de mediciones hechas en una maquina que se utilizaba en Cenicaria para el corte de las

semillas. Esta máquina corta la semilla con un sistema de corte de sierra-copa y presenta

algunas diferencias con relación a la máquina que aqui se diserla.

Esta nuáquina desplaza sus vástagos de corte mediante guías montadas e,n rodamientos. La

diferencia fundamental entre esta máquina y la que se esta diseñando; es el canrbio de dichas

guías por un mecanismo de biela- manivela con sus consecuentes canrbios en la selección de

otros elementos siendo el principal, el corte de la semilla de forma alternativa.

Dicha tnáquina es operada por dos personas las cuales realizan el corte de la semilla al

mismo tiempo.Teniendo esto presente y tomando en cuenta las condiciones de operación y

espacio de este equipo entonces se tomaron los siguientes datos puala posterior selección

de los diferentes mecanismos y elementos del nuevo diseño.

t9

Datos generales :

Revoluciones del motor 1750

Rwoluciones de boquillas de corte 1050

Tiempo de funcionamiento 8 horas

Potencia del motor 2.4tP

Diámetro de polea conducid¿ 5"

1.1.2 CÁTCUTO POTENCIA DE DISEÑO

Primero se procede a calcular la pote'ncia de diseño de acuerdo a la potencia nominal y el

factor Ks del motor segun latabla 17 .l I (*).

TABLA I7-,I 1

Factores de servicio sugeridos Ks para transmisiones de bandas en V

FUENTE DE POTENCIA MOTRIZ

CARACTERÍSTICADE MOMENTO MOMENTO TORSIONAL

TORSIONAL NORMAL ALTO O NO UNIFORMECARACTER¡STICADEL IMPULSO

Unil¡¡rnrcChoquc ligcroChoquc mcdiant¡Choquc lucrlc

¡.(l a 1.2

l.l a 1.3Ttir¡1.3 a 1.5

l.la 1.3

1.2 a 1.4

1.4 a 1.6

1.5 a l.li

(*) Tomado de : üseño de máquinas.

SHIGLEY, josep edward.MISCHKE, charles R.

Hp diseño: Hp nominal x Ks

Hp diseño =2.4x1.2

Hp diseño:2.9}Ip .

fiN¡rn|lrl tullnem¡ dr (lcllff,

20

I.I.3 SELECCION DE BANIDA

Ahora procederemos a seleccionar el tipo de banda en "\P' que se va a vtihzar. Esta

selección seraliza de acuerdo a la tabla 17,6 (*).

TABLA 17.óSecciones de bandas trapeciales (o en V) estándares

. ANCHOa. ESPESOR ó, - -DIAMETRO POTENCIAS PARA UNA

seccrótrl - -in- - -- -tñ - DE PoLEA, in o MÁs BAIIDAS, hP

r'-ill,44,,4

..il?L¡I]t\ tl :.1

t) | ¡ ¡

9.0 ls-l(xl13.0 50-25rr

1:. rl | 21.(r l0() o nruvor

(*) Tomado de : Diseño de máquinas.

SHIGLEY, josep edward.MISCHKE, charles R,

De acuerdo con esta tabla el tipo de banda en "\f' auttliz-ar será la del tipo ",{', por tener

un alto margen de límite superior que es l0 HP.

1.1.4 SELECCION DE POLEAS

A continuación se selecciona el diámetro de la polea conductora de acuerdo a las

revoluciones de operación requeridas y al diámetro de la polea conducida.

dlnl: d2tt2

dl :d2n2lnl

¡ i l¡ 3.0 i-lu

2l

Siendo:

dl Diárnetro de polea conductora

nl R.P.M. Polea conductora

d2 Diámetro polea conducida

rr2 R.P.M. Polea conducida

dl : 5" x 1050 R.P.M, I l75O R.P.M. :3"

Entonces el diámetro de la polea conductora es 3".Si verificamos este diámetro con el valor

del diámetro mínimo permitido para el tipo de banda que se esta usando según latabla 17.6

antes üsta se puede decir que se esta trabajando dentro del rango de operación permitido.

I.I.5 CALCI.JLOS GENERALES

ñrora procederemos a seleccionar el número de bandas requeridas de acuerdo a la potencia

de diseño, la velocidad de la banda y el dirímetro de poleas según la tabla l7.9 (*).

Velocidad de la banda:lfDN

D diámetro de la polea conductora

N R.P.M. de polea conductora

Vb : 3. 1416 x 0.0762 m x 1750 : 419 m / min : 137 4 ft / min

Tomando los valores de la tabla 17.9 y procediendo a interpolar se encuentra que :

HP/banda:1,62

22

TABLA,I7.9Potencias nominales en hp de bandas trapeciales (o en V) estándares

sEccrÓNDE BANDA

DÉMETRO DE

PASO DE POLEA. ¡n

VELOCIDAD DE LA BANDA, rvmin

2.63.03.43.84.2.r.6

5.0 o más

0.{7 0.610.66 l.0t0..s I l.3l0.93 t.55I .0-1 1.74l.l | 1.89l.t7 2.03

0. l50.93 0.38t.-53 l.t22.00 t.7 r

2.-18 t. t92.69 1.582.96 2.89

0.53l.l2L571.93

t.l0:.{-f1.6{

4.24.65.05.45.86.26.67.0 o nrfu

t.07t.27l.{4t.59t.72!.slt.922.01

t.-58

r.993.332.6?2.873.093.293.46

r.ó8l. r9:. s03.l43.61

-j.944.234.49

|.26 0.222.08 t.242.16 2. r03.34 i.823.85 3.{54.28 4.004.67 4.485.01 4.90

6.07.0E.09.0

¡0.0I r.012.0 o más

t.842.4E

2.963.343.ó43.884.09

2.ó63.944.90s.656.256.747. t5

?.i2 t.874.ó1 4.M 3.12ó.09 ó.36 -5.527.21 7.ft6 '1 .3.)

8.1 l 9.06 8.898.84 10.0 r0. I

9.46 10.9 | ¡.l

D 10.0r t.0r2.013.0t4.0r5.0ló.017.0 o más

4.t4 ó. I 3

5.00 ?.835.7t 9.266.31 10.5

6.83 I r.5?.27 12.47 .66 r 3.28.0r r3.9

ó.55 5.09 r.359.1 I 8.50 5.62ll.2 il.4 9. 18

13.0 r3.8 12.2¡4.6 t5.8 14.8r5.9 l'l .6 17.0

¡7.r r9.2 ¡9.0r 8. I 20.6 20.7

r 6.0r8.020.022.024.O

26.O

28.0 o más

8.ó8 r 4.09.92 16.7

10.9 t8.7| 1.7 20.3t2.4 2t.6| 3.0 22.8¡ 3.4 23.7

l8.t t5.323.0 2 r .5

26.9 26.4

30.2 30.532.9 33.83.5.1 36.737.1 :t9.1

17.5

2 r.224.226.628.630.33t.8

(*) Tomado de : üseño de maquinas.SHIGLEY, jesep edward.MISCHKE, charles R.

23

Se halla la potencia por banda corregida, afectando la potencia por los factores Kl,Kz

Hpconegida: Hpbanda x Kl x K2

Kl : se halla de la grátfica 17.7 puaun ángulo de 160' (*).

É o.c'l

t o.l?

z ^,1- -'-90 | 20 | 50 tEo

Ángulo <lc contacto 0

FIGURA 4 7.7Factor de corrección Kt para el ángulo de contacto. Se multiplica por esle laclor el valor depolencia nominal (en hp) para obtener la potencia corregida.

(*) Tomado de : Diserio de máquinas.SHIGLEY, josep edward.MISCHKE, charles R.

El valor Kl :0.91 que es el factor del ringulo de contacto.

El valor P#pfx}l?ode la tabta 17.10 (t).

(*) Tomado de : Diseño de maquinas.SHIGLEY, josep edwa¡d.MISCHKE, cha¡les R.

Factor de corrección de longitud de banda K2'

FACTOR LONGIIUD DE BANDA NOMINAL. in

DE LONGITUT' BANDAS

0. tl-i l-lasta .i5 Hasta 4ó Hasta 75 llasta | 280.90 -ilt-46 .t$-60 8l-96 144-162 Hasta 195

0.9-5 4tt-5-5 6l-7.1 105-li0 l?3-210 2lo-24or.0rl ó{)-75 . 78-97 t28-156 240 270-300r.0_5 78-90 10.5-120 ¡62-195 170-330 330-390| . t0 .96- I t: l.tlr- l4.t I t0-240 360--420 420-180L 15 120 o más l-iti- 180 270-300 480 540-600l.l0 195 o nrás 330 o más 540 o más 660

'l\lultipl¡quc por crtc f¡{ror cl ralo¡ dc polcncia nomina¡ cn hp por banda para obrcner l¡ polcnc¡a $rrcgida.

24

K2 es un factor de longitud para las bandas.

Para las bandas tipo ",{' , K2 :0.85 y su longitud es hasta 35" máximo. Entonces HP

corregido es igual :

HP corregido = |,62 x 0.91 x 0.85 : |.25 HP/ banda

Ahora determinamos el número de bandas:

N: HP diseño / HP banda

N:2.9 tP I 1.25 HP:2.3 bandas

N: Número de bandas

Se deben de utilizar dos (2) bandas tipo A-35 .

Ahora procedemos a calcula¡ la longitud de la banda ( Lp )

Lp:2C+((D+d)x r.57)+(D- af t+C¡¡

ElvalordeC:D+d ; D <C< 3(D+d)

Entonces C:3" * 5": 8" Por lo tanto LP es :

LP:(2x8 )+( 3 + 5 )x 1.57 )+( 3 - s)" / (ax 8 ))

LP : 16 + 12.56 + 0.125 = 29"

seleccionamos la banda normalizada rnas cercaria de la tabla l7.7 (*).

25

TABLA 17-7Circunferencias internas de bandas en V estándares

sEccroN CIRCUNFERENCIA. in

2ó. 3t. .i.1. 35. 38. 41. .+6. 4ll. 51. 5.3. 55. 57. (f). 61. (il. (16. 6ll, 71.

75.T. s0. 85. 90. 96. 105. ilt. r20. t2r

35. 38. {1. 46. 48. 5t. -53, 55. 57. 60. 62. ó4. 6.s. óó. 6tt. 71. 7-s. ?ti.79. 81. S.¡. tl-s. 90. e.1. 97. l(n. 103. lo-s. I12, l:tl. llti. l3l. l3(r.¡4J. lstr. t73. r80, 195. 2r0. 240. 270. 3(X)

51.60, ó$.75.8t.85.90.96. t05. ll2. 120. llS. 1.1(). 144. 158. l6l.¡?-r. t8(1. t95. lto, 240. 270. 3üt. 330. 360, 390.420

120. t28. 1,14. I58, ló1. 173. 180. 195, 210, 240.270. 300. 330. 3ó0.390.420. 480. 5.10. ó00. 66()

r80. l9s. 210. 240. 270, 300. 3.10. 3ó0. 390. 420.480. 540. ó00. ó60

(*) Tomado de : Diseño de máquinas.SHIGLEY, josep edward.MISCHKE, charles R.

Segun la tabla 17 .7 el valor LP es igual a A3l.

2.DISEÑO DE LOS EJES

Para el diseño de los ejes se procede a realiz,ar cáúculos por metodo de análisis estático .Se

deben de toma¡ en cuenta los siguientes pariímaros según las características del diseño.

Longitud de los ejes 12"

Acero 1045

cnÁrrco DE EJE


2.1 A}.IALIS$ ESTATICO POR FLE)trON Y TORSION

El valor del cortante máximo se obtiene de :

27

d : [( 32 xn) / (rrsy ) * ( M' + t' ¡\n

Primero se debe determina¡ ciertos valores como son el momento y el torque del eje. Este es

un eje apoyado en dos rodamientos, que tiene una polea justo en el medio, la cual soporta la

fuerzaproveniente de las bandas.

Esta fuerza se halla de la siguiente forma :

f :tld

f Fuerza proveniente de la banda

t Torque del motor

d Radio de la polea conducida

El torque del motor se halla según pruebas del fabricante de Siemens las cuales dicen que :

t max: 10.01 Nm x 2.7 :27.027

Entonces 27.027 Nm x (lKef / 9.81ü :2.76K9f xm

Por lo tanto la fuerzaprocedente del motor es:

f : 2.7 Kgfx m | 0.0762m : 35.5Kgf

28

Con este valor de la fuerza se puede determina¡ el momento que debe de soportar el eje.

Para hallar este momento, se realiza el siguiente cá{culo:

CN¿ffirCO DE CARGAS SOBRE EL EJE


Entonces M : - ( 0.15 x 35.5 ) : -5.325 KgFm

Con los anteriores valores procedemos a diseñar el eje tomando en cuenta que:

Sy: 66000 psi : Para un acero SAE 1045

n :2.0

Donde

entonces:

66000lb/pul'zx 0.0703 :4640 Kgfl cnfx 100 cm'z I nÍ:46.5 x td Kgflm'

(32x2.0)x (( -s.32s Ksfm f + 1zt .oztrgftnl)',1h

(3.r4r6x 46.5 x ld Kgf/ nt)d:I

d:I1.46x tOsXgf / m

x ( 28.35 Kgff+ 73o.5Kgfi1'hl'h

29

d: [ 4.38 x tdr rgf/ mrx ( 75s.85 Kgfin ).¿]'á

d : ( 4.38 x tó) rgfI nÍx27.S4Kgfrtt)'á

d: ( l.ZOGx ldsm ¡'rr

d: 0.023m Que es aproximadamente igual a 1"

2.1,2 A}{ÁUSIS PORENERGÍADE DISTORSIÓN

Procedemos a reconfirmar el cálculo del eje considerando el criterio de energía de

distorsión.

d : [ ( l6n /rrSy ) x ( 4mz x3t2l+7a

(16 x 2,0 )d:[( ----------:-- x(4x (-5.32sKsfm¡¿+3x (27.o27Kgtufl|r'(3.1416 x46.5 x loc Kgf / m'¡

d:I x ( rr3.4}Ksfm + 2r9r.s Kgfrü\Y'1.46x 108 Kgf / m"

6 : | 2.32x tdlrgf / m x ( 2305 Kgfin¡\'rt

6: (2.32x rótref I m x 48 )'/'

d: (l.llxl05m¡'/r

r¡rü.ilf lutürm¡ dr HlrbsEoHoñ ¡ltLlorEcA

3{t

d: 0,023 m Que es aproximadamente igual a l" .

Con estos calculos se puede llegar a la conclusión que el diárnetro mínimo requerido es de

una pulgada; lo que nos garantiza, según condiciones de diseño, QUo el eje de I V+ " a

ttilizar, cumple con las condiciones a las que es sometido.

2.I.3 A}.IÁLISIS DE TORSIÓN POR MÉTODO CNÁTICO

Mediante metodos gráficos se realiza una comprobación aproximada para determinar si el

dirimetro seleccionado para los ejes es el apropiado,

Datos:

Potencia del motor 2.4ÍtP

Revoluciones 1050 rpm

Diámetro del eje: Diámetro de gráfico x fso donde:

fs Factor de corrección.

fs : HP motor x RPM motor

fs:2,4HP x 1050 :2520

Segun gráfico fso es 1.339

Diámetro de eje: l" x 1.339:1.339" = | 318"

Que es un valor aproximado a los obtenidos anteriormente según gráúcas de FALK (*).

31

SHAFT DIAMETERS FOR TOR,SIONAL I.OADsRPI{t0 t5 20 ?t !o ¿t0 !o e0 to t00

60 70 8o t00

AND SHEAR STRESS OF óOOO IBS PER sQ. rN.RPM

loo .oo too 600 t00 1000 rtoo ¿000EE-rr500

!oo

HF

¿00

t5

HP

300 !00t !503 ¿c@

Shoh Oro = D;o {t?eñ cnq.ri ¡ Fo(iarEromplr: t5 HP ? lC? qP.q 5r = ?5@¡o<lor j I J3?. Chorr ¡-o-¡ ? ),o lcrut.2 . r.319 = 2.578. rj¡c 2¡.." O,'a

Eromple; 2C liP O 7t ¡PM Sr.= r?OOC'-¿ 79a C\c.t ¡¡o-¡ 2'¡ ),o. ?e¡¿i' '

¿5

2't t .7?t: I 985. -¡c 2" Dio

(*) Tomado de : Catálogo de FALK pitgntnSl4.

3. sELEccróN ns RoDAr\drENTos

Por condiciones de diseño y espacio, los rodamientos que se debe'n utiltzu son de rodillos

cónicos debido al ttpo de carga que soportan; las cuales son radiales y axiales. Las cargas

a¡riales las recibe debido al proceso de corte que se realiz.a en línea o paralelamente al eje de

trabajo. Las cargas radiales las soporta por la tensión de las bandas sobre la polea que recibe

el moümiento giratorio.

Estos rodamientos van instalados en la estructura de la maquina" en la parte conocida como

sistema fijo de corte del cual se trata en un capítulo posterior. Estos rodamientos van

montados en una carcüz¿ de cuatro huecos la cual es de flicil consecución en el mercado.

33

cnirrco DE caRGAs EN Los RoDAMTENToS

f*r*. de empuje

125 mm

125 mm


3.I SELECCIÓN DE LOS RODAI\{IENTOS

Primero que todo debemos determinar las cargas tanto de enrpuje, como las radiales . Segun

los cálculos hechos anteriormente, la carga radial tiene un valor de 36.2K9f, lo cual

pasándolo a las unidades de Newton se tiene entonces:

36.2Kgf x( lN/ e.8 Kgf ):3.7 N

El valor de la carga de empuje o a<ial se determinó con base en medidas eléctricas. De

acuerdo con éstas medidas esa carga de empuje se puede obtener con el conzumo de

potencia eléctrica durante la operación de corte que es 0.5 amperios, por lo tanto para pasar

u

estas unidades a valores o unidades de trabajo, se procede a realizar las siguientes

operaciones:

p :W/t : (F x d ) /t :F x V :F x rxw : T xw

Entonces T:P/w siendo:

P Potencia mecánica

W Trabajo

t Tiernpo

F Fuerza

d Distancia

V Velocidad tangencial

r Radio

w Velocidad angular

. T Torque.

Para poder determinar el valor de la carga axial en unidades de pote'ncia mecánica se

reahzanlas siguientes operaciones; considerando que se ttilizaun motor trifrsico:

p: vxIxl/l cosp

p potencia eléctrica

v voltaje

35

I corriente

I factor de potencia

p: 220vol x 0.5 amp x l4I x 0.8

p: l52watt

Apücando un factor de conversión :

P:ll?wattl(745wafilIIP): % YP x76Kg f-mls / lfIP:15.5 Kgf-m/s

Potencia mecánica: 15.5 Kgf-n/s

La velocidad angular es igual a :

w :2 x 3.1416 x f

f : nl6O Frecuencia

n RPM de trabajo

w: ( 2x3.l4l6x 1050 ) | 60: 110

Entonces :

T:P/w:15.5 Kgfm / s

= 0.141 Kgfm.110 /s

T : F x d donde d : 1" : 0.0254 m ; Que es el diámetro de la boquilla de corte.

36

Fa: T ld: (0.141 Kgfm 10.0254m):5.55Kgf:Fuerzaaxial.

Ahora se procede a presentar otros datos útiles como son :

Velocidad de trabajo 1050 R.P.M.

Diámetro del eje I ll4" ó 0.03175m

Se procede entonces a seleccionar los cojinetes de rodillos cónicos apropiados utiüzando un

factor de aplicación (fl ) de tres que se utiliz.a para equipos de trabajo con madera y con

plástico. Estos equipos son usados normalmente en el corte de tal forma que su operación es

similar al de la mriquina que se esta diseriando.

Esta selección se realiza por diseño dinámico que es la petición según condiciones de

trabajo.

Primero se determina P, que es la carga dinámica equivalente :

P: Xfr + Yfa (*).

X Factorradial

fr Carga radial

Y Factor a¡rial

fa Carga a,xial

(*) Tomado de :Catálogo de FAG 41250 SA. Para rodillos cónicos serie 302 según DIN

720,Pátg95

37

Para este caso los dos rodamientos son de las mismas medidas por tener las mismas cargas,

estar equidistantes y en un mismo ejg lo que conlleva a que con seleccionar un solo tipo de

rodamiento, se cumplan las condiciones del diseño.

Segun la tabla de FAG (*)

La carga axial que hay que tonrar para el cálculo de la carga equivalente. sc dcternrinacon ayuda de la siguiente tabla:

'"mi----;p=e" [---l' t

I

-.''. ).. -. ..

/\ il\'i-- F¡B Frn

Condiciones de carga

FTA F¡BY¡-Ys

F¡A FTB

Yl YB

Fa > 0,5 (i'i _ if)F¡A FTB

YA YB

F6 3 0,5 (i'l _ lf )

Carga axial a considerar en el cálculocle la carga equivalente

rodamiento A rodamiento B

r. * o,s. frQ

Fa + 0,5'

o,s.lrA-Fa

FrB

Ve

;l-

(*) Tomado de : Catalogo de FAG 41250 SA.Pán9249.

38

Se tiene que las condiciones de trabajo de rodamientos en')f'por lo tanto son:

fa A: fa + ( 0.5 frB / yB ) Donde faf! : 6.77 Kgn

pB:XfrB+yfaB

Donde fa | fr: 6.77 I 36.2: 0.187 e : 0.4 ó más

PA: XfrA+yfaB: ( 0.4 x36.2 ) + ( 1.4 x6.77 ):24Ky

fa: 36.2+ ( 0.5 + 36.2 ) I 1.4 : 49.1

Entonces PA:PB:24Ky

Segun sugerencias de técnicos y catá{ogos provistos por ellos mismos y tomando en cuenta

las condiciones de diseño y selección; se utiliza un rodamiento de rodillos cónicos de la serie

metrica 302 ó322 , que es similar o equivalente desde la serie 30205 hasta la serie 30208.

Para la serie 302 se puede utiliza¡ un rodamiento No. 30206 donde el diámetro interno es

30mm., el diámetro externo 62nwt. y el ancho l6mm. .

Ta¡nbien se puede utilizar un rodamiento de la wie322 donde el diámetro interno y el$erno

son semejantes al rodamiento de la serie 302 ,per:o el ancho del rodamiento es 20mm. .

Todos los datos anteriores son tomados de las siguientes tablas según apendice I

Tablasly2 ManuddeZKL

Tabla de rodamientos cónicos 'T-a Balinera".

39

3.1,2 CÁLCIJLO DE LA VIDA DE TRABAJO EN UN RODAMIENTO

La duración o üda útil de un cojinete en particular, se define como el número total de

revoluciones o el número de horas de giro a una velocidad constante dada de operación del

cojinete para que se desarrolle el tipo de falla a considerar. En condiciones ideales, la falla

por fatiga se constituirá en una astilladura ó descascarada de las superficies que soportan la

carga. La norma de la antifricción Bearing Manufactures Asociation AFBMA , indica que

el criterio de la falla es el primer indicio de aparición de la fatrga .

3,I.3 CÁTCWO DE LAVIDAÚTN PORFATIGA

( C / P ) * frr : ( Lh / s}O¡'tas

Este cáúculo es válido para los rodamientos seleccionados anteriormente.

C Capacidad de carga din¡,imica de cada tipo de rodamiento en Kg.

P Carga equivalente dinámica

fri Factor de velocidad. Producto de las revoluciones típicas Segun apéndice L

Lh fluración en horas o vida fundamental del rodamiento.

Primero se calcula C :

C: [(fl /(fnxfrD)*P Siendo:

urlill|ad luttnqn¡ d¡ &clfrb

40

fl Factor de esfuerzo dinámico (*).

Lugar dc montaio cSmposcartctorlslico!pa16 los condi-ciones ds seryicio

Mrqulnarle cn gener!lTrcn¡¡ dc InmlnrciónRod¡mlcntos de empuieprrr ba?co3nodamlento! dc eias propulrorer

do hóllce¡ de barco¡

Vontlledo?o¡ poquañor

Vontil¡dor¡¡ do tiDo morl¡oVenliladorcs grandesBombar cetrlfugas

ContrilugadorEsPol.a3 prra cables de crtracclónRo.lillos prrr c¡nla trrnsporlldora

Tnmhoros frrra cinlf, tr¡ngfrorta.lorñDrige do fueda de palolsr, lusda.lo palotss y lllvador

M¡ch¡c¡rlor¡s do piodroMolinos brtidorssC.ibas vibr¡torlasGrandor eplsonrdorar vibretorie3Excitodoros sxcénlricos,Apor¡tor vibrotoriosPfonses para briquctarGrandcs brtldorasMolino! do tubo3

Rodillos paro hornor girotoriorTorno¡, lrc¡¡dore¡ y trladrrdorufloctilicadolas,Volante!Maqulnaria de impr€nta

Máquin¡s para la fabricación de papclprlla hi¡modaprrt! do secadorofinocElsñdr¡a

Móqrrinns Írnra lrtl)tlar l¡ madoraHusillos do "lupis" y árbolosporlocuchillasSic¡r¡¡ de bastidorMóquinas psra trrbalalmadera y plásticos

Moqu¡naria toxtilMóquinas para

2.0,-2.62,9-3,6

> 6,0(condicióncoñ¡lruclivr)2,5-3.6

3,O-¡1.64,5-5,52.54,5

3,0-4,0¡1,6-5,0

3.O-¡1.5

4.5- 5.5> 6,0(condiclónconslructivr)

3.O..3,53.5-4,52,6-2,81,6-2.0

1.0-1.54,5-5,03,5-4,0 i

> 6,0(condlclón I

construct¡va)4.6-5.02,7-1,52,7-4,43,4-¡t,04,0-4,5

6,0-6,05,0-6,04,6-.5,04,0-4.5

3,0-4,0 r,5-32.8-3,3 3-4

_9,0-4,0 3-5

3.6-4.7 2-83,4-4,0 8-12

6-t 06-1 0

1 5-20

5-8aiullldo! por mrd¡o dc mu?ller

3-53-53-5

según cl n' dr revolucionés2-48-1 2

1 0-30sagún la velocidad do b c¡ñttt0 -15t2-15

B -124-6¡t-63-4

3--48-r 28-r 6

t2-t8I

12-180.5-1,5hssto 0,53-8

, t-n

r 7-10I ro-rs5-8

, ¡l-8

d-oc-dh-k

o-lr-g

lgc-do-tg-¡

c-l.-l

.-t

t-h

d-lc-dd-f

g-ia-gg-hl-g

l-9r-bc-dd-tr-b

c-f€-0e-f

t-le-l

b-c¡-bb-ca-b

(*) Tomado de : Catalogo de FAG 41250 SA. Pág 263

4l

fi Factor de dureza ( Producto de la temperatura de trabajo, según apendice I ).

Entonces:

0.317C: -------- x26,5:2.8

3xl

En la tabla para tiempo de funcionamiento a la fatrga Lh para rodamientos de rodillo, se

encuentra que para el valor de C , la vida útil en horas es 15000 que es una duración

satisfactoria, ya que equivale a tener el rodamiento en uso, según condiciones de operación

durante tres arios según tablas (*).

to0 0.6r7rr0 0,635t20 0,652f30 0,668t¡t0 0,683

400 0,93s420 0,9.t9440 0,962460 0.975480 0.988

r,rso i zooor,160 i 22oor,rzo I z¿oor,reo I zooor,r8s | 2 8oo

I

1,190 | 3000

2,11 | r00002,13 i il 0002,r5 I 120002,r7 I 13000

i eoo: 820I Bio: 860| 880

1,51 5r,5601.6001,6401,675

1,7r 0r,7451,775r,8t 01.840

6 0006 2006 4006 6000 800

7 0007 2007 ¡100

7 6007 800

8 000I 2008 4008 6008 800

9 0009 2009 4009 6009 BOO

40 00042 000¡t4 00046 00048 000

50 000

3,723.783.833,883,93

3,98

2,462.532.592.062,72

2,772,832,882,932,98

3.123,¿18

3,553,613.67

| 9O0

| 920

, s.ro! 960

I seo

iro00t1 r00l1 200

¡roooir400

It soo

1f600irrootf800i1 900

500620540560680

600020640680680

700720740760780

150r60170180r90

200220240260280

300320340360380

0,6970,7too,7230,7360,748

0,7600,7820.8020,8220.840

0.8s8o,8750.8910.9060,92,|

|,000r,010|,0251.o351,046

1,0551,0651,075I,O851.095

I,r 051.1t51,125t,1 35t,t 46

1.2001,21O1.215

3 2003 4003 0003 8001,225

1,2301,270I,300t,330r,360

1,3901,4201,4451.4701.490

¡t000 1.8654 200 1,8954 400 r,9204 600 1,9454 800 1,970

z,rs I raoooI

2,2r | 1500O2,23 | 160002,24 | 17 0002.26 | 18o(X'2.28

i le0oo

2.30 i 200002,31 i 22 0OO

z,ar I z¿ooo2,35 | 26 0002.36

| 28 oo0

z.sa i eoooo2,40 I 320002.4r | 34 0002.43 | 360002,¿14

| 38000

3,023.t t3,t 9s,273,35

5 0005 2005 4005 6005 800

2,002,022,042,062,09

(*) Tomado de : Catalogo de FAG 41250 SA. Pág 266

42

3.r.4 cÁrcuro DE LA vrDA úrn poR DEscAsrE

Para el cálculo de la üda útil por desgaste, se utiüza un metodo gráfico; en el cual se utiliza

el factor de desgaste (fv) V diagramas para tiempo de funcionamiento. Entonces:

Para (fl) que es el factor de aplicación y que se ha tomado como tres el valor de (fv) esta

comprendido entre (1.5-3) y los campos característicos para la condición de servicio están

comprendidos entre ( e-f).Tabla mostrada anteriormente.

Segun estos parárnetros y de acuerdo al siguiente gr:átfico,la duración en horas de servicio

del rodamiento es de 8000 horas aproximadamente. Mostrando así que el rodamiento fallará

primero por desgaste que por fatiga según grafico (*).

ü!h9o dc luncionamicnlo [horas]

I

I

o

E

o

(*) Tomado de : Catálogo de FAG 41250 SA.Pá5267

4. sELEccróN os coJINETEs

Se debe mencionar que debido a las especificaciones de diserio, los diámetros seleccionados

para los cojinetes son de 1005 milésimas de pulgada internamente y 1250 milésimas de

pulgada externamente.

Para la selección de los cojinetes se debe de tener en cuenta que las gamas son tan amplias

como las necesidades tecnológicas, aunque en gtan número se utilizan en mecanismos de

moümiento rotativo.

Ta¡nbién se utiliz¿¡ cojinetes en mecanismos de movimiento alternativo rectilíneo, pero éstos

son utilizados en menor grado.

Los cojinetes tanrbién pueden variar su forma dependiendo del tipo de carga a la que son

sometidos. Por eso se pueden encontrar cojinetes para soportar cargas atriales, radiales o

cargas combinadas.

u

Como parárnetro importante para los cojinetes se debe de tener en cr¡enta que de acrrerdo a

las condiciones de diseño se encueNrtra una gran gama de modificaciones o ra¡ruras para un

mejor efecto de lubricación .

Se pueden obs€'rvar algunos tipos de ranr¡ras en los cojinetes segun las gráficas del apendice2.

De acuerdo a la clase de trabajo o condiciones de operación que presenta esta máquina,

considera que el tipo de lubricación más conveniente es la lubricación al llmite ya que

tienen los siguientes parámetros:

o Poca lubricación

Pocas tolerancias entre cojinetes y ejes

Baja velocidad en el cojinete (R.P.M.)

Baja üscosidad

Baja holgura radial.

En estos casos se trabaja con lubrica¡rtes de alta adherencia como mezclas de aceites

vegetales y minerales, así como ácidos grasos que no pernriten el contacto metal-metal por

str alta adherencia .

Los ácidos grasos se descomponen y pierden strs propiedades a temp€raturas zuperiores a

los l20oC, por lo cual después de estos rangos hay que usa¡ lubricantes de e¡rtrema presión

que son mezclas con aditivos químicos y cargas que permiteÍr una buena lubricación .

43

4.r sELEccróN DE coJINETES poR LUBRIcActóN rnnrs

Pa¡a estas clases de lubricación las nonnas de diserio son muy limitadas y se fundamentan en

la ocperimentación y practica. Uno de los metodos utilizados está basado en la capacidad

para disipar el calor gemerado que se enpresa así :

PxV=((Kx(tB -tA))/Fu Donde:

P Carga por unidad de área proyectada ( PSI )

V Velocidad periférica del muñón ( ft / min )

tA Temperatura ambiente ( "F )

Fu Coeficiente de fricción para la pelíc'ula

K Constante de la ecuación

tB Temperatura en la zuperficie interior del cojinae ( "F )

En la tabla (*).

rr¡Áxlvt¡MATERIAL psi

IEI./PE¡?ATURAvrÁxlvR

r

VELCCiDADvÁxltr¡¡

ípm

VALORPV

MAXIMO'

Bronce fundi<loBronce porosoHierro porosoFenólicosNilón (nr-lon)

50 000_{0 (n050 00015 0003 000I 000

l0 0002s 000

3 00015 000

15 000

Teflón 500Teflón reforzado 2 500Teflón en tcjido 60 000Dclrin l 000Carbono-grafito 60tlCaucho (hule) 50

Madera 2 000

4 5004 5008 0006m0l 000

I 500l 500

80025c0l 000

r00lm0

50I 0002 500r 0002 000

325r50t50100

2005(J()"-sot) i

, 5ooi180

zso ;

. t.so I

r50

.P = crrts, psi: f - rclocidad, flhin (fpm)

(*) Tomado de : Diseño de maquinas.

SHIGLEY, josep edwa¡d.MSCHKE, charles R.

6

El valor de coeficiente de fricción se puede leer de la gráfica 1235 (*).

En ¡ao

FIGURA 42-35

(*) Tomado de : Disetlo de maquinas.

SHIGLEY, josep edward.MISCHKE, charles R,

El valor 'Tu" e'n casos ortrernos se puede trabajar como Fu:0.2

El valor de '1C'depende de la capacidad para üsrpar el calor que presentan los diferentes

tipos de materiales utilizados para elaborar cojinetes .

A continuación se realizan los calculos de selección del cojinete.

PxV=((Kx(tB-tA))/F

El material utilizado para los cojinetes es bronce fundido, entonces :

Fux(PxV)mar

\ Porccltajc dÉ lubricsü(tn dc pcliNla mi$¡

K:(tB-tA)max

Donde:

47

tB 1040F

tA 86 "F

(pxV)mor 50000psiSm

Fu 0.12

K: (0.12 x 50000 ) | (325 - 86 ): 6000 | 239 :25.

Estos cálculos y selección son confiables ya que se trabajó con la rnáxima carga admisible

por el tipo de cojinete y con la máxima ternperatura admisible por el mismo. Lo que asegura

confiabilidad en su ur¡o ya que las condiciones de trabajo runca llegan hasta ese qrtremo.

Hay un factor muy importante que se debetomar en cuerita: el de la relación de longitud vs.

diámetro del cojinete. Cuando esta relación es pequeña, nos asegura que la liberación de

calor que presenta el cojinete será bue,na.

En nuestro caso ya que la relación es I / d = 1.25 ; esto nos garantiza que la liberación de

calor es eficiente y la selección del material es correcta .

5. MECAI.IISMO DE BIELA Y MANTVELA

5.I OBJETO Y TIPOS

Por medio de un mecanismo de biela y manivela debe transfomrarse un movimiento en otro,

generalmente de diferente tipo. Si un moümiento circular se transforma en otro alternativo

rotativo, se tiene el mecanismo de balancín según figura 4.35 ({').

-'..7==-jj"'-

Frc. 435. Mecanismo de bicla-balancirr

(*) Tomado de : Elementos de maquinas.FRATSCHNER.O.

Un tipo especial de mecanismo de biela -manivela lo constituye el de manivelas

paralelas segun figura 4.36 (*).

:.l-- -

49

Frc. Mccanismo dc n'¡a¡rivelasparalclas.

(*) Tomado de : Elementos de maquinas.FRATSCHNER.O.

Con el que se transrnite el movimiento rotativo de un eje a otro con el mismo radio de

manivela, como ejernplo en los ejes acoplados eri locomotoras. Si en los mecanismos

normales de biela y manivela el camino del &nbolo o eje director, pasa por el centro de giro

de la manivela se tiene el caso mas corriente de transformación centrada seglrn figura

4.37(*).

- rl-ta -ll It-<vuelto

Ftc. 437. Mecanismo de biela I'nranivela centrado.

(*) Tomado de : Elementos de máquinas.FRATSCHNER.O.

Si por el contrario el eje director está desplazado respecto al c¿ntro de giro de la manivela"

se obtie,ne la transmisión descentrado segun figura 4.38 ('l).

I U,l¡vrni{f.tí rr¡lAr{¡l,r ( ú ,-i,i¡.álr ¡

: .:1,¡.. .ü 'tiRi lrJl [l;. !: ..-..*.--.----:-l

5()

(t) Tomado de : Ele'memos de máquinas.FRATSCHNER.O.

Con r = Radio de la manivelq para transmisión centradq el recorrido del érrbolo es:

S : 2r , petro en mecanismos de centrado S f 2¡

En nuestro caso se considera el mecanismo de transformación centrada; por lo tanto rn¡estro

diseño y selección se enfoca e,n este tipo de elemento.

5.1.2 MECAI{ISMO CENTRADO DE BIELA Y T{ANT\¿ELA

Con¡iderecioncs fundemcnt¡lc¡ : El mecanismo de biela y manivela consta de la nianivela

con el gorrón de manivela" la biela y cruceta. En las máqufuns motrices, el movimiento

rectillneo de la cruceta se transforma en moümiento rotativo de la manivela;

por el contrario, en las m¡áquinas de trabajo, la energía procedente del á¡bol se cede en la

cruceta; o sea que se transforma un movimie,nto rotaüvo en otro restilíneo. Las posiciones

en que el eje longitudinal del brazo de manivela y el de la biela coinciderl se designa por

51

posiciones límites o muertas. Los gorrones de la manivela se encrre,lrtran entonces en los

puntos muertos. El que está del lado de la cn¡ceta es el punto muerto interior ó trasero Ko ;

el opuesto es el delantero Ko ' . Exterior e interior o zuperior e inferior ( para nláquinas

verticales como es nuestro caso ), delantero y trasero ( para máquinss horizont¡les ). En los

mecanismos centrados, los puntos muertos estan diametralmente opuestos; en los

descentrados no están situados simétricamente. El recorrido del errbolo de dentro a afi,rera

se llama "ida"; y el de fuga a dentro se llama'\¡uelta". Un mecanismo se dice que gira a la

derecha, cuando considerandolo en posición horizontal y üsto por el obserrrador; la

manivela en la semicircunferencia superior gira hacia la derecha estando la cruceta sih¡ada a

la izquierda segun figura 4.39 (*).

f---- ,.| - '', ==.-T*

=--=ff= I

/*r r_

de deslizanriento v carrera cn un nrecanismo centrado o des-centrado de biela ,¡'. nranivela.

i

Frc. 439. Presión

(t) Tomado de : Eleme,lrtos de máquinas.FRATSCHNER.O.

32

5.1.3 OBTENCIÓN DEL DESPLAZAI\4IENTO DEL EMBOLO

Si para una posición cualquiera de la manivela designamos por < el ángulo entre ésta y el

eje del camino del énrbolo ( ,ángulo de manivela ) ; y por a el angulo correspondiente de la

biela" se obüene el desplazamiento'k" del émbolo, segun grafica$a/aor'{41 (*)..l\lda

-'l

rcs. 440 ! Ul. Obtención del desplazamiento del énrbolo en un mecanisnro de bielanranivela centrado.

(*) Tomado de : Elemeritos de máquinas.FRATSCHNER.O.

Por intersección del círculo de radio igual a la longitud de la biela '1" y @ntro de la cnrceta

'B" e,on el eje del mecanismo del énrbolo, por medio de la distancia medida paralelamente al

camino del ánbolo, entre los puntos K y K' y los círcrrlos de radio "1" y centro sobre el

camino del ánbolo que pasan por Ko y Ko' Con ello se obüene para dos puntos

diametralmente opuestos, correspondientes al mismo angulo de biela p , diferentes

desplazamientos del enrbolo: Uno mayor 'k" para la ida y otro menor'k l" para la rnrelta.

En relación a la figua 440 se tiene para el camino de ida:

- | Y t,--.

tr lj

Vuelt a

53

x :r( 1- cos"()+l ( l- cos.6)

xl :r( l- cos<) -l( l-cosr)

Con lsen¿ =rseno( ,wtrto =r/s€fto( y

cos =ffi:\,¡'ilry setieneque:

x: r( 1 - cos<)j I t I -tfGnr*;Tt

Donde el signo * es pa¡a laida y el signo - es para la vuelta.

5.I.4 RELACIÓN ENTRE LAS VELOCIDADES

De acuerdo a la figura 4.43 (*).

(*) Tomado de : Elernentos de maquinas.FRATSCHNER.O.

':KT ¡:.' i \,¡,:----: i17-f'-'-----------_li_ -\{-.-'¡;: :'.i:'! ! ;i:

---------4 '.'u=-, .i':\.. _-i_'-*:-----4,

i'. -j--' ¿'-.'

vuel l ¿

54

En la figr¡ra 443 puede tomarse el movimiento instantáneo de la biela como un grro

alrededor del punto "O". Así pues, las velocidades instantáneas de los puntos (6R"

(crucetas) y 'I(" (gonón de manivela) , están en la misma relación que sus distancias al

centro de giro'0" . Si designamos por '.C" la velocidad instantanea de la cruceta que es

rgual a la velocidad instantánea del enrbolo, perpendicular a ÓE; pot 'b" la velocidad

instantánea tangencial del mufrón de manivet4 perpendicular a ffi, se tiene que:

C lv= óE¡OR

O sea que la velocidad instantánea del muñón es:

C=vx (O-B/OR)

Adernás, segun lafrgwa 443 :

OB /OR =ffi /ffi ; Tanrbiénpues

C:vx(m/ffi)con iR:r y v:rxw entonces

C= (vxwxtD) /¡=wxffii

Si elegimos una escala de velocidades tal que ffi: r = v, se tiene que ñiD representa la

velocidad C del ánbolo, correspondiente a un¿ velocidad uniforme v de la manivela. El

valor efectivo de C se tiene, teniendo en cuerita el valor de la escala multiplicando la

longitud ñID por la velocidad angular w , €!ilonces:

55

C:ffixw

Con los conceptos estudiados anteriormente y las condiciones de diseño y construcción del

equipo segun medidas ya establecidas, se procede a determinar la longitud de la carrera"

tanto a la ida '1C'como a la welta 'kl" y la relación de velocidades entre biela y manivela .

La potencia que consr¡me esta maquina es relativamente pequa:ia" lo que simplifica la

selección de los materiales a utilizar, ya que los esfuerzos igualmente son pequuios.

Es por esta raán que se utiliza una manivela constn¡ida en lámina de Yz " de acero 1045

CR. y una biela en acero estructural de I Yz" por 1" calibre 16 que es aproximadamente

llg* .

A continuación se presentan las constantes o va¡iables de trabajo:

o Velocidad de giro constante 21 R.P.M.

r Longitud de la biela 0.6 m.

o Diámetro de la manivela 0.2m.

r R¿dio de manivela 0.1m.

o Relación biela vs. radio = r I l= 0.1 10.6 : 0.16

56

Entonces:

Carrera de ida cuando : 45o y por función trigonomerica : 5.31o

x= r ( l- coso() + I t f -Vf - t r,,l *,"'ylx:o.l(1-0.707 )+0.6t.I -y1-(0.1 lO.$)¿ 1

x= ( 0.1 x0.2e3 )+0.6 ( 1 -'\f0355 )

x: 0.0293 + 0.6 ( I -\re:943 )

x: 0,0293 + ( 0.6 x 0.028 )

x: 0.0293 + 0.0168

x: 0.046 m. Para la ida cuando vale 45o

Procedemos ahora a calcular la distancia xl para la rnrelta" cuando = 45" y = 5.31"

xl = r( I - cos.() - I f t - V t +lt senql"l

xl : 0,1 ( I - cos45 ) - 0.6 t t - /l -Io7o¡¡T I

xl :(0.1 x0.293 ) - 0.6 1 t - Vffi ¡

xr = 0.0293 - 0.6 ( I -y'0.945 )

xl = 0.0293 - ( 0.6 x 0.028 )

xl :0.0293 - 0.0168

xl : 0.0125 m. Que equivale al reconido para la rn¡elta cuando vale 45o .

37

Mostrando así las diferencias en el recorrido de un mecanismo biela-manivela y

consecuentemente el moümiento del émbolo para los recoridos de trabajo del mismo (ida y

rnrelta) .

Procedernos ahora a calcular la velocidad del enrbolo para una posición oralquiera del

mecanismo biela-manivela .

La velocidad uniforme para la manivela es : n = 2l R.P.M. entonces :

v :2tt r . n | 60 Donde v : Velocidad instantanea tangencial del muñón :

v= (2ttxo.lx2l)/60

v:0.22m1s y

w = Velocidad u¡gulu .

w= vl¡

w= ( O.22ml s) | 0.1 m =2.2 I s Cuando el gorróndelamanivelaestáen K.

C: w.ffi

C: 2.2x0.065 : 0.143 m/s.

Que es la velocidad con la que es cortada la semilla o yema de la car'ia por la máquina.

5E

Con los valores de desplazamiento del enrbolo tanto para la ida'1f'como para la rruelta'kl"

se puede determinar la geometría de la rnáquina en el lugar de trabajo donde est¿ ubicada la

boquilla de corte y a su vez servirá para determinar la longitud que debe de tener la boquilla

de corte.

Con los datos anteriormente obtenidos se elrcuentra la longitud de la boquilla que es:

Longitud de boquilla 0b) = 2x '\{'

'k" desplazamiento del enrbolo a la ida

lb=2x 46mm:92mm.

La distancia que debe de haber en el lugar de corte debe ser dos veces el radio de la

manivela.

Espacio de corte (S)

S:2xr

r radio de manivela

S:2 x l00mm:200mm.

Distancia que se puede obse,nrar en las üstas de la maquina ubicadas en el apendice 3.

6, DrSEÑO y CONSTRUCCTóN DE BOQIjTLLAS DE CORTE

Las boquillas de corte son el elemento encargado de cortar la yema o semilla de caria de

azúcw.El calibre utilizado para la fabricación de las boquillas es Cal 20, eue en miümetros

seria un espesor de pared de lmm.

Debido a las dimensiones de la boquilla y al calibre de ésta, no es de consecución comercial

con contenidos de ca¡bono por encima del0.2%.

Es por esta razón que se utiliza tubo de lamina Calz} CR con un contenido de carbono

promedio de O.l5o/o.El cual es sometido a una serie de procesos térmicos los cuales se dan a

conocer posteriormente; con los que se aumenta el contenido de carbono aun0.4Yo, enla,

superficie con el que será templado,

Estas están construidas en acero de O.lSYo de carbono y sus medidas son variables ya que

está distribuida en tramo circula¡ y otro cónico.

U¡l¡aid¡rt Autú|on. rtc occllrbsfccl0N ElBl,l0TEcr

60

El tramo circular tiene como diámetro l" y zu longitud es de 1.5". El siguiente tramo tiene

una conicidad de 5o y su longitud es de I ?/t".E{ta conicidad se emplea con el fin de que la

semilla pueda ser desprendida facilmente de la boquilla.

En el entremo o punta de la boquilla se encuentran unos dientes de corte, los cuales son

construidos a lima y el número de dientes en promedio debe de ser 30, los cuales

gararrtizaráirnuna mejor operación de corte.

Como ya nrencionamos anteriormente el porcentaje de carbón de la boquilla es muy bajo, lo

que hace necesa¡io que dicho elemento sea sometido a procesos terrnicos de cementado para

añadir carbono a zu superficie y posteriormente lograr una rnayor dweza que debe ser

aproximadamente 43 Rowell C mediante el temple, con esta dureza se gorantiza una rnayor

dr¡rabiüdad de la boquilla y una eficiencia o rendimiento que alcanza entre 150.000 y

200.000 unidades de semilla durante la üda útil de la boquilla de corte.

6.I PROCESO DE CEMENTACIÓN

'?ara templar el acero de bajo carbono es necesario aumentar el contenido de carbono de la

superficie del acero, o sea que una capa erú€rior delgada puede templarse por calennamie,lrto

del acero a la temperatura de temple y después enfriamiento zubito. El procedimiento, sin

ernbargo, supone dos etapas distintas. La primera es la operación de carburizar, por

saturación de la capa superficial con suficiente carbono. La segunda representa el

6l

tratamiento termico de las piezas carburadas, püo obtener una capa srú€rior dura y al mismo

tiempo dar al núcleo las propiedades fisicas requeridas. La palabra inglesa "casehardening"

se enrplea ordinariame¡rte para indicar el procedimiento completo de carburizar y te'nrplar."

6.1,2 UÉTONOS USADOS PARAAI.JMENTAREL % CARBONO

6.I.3 CARBI.JRACIÓN

'Es el restiltado de calentar hierro o acero a r¡na temperatura inferior a su punto de fusión en

presencia de un sólido, líquido o gas el cual se descompone, liberando carbono al ser

calentado a la temperatura usada. Así es posible obtene,r, por una perietraciórL difusión o

absorción gradual del carbono por el acero, una " z.om 6 cascara" de nr¡ás alto contenido de

carbono en su superficie que eri zu interior. Cuando un ac€ro carbr¡rado se enfría

rápidamente en agua, salmuer4 aceite, etc.; desde la temperatura adecuad4 ésta cascara se

vuelve dur4 dejando zu interior blando, pero de gran tenacidad."

6.1.4 MIRIJRACION

'Es un procedimiento para endr¡recer las zuperficies de ciertos aceros aleados, calefitáridolos

eri una atmósfera de nitrógeno (gas amoníaco) aproximadamente a 510oC. .

62

Luego el acero se enfría lentamente. Las superficies mecanizadas y acabadas, e'ndurecidas

por nitruració4 suften la mínima distorsión. Las propiedades fisicas tales como tenacidad,

resistencia al impacto fuertg etc. , puede,n conferirse al núcleo por tratamientos térmicos

prwios y no rezultan afectadas por las temp€raturas de revenido hasta 5l0oC. . Los aceros

'Trlitralloy'' convenientes para este procedimie,nto pueden maquinarsen bien, tanto tratados

térmicamente como recosidos, y se forjan tan facilmente como los aceros aleados del mismo

contenido de carbono. Ciertos tratamientos ternricos debe,n aplicarse antes de la nitruraciórg

ante todo el recosido, pata anular las te,nsiones del laminado, forjado ó maquinado. Las

partes que no requieren tratamiento térmico deben maquinarse o rectificarse a las

dimensiones oractas deseadas. Deben aplicarse tolerancias justas en el acabado, pero se

daran las concesiones para el aumento debido a la absorción del nitrógeno, que €,!r general

importan aproximadamente 0.0l27mm.para una cáscara de 0.508mm. . Las piezas que

necesitan tratamiento térmico para obtener unas propiedades fisicas definidas, son forjadas o

cortadas e,n estado de recosido; luego reciben el trat¿miento térmico para las propiedades

fisicas deseadas, son desbastadas a máquin4 normalizadas y acabadas a mráquina. Si las

piezas templadas y rorenidas se normalizan después, las temperaturas de rwenido y

normalizado deben ser iguales. La temperatura de normalización puede ser inferior, pero

nunca zuperior a la de reve,nido."

63

6.1.5 ACEROS DE CEMENTACIÓN

"Todo acero de bajo carbono, por ejemplo de 0.15 a 0.2ú/o, se presta a la cementación.

Tarnbien los aceros aleados con bajo carbono pueden cemeritarse, y los metales de aleación

les confieren las mismas propiedades ve,ntajosa que a las otras clases de acetro."

En la siguiarte página vemos el grafico en el cual se puede,n obserrrar las medidas generales

de la boquilla de corte en unidades de milímetros.

Podemos notar la conicidad de corte y la parte cillndrica la cual es snrjetada por el

portacuchilla." (*).

(*) Tonado de Manual universal de la tecnica mecánic4Barcelon4Editorial labor, páginas1824 a1826

il

GRÁIICO DE BOQUTLTI\ DE CORTE

NOTA: t-A BOAUILIA ES FAERICADA EN TUEO

DE 25.4 MMY CON PAFIED DE CALIBRE 2O

?F4mmfi

EZmmfl

IIII

tII


7. sELEccróN y EspEcrFrcAcIoNEs DE orRos ELEMENTos

En este capítulo se mencionan eleÍientos que hacen parte de la estructur¿ como son el

sistema fijo y móvil de corte, el sistema de transmisión de potencia, el mecanismo de soporte

de los émbolos de corte así como tambien el proceso de selección del reductor de

velocidades.

7,1 SELECCIÓN DEL REDUCTOR DE TVELOCIDADES

Para el proceso de selección de este elemento se debe de tener en cuenta la potencia

consumida por la mríquina en la operación de corte y la relación de reducción requerida

según la operación de corte que presente la máquina .

Enseguida se presentan los cálculos hechos con base en los factores de seguridad

estandarizados para tal proceso con el fin de selecciona¡ adecuadamente el reductor de

velocidades.

6ó

fsl

fs?

Pdiseño = Preal x fsl x fs2

Factor de seguridad para car9a,con choque y tiempo de trabajo de 8 horas (*).

Factor de seguridad por numero de arrancadas (*).

COEFICIENTES DE SERVICIO

S..*u;irlrrbdo-:

irt:;'iilr+6'lO':

. ;. ,...24

Cargaunilormc

0.8-1.0r.0-f.21 .2-1.4

Cargavarl¡ble

1.0-1.21.2-1.4f.5-1.E

Cergacon choque

1.5-1.E1.8-2.12.O-2-4

trr¡nquo¡hora

525

100500

1000

coel.1.01-21.41.6r.8

Debo tomarse el coeficiente más elevado de entre las dos tablas.CARACTERISTICAS DE POTENCIA MAXIMA lFactor Servicio = 1l

Tabla de dl$ens¡ones

Tomado de : Catálogo de selección de reductores de velocidad. CONIESCO. Tabla l2-7.

R.lslónR:l'F l'n-¡rPm . Tamaño 4tl''KwlcvlNm

'' T¡maño60Kwl Cv lNm

T¡ma¡'lo8OKwl Cv I N.

Temaño 9O

Kw I Cvll{nr

;50,...':GOl'

il!I;:''

:.10.g};:=2O;5¿

;tS..lriii¡o':'11s",,,G0;';i¡e.';

[email protected]

0.50.a0.¡l0,30.3o.20.1

o.70.60.50,5 -0.40,3o.2.

2434353E37302A

120.90.Eo.70.00.¿l

0.3

1.61.21.11.00.80.5 .

0.4

5l71

879a67625E

221.9LEf.51.1

1.00.8

3.02.O

2.12.O

1.51.3t.l

1071632ü210191171l6a

{13.42.72.31.71.512

5.61.O

3.13.f2.32.O

1.6

N31535t305361

35E

3r¡5

67

Pdis = 2.4YíP xl x2.l= 5 HP.

Con este valor se seleccionó el reductor de velocidad de actrerdo a la pote,lrcia que es

realmente consumida por la ÍIáquina.

Otro fastor que se debe tener en q¡erita es la reducción de velocidades que se desea obtener

ya que cada boquilla debe cortar 2l semillas por minuto. Para hac€r esto, se debe tomar en

cuenta las rwoluciones del motor que son 1750 R.P.M. .

o Rwoluciones de entrada al redustor de velocidad 1750 RP.M.

o Rwoluciones de salida del redustor de velocidad 2l R.P.M.

La escala del redustor de velocidades es :

Escala :1750l2l

Escala=80:l

Por lo tanto las condiciones tecnicas de selección del reductor de velocidad son :

r Potencia 5 IIP.

o Escala 80 : I

6E

7.1.2 DETALLES DE CONSTRUCCIÓN

Mec¡nismo dc soporte de los émbolos de corte : El siguiente es el gráfico del mecanismo

utilizado para los vástagos o enrbolos de corte'

MECANISMO DE SOPORTE DE LOS ÉNNNOT,OS DE CORTT

250 mm mm - l- 1[X] mm

DE I.A MANIBEI.A


69

o

o

Este mecanismo funcion¿ con 4 vástagos; dos de los cuales presentan movilidad los qnles

!¡on encargados de realizarr el corte de la senrilla junto con la boquitla de corte. Los restantes

son fijos y son los encargados de fuircionar como guías para el mecanismo.

Todos los vástagos son de acero 1045 y zus medidas son:

Vástagos fijos 0.35 m. de longitud x t/¿" de diámetro.

Vástagos móüles 0.5 m. de longitud x Tt" de diámetro.

Los brazos de apoyo le brindan soporte a la biela y éstos estfur construidos en aoero 1045 y

sus medidas son :

r Brazo de apoyo 0.2m. de longitud x 1" de diámetro.

Todos los bujes que se muestran son f¿rbricados en aoero 1045 y sus medidas son :

Bujes de soporte | %* de diámeho erúerno x l" de di¿f,metro interno xT' delongitud.

Bujes de vastago 1" de diámetro e:rteflio x 3/t" de diámetro interno x2" delongitud.

La estrustura de soporte es fabricada en "[-l' de 4" la cr¡al por teri€r buefia resistencia a

soportar cargas y esfuerzos fue seleccionada para dicho soporte. Las medidas del soporte

son:

Uti-ni¿r¿ At;til'(! !,f úd ltli:lia¡t¡

a

o

..t. ..i,.\,ri,.::..r(llliiÉ

70

o Longitud I m.

o Ancho 0.25 m.

Todos los anteriores elementos han demostrado ser los apropiado$ para dicho mecanismo ya

que cumplen perfestarn€nte con las conüciones de diseño y selección requeridas.

Sistcme lijo dc corte : El siguiente es el esquema de el mecanismo utilizado para el soporte

de los ejes porta boquillas de corte.

7l

SISITIT{A FX'O DE CORTE

BOGUILTA DE CORTE

TUERCA DE SUJECCION

_POLEA

RODAMIENTOS CTURA DE SOPORTEEUJE SOFORTE

t-J

F-l


72

Este esquema de uno de los mecanismos de la maquina representa los eleme,lrtos de apoyo y

corte respectivamente.

En primer lugar se consideran 4 rodamientos para soportes de cargas combinadas (axiales y

radiales), los cuales tienen r¡n diámetro interno de | % *. Ta¡nbie,n se observan dos poleas

tipo'8", las cr¡ales son de un solo canal, su mat€rial de construcción es fundición gris y el

diámetro de la misma es 5".

Otro elemento muy importante son los ejes de soporte que son los eircargados de zujetar las

boquillas de corte. Estos bujes son fabricados €n aoero 1045 y zus dime'nsiones son :

r Inngitud 0.3 m.

o Diámetro exterior I Y1"

o Diámetro interior l"

La estructura de soporte está construida en perfil Acerco golvanizado de 10", el cual se

encarga de soportar los elemefitos ya mencionados. Sus medidas son :

o Longitud I m.

o fuicho O.25 m

Todos estos elementos se adquieren frcilmente en el mercado y st¡s ca¡acterísücas o

propiedades mecánicas son las más apropiadas para este tipo de trabajo.

73

Sisteme de tr¡nsmisión de potcncie : En el siguiente gafico se muestran los elementos

utilizados para transmitir la potencia procedente del motor hacia las boquillas de corte.

SISTEIUA DE TRANSMSIÓN DE POTENCIA


El sistema de transmisión de potencia con$ta de dos poleas de 5" de diámetro las cuales son

construidas en fundición grrs y que reciben el movimiento y potencia entregado por el motor

mediante las bandas. Estas poleas son üpo'8" de rm solo canal.

Otro elemento del sistefin a considerar son las bandas, las cuales son de 41"

74

Debido a las condiciones de espacio que se preseritan se optó por utilizar bandas del tipo

oB",las cuales ormplen con las condiciones de potencia requerida.

Por ultimo se considera la polea encargada de entregar la potorcia a la banda, la cual es una

polea tipo '8" de 3", construida en fundición gfrs y de tres can¿les. Los diámetros de los

ejes de trabajo de éstas poleas son :

Polea de 5" Diámetro del eje I Yl"

Polea de 3" Diámetro del eje 1 1/8 *

REDUCTOR DE VELOCIDADES Y SISITMA MÓVIL DE CORTE : En el siguiente

gráfico se puede observar como está acoplado el reductor de velocidades media¡rte el

mecanismo biela-manivela al sisterna móvil de corte. Lo que en realidad constituye un solo

mecanismo.

75

MEcANrsMo DE coRTE uórm,

EJE FIJO AL CI-IASIS

\- REDUCTOR DE VELOCTDAD

\r\H

Tomado : Del ar¡tor, gráfico rnimeroll

76

Este sistema de mecanismos de la rüáquina está constituido por :

o Reductor de velocidades de 5 HP. y escala de 80 : I

o Mecanismobiela-manivela.

o Vástagos fijos y móviles.

El reductor de velocidades es r¡n elemento prwiamente seleccionado, el onl está encargado

de proporcionar movimiento al mecanismo biela-manivela.

El mecanismo biela-manivela está encargado de proporcionar movimierito longitudinal a los

vástagos de corte. La carrera de desplazamiento longitudinal equivale a O.2m, espacio

suficierite para una buena operación de los vástagos e,lr el corte de la semilla.

Todos los anteriores mecanismos y elementos ya han sido seleccionados y diserilados

prwiame'nte.

8. SOPORTE ESTRUCTIJRAL

Esta parte se encarga de soportar todos los elementos que constituyen la máquina.

Está construido en perfil de tubo cuadrado de I y2* CR calibre 14 y conforma la estructura

general de la maquina, La'AJ" estructural que soporta los rodamientos es de 10" calibre 14

y es de material galvanizado. La estructura superior que es la e'ncargada de soportar los

vástagos de corte es construida en 'tI" de 4" HR Los elementos anteriormente

mencionados se presentan en el apendicé 3.

Todos los materiales empleados para esta estructura pertenecen a la norma A36 de ASTM.

Lo que nos garantiza la perfecta operación de los mismos, ya que la estrucúura no está

sometida a ningun tipo de cargaexterna.

Enseguida se presentan algunos cálculos con los cuales se comprueba que el material

seleccionado es el apropiado.

78

La estructura soporta un peso de 200 lb Que es el resultado de la suma del peso de todos los

elemefitos mecánicos que van ensarnblados en ella como es el motor, reductor de

velocidades, mecanismo biela manivela" rodamientos, poleas, bandas y demás elernentos.

Los siguiantes $)n los parámetros de selección:

E

cqv

Modulo de elasticidad

Esfuerzo al limite de fluencia

30 x l0 lb/pul.

36000 lb/pul.

ESQUETUA GENERAL DE CARGAS


Como la estructura esta conformada por cuatro soportes (patas) las cuales reciben la carga

€lrtonces por cada soporte se tiene F/4.

Fl4:50 lb.

Carga real = 50 lb x fs

fs Factor de seguridad (e'nhe 2 - 3 que es apropiado para la selección)

Carga real : 50 lb x 3 : 150 lb.

PARIE INFERIOR ESTRUCTURAL

79

El diseño se hizo como si fuera una columna larga entonces :

Pcrit:(dxnhEx D I Le'

Y Momento de inercia

Pcrit Carga real

n Número de nodos

Le Longitud efectiva

L longitud del soporte

Le:0.5L

Le : 0.5 x 0.9m: 0.45m: 18 pul

I : @critxLe¿)/ (n.x r.l4to¿xE )

¡ = (1501b x tt$ul') / (t x 3.1416¿x 30xl06 b/pul )

I : l.64xlO "pt

Si comparamos este valor del momento de inercia con el mínimo que se puede encontrar en

tablas se puede llegar a la conclusión que la carga a la que es sometida la estructura es

despreciable con respecto a la carga que el m¿terial escogido puede soportar.Ver apendice3.

-I trots¡l.c lullneina dt ihci¡fllr Ii tta^l(tl¡ l¡tFt tf,t ECr I

t0

Toda esta estructura al estar ya la máquina lista para trabajar se enq¡entra cubierta con

lámina CR. calibre 20, con el fin de proteger a las personas que trabajan en la maquina

contra cualesquier daño o accidente. A diferencia de la estn¡ctura que está sotdada, la

cubie'rta de lámina se atornilla a la estructr¡ra con tornillos de 5/16" x l" NC. grado 2; con

lo que se permite que en caso de oralquier reparación se pueda faciütar la operación de

desmonte de las piezas.

En los gráficos se muestran dealladamente los cornponentes estructurales de la máquina

según el apendice 3.

Enseguida se presentan tablas en las cuales se enumeran los elementos estructr¡rales de la

máquina y las piezas o materiales utilizados para su construcción.

E1

LISTA DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓN

Material

Tubo cuadrado de I l/2" calibre 16 CR

Tubo cuadrado de I ll2" calibre 16 CR


Tubo cuadrado de 1 l/2" calibre 16 CR

Tubo cuad¡ado de I ll2" calibre 16 CR

Tubo cuadrado de I l/2" calib,re 16 CR


Tubo cuadrado de I l/2" calibre 16 CR

eogoto de}" x 3/16" CR

"I-l' estructural de 10" g;alvanizaÁa

"LJ" de 4" CR

*LI" de 4" CR

'oll'de 4" CR

Medide

0.86 m

0.6 m

0.65 m

0.68 m

0.61 m

0.3 m

0.64 m

0.25 m

0.9 m

1.0 m

0.21m

0.25 m

1.0 m

Unidades

4

3

2

I

2

2

2

2

2

2

2

2

2

82

TABLA GENERALIZAT' A DE ELEMENTOS DE CONSTRUCCIÓTT

Descripción

Tubo cuadrado de I l/2 calibne 16 CR

"I-P'de 4" CR

Perfil galvanizado de l0" calibre 16

Áog,rto de 2" x l/4"

eog.rto de I l/2- x l/8"

Barilla cuadrada de l/2"

Tornillo de 5/16 x314"

Tornillos de I ll2" x l/2"

Tornillos de l" x318"

Prisioneros hallen de l/2" x318"

Lamina calibre 20 CR

Eje de 314" ae,ero 1045

Tuerca para tubo de l"

Buje de I 3/8" x l" acetro 1045

Buje de l" x3/4" acero 1045

Soldadura 6013 x l/8"

Unidad

óm

6m

6m

6m

6m

6m

Unidades

Unidades

Unidades

Unidades

(ax8)ft

0.5m

Unidades

Unidades

Unidades

KG

Cantidad

2

I

I

I

I

I

50

24

32

30

2

2

2

4

8

3

E3

Arrancador siemens trifásico

Rodamientos de I l/4"

Polea tipo "'\P'de 5" de un canal

Polea tipo "V" de 3" de fres canales

Polea tipo "'\P' de 4" de un canal

Pintura anticorrosiva

Pintrra azul rnartillado l4l4

Unidades

Unidades

Unidades

Unidades

Unidades

Galón

Galón

4

2

1

I

U2

%

9. PROCESO DE OPERACION

Esta máquina recibe zu energía de una fuente de 220Y. de corriente alterna y su operación

es mediante un motor trifrsico.

Después de estar conectada la máquina, inmediatamente se puede poner en operación

mediante el accionamiento de un a¡rancador eléctrico, Cuando la maquina ya esté

funcionando, se observa cómo los vástagos empiezan a subir y bajar en forma alternada,

permitiendo así que la operación de corte se realice de forma indepe'ndiente para cada uno

de los trabajadores.

En el proceso de zubir y bajar el vástago, éste pasa por €n medio de la boquilla de corte la

cual está girando, permitiendo así que se realice el corte de las yemas o semillas.

Parala operación de corte se situan dos operarios a cada extremo de la mriquina. Estas dos

personas se elrcueritran sentadas tomando tramos largos de cu'ia y colocándolos entre la

boquilla de corte y el vastago. Tomando en cuenta que lo que se debe de cortar es cada una

de las yemas de la caria.

85

La forma de las yemas después del corte es circular y alargada. Estas semillas salen

expulsadas por la parte inferior de la boquilla de corte y son recogidas en baldes o caneoas.

Posteriormente las semillas son llevadas a el laboratorio donde son esterilizadas,

inmunizadas y después presenrbradas en un invernadero hast¿ el momento de su siembm a

campo abierto.

Cuando ya han sido cortadas muchas yemas, enton@$ las boquillas de corte pierden el filo

de sus die,mes y es este el momento cr¡ando se procede a rectificar el filo con r¡na lima

triangular. Después de haber realiza¡lo esta openación durante varias ocasiones, entonces es

cambiada la boquilla por una nueva,

La forma de cambiar la boquilla es desmontando la guards de lámin¿ y aflojando la tuerca

que mantiene fija la boquilla contra el eje que le permite girar durante la operación de corte.

En seguida se monta la boquilla nueva de la misma forma ; ésta es una operación sencilla.

Cualquier otra operación de ajuste o reparación se puede realizar de rm¿ forma facil ya que

todas las piezas o mecanismos de la máquina, son desmontables, excepfuando claro está la

estructur4 la cual está soldada.

IO. CONCLUSIONES

10.1. Después de haber realizado varias pruebas y ensayos a la calidad de la semilla, se

determinó que el tipo de operación de corte mediante boquillas giratorias, es el más

adecuado, ya que no causa ningun tipo de dario mecrinico y esto se debe al angulo o

conicidad de 5o que presenta la boquilla, el cual es suficiente para permitir el fácil desalojo

de las semillas cuando ya han sido cortadas.

f0.2. Las pruebas realizadas en la medición del consumo de potencia eléctrica, mostraron

que el coru¡umo de energía por cada HP. de potencia, es equivalente a 3A.; con este

resultado se pueden realnar las operaciones pertinentes a la selección y diseño de los

diferentes elementos de la maquina.

10.3. Después de haber hecho algunas pruebas durante la operación de corte, se llegó a la

conclusión de que 2l Ciclos, es la velocidad de trabajo apropiada; ya que cuando se

aumentaba esta velocidad, los operarios perdían va¡ias oportunidades de realizar cortes y

cuando se disminuía mucho la velocidad, entonces el rendimiento era mínimo y no

compensaba la producción y operatMdad requerida,

8il

Con estos 2l Ciclos por minuto se obtuvo una producción promedio de 15000 unidades de

sernilla por día.

10.4. El proceso de la obtención de senrilla de caña de azúcar a partir de métodos

industriales, es relativamente nuevo en Colombia, ya que éste enrpezo a surgir a partir de

1990 con la introducción de tecnología brasilera. ñrora que se está adelantando en el

desarrollo de tecnología nacional; se puede llegar al punto de no solo industrializar el corte

de semillq sino tanrbien la siembra de la plántula ( aI transcunir un mes de germinacion ) de

la cari¿ de azúcar.

10.5. Debido a que las cargas y esfuerzos que soporta el eje de apoyo de las boquillas de

corte son mínimas, pues la rnayor cargq actúa sobre la parte rnás distante al centro de

simetría, entonces se calculó dicho elemento como un ejg arin cr¡ando zu verdadera forma es

de buje alargado.

10.6. Un aspecto importante que se considero, es la dr¡reza de las boquillas de corte, l¿ cual

debe de estar entre 40 y 45 Rowell C. ; dtreza que permite un rnayor rendimiento en cuanto

a unidades cortadas se re,fiere.

1O.7. Las boquillas por ser fabricadas en un aoero para manufactura de0.l5o/o de carbono,

debieron ser sometidas a un tratamiento de cementación y posteriormente al temple con el

cual se obtiene la dr¡rez¿ requerida.

?F

BIBLIOGRAFÍA

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Catalogo LA BALINERA, Rodamientos rodillos cónicos, Editado en Cali, Páginas 23-24.

ANEXOS

¿,pÉxotcE I

T¡bl¡s y gráficas para la selección de rod¡mientos

Factor do volocirlnd fn pñrn rodnnrionto¡ da r(rrtillos

nfnlnal

it.D.m. ¡ t.D.m.+ln-

| n r¡

" ¡ t'P'm'n

?. f¡. m,

n

r. p. m.

l¡f6

t 0 1,43512 t,369 j

1¡¡ 1,297t t t,2¡¡e.r8 1,203

20 1,16622 t,r33 -24 l,t 0¡[26 r,0772g f,064

30 " r,03232 1.0r 2

34 0.99436 0,97138 0.962

0.9470,9330,9?00.9080,89t

0,8860,87¡0,8050,86C0,847

60 0,838a2 0.8306a 0,82260 0.8r 508 . 0,807

70 0.80072 0,79¡[,1 0.78776 0.7817A 0,775

0,7c90,7630,7580,7530,717

0.712o,7370,733o,7280,721

100 .0.719f05 0,709lro 0-,699It5 0,690r 20 0.68r

125 0,s73r30 0,605l3s 0,657140 0,650to: 0,6¡13

150 0,637155 0,631 .160 0.625165 0,6191?0 0,0r 3 -

178 0.608 '180 0,803185 0,598190. 0,É93195 0,589

0.5840,t760,6680.6G00,553

o,5460,5400,63¡l0,5280,t23.

o.5170,5r 20,5070,5030,498

360 0,1gtl360 0.490

.370 0,486380 0,¡¡82390 0,478

400 0,475410 0,47r12O 0,¡167¡f30 0.46¡l140 0.461

450 0,458460 . O,¡t55470 0,452480 0.440.90 0,447

2 100 0,2892200 0,2852 300 0.28r2 4o0 0,2772 500 0.274

2 600 0.27t2 7oO 0.2682 800 0.2652 900 0.2623 000 0.259

3 r 00 0.257. 3 200 0.254

3 300 0.2t2'3 400 0,2503 500 0.248

3 600 0,2463 700 0.2¿13

3 800 0,2423 90O 0.?¡10¡t 000 0,238

4 r00 0.2364 200. 0.23¡l4 300 0,2334 400 , 0,2314 500 0.230

4 600 0.2284 700 0,227¡l 800 0,225¡f 900 0.2215 000 0,222

a20o. - 0,2205 400 0.2175 600 0,2155 800 0,2t36 000 0,2t I

6 200 0,209I 400 0.20t6 600 0,2056 800 0,2037 000 0,201

7 200 0.1997 ¡100 0.1987 000 0.t967 800 0.t95I O00 0,1 93

8 200 0.192.8 400 0.t90I GOo 0.t89-.iUO ' U,tE89 900 o.t87

9 200 0.t859 400 0,t 849 600 0.183

' g 8oo 0,182r0000 0,t81

10 500 0.1 78rr 000 . 0,176rr 500 0.t73r2000 0,r71r 3 000 0,t6t

r4 000 0.t6315 09O 0.r60r6000 0.t57t ? o00 0,15¡l18000 0,r52

19 000 c,t4920 000 O,ltt7

?65 | FrE

900920940960

- 980

I O00I O50

1 toot 150I 200

I 300t 400I 500

.1 600I 700

t 800I 8501 900t 9502 000

0,4440,4390.434o.4290,425

o,aio0.4160.4t20.4080,405..

o.4010,3980,3950,3910,388

0.385o3830.380o,3770,375

o,3610,3s50.3500,3460,341

0,3330.3?60,3t 90,3r 30,307

500620540560680

600620640660680

700720740760780

q00820840000880

t.

200

. 2t0, ?2oi 230' 240

I

2áO

| 200' 270

, 280- 290

: 300. 3r0

i 320330

:- 310

404211r¡€¡18

50á254EO

58

8082848088

9092949098

o,3720.3700.3670,3650,qp3 -

0,3020,3000.2970.2950.293

Itiwrsidart lilt{tnom¡ du CicciiúbSl i':,i ir ," rj' rii' liCA

L¡ Industri¡ chccosfovtcr dc rod¡mlenrcs produce el más vari¡do surrldo de rlpos y tameñosde rodamienros normales y esapaclales, gue corre¡ponden a lo¡ empleados en li mayoríade paíser del mundo entero.Lo¡ rodamlen¡os ZKL se aplican para el ilojimienrc en una variedad de producros de lalndustria magulnaria checoslovaca, tales como las mundialmenrc conocidas máquinas herra-mient¡¡ o ¡utomóvlles, motoclcletas, máguinas ?grícql¡s, bombas, ventlladores, locomo¡or¡seléctrlca¡. instelaciones de l¡minación etc.El ¡urtldo de rod¡mlentos normallzados ZKL, dado por un sumerio en la presenre publica-ción, et cl gud basta ¡uficlentemente para el constructor, casí en todos lós casos ie alo¡a-mlento.Todos los rodamientos ZKL ¡ndicados en el prés€nre catálogo, con excepción de algunostamaño¡ dc una sola hllera de bolas d_e_tipo E, se fabrican en áimensiones iorrespondientesal plrn de dlmenslones Internaclonal lSO. Los rodainienros ZKL ¡on fabrlcados de iceros pararodamlcntos, blen acredltados.Después de una conclsa descripción sobre el cálculo de la vida fund¡menral, del factor deseguridad estátlco y del resumen de denomin¡cione¡ fundamenr¡les y suplemenmria¡ de lo¡rod¡mlcn¡o¡ ZKL, c¡¡c c.tlloto Prcscnt¡ cuadros sinóprlcos dc dlmén¡lóncs prtnclpalcs, devalores fundamencalés de capacidad de carga dinámica y estárica y de pesos de rodamienros.

-En lo¡ casos de alolamientos más exigentes, el Servicio de Consuhas de la Empresa ZKL

facillt¡rá ¡ todo¡ lo¡ Intere¡¡dos Infoimcs ¡obre la ercogidr adccuad¡ dc ¡od¡micnro¡, dclaloja-mtento, montale y de la lubricaclón, correspondien¡é.

Cálculo de carga equ¡val€nte dinámica de rodamientos ZKLLe crr¡r egulvrlentc dinámlca de cualguier rodamiánto ¡e c¡lcul¡ por lr si¡ulenrá ccu.cióngcncnl:

P: XVF¡ * YF.en donde

P - cargr eguívrlente dinámica (kp)F, - cargr radlal exlstcnre (kp)F. - carga axial existence (kp)V - coeficlente de roeciónX - coeficience de carga radialY - cocfclcntc de carga axlal

Los valores de coeficien¡es V, X. Y s9 dan en las nblas 1 y 2.

Goclclcnte ddrot¡clón V

I Con crrgr pcriférice I Con c¡rtt por

T¡ble I

T¡io dG rodrmicnto

Rod¡ml¡ntoc d¡ r¡dlllo¡ r rótl¡leRodrml¡nro¡ rl¡ldor dr ua¡ ¡olr hlbn d¡ boh¡ du.nont¡blc¡Rod¡mi¿nto¡ ¡xlrlc¡ dc bolu y dc búrll.tc¡

Lo¡ dcml¡ ¡od¡ni¡nto¡ ,

dll 1ro intGrior i puntor del ero Int¿rior

Cocflclcntc¡ X c Y T¡bl¡ 2

Tipo dc rodrmicntos

Fil

vF,--t.

i-Y-

fr="

iod¡mientá¡ rigidos dc un. '

! - O,Of4' ¡ol¡ hilcr¡ dc bolr¡ del tipo EL, r-r¡ 0.026. R, lÚo, .60, ao N, óo NR,-ó2, O,O5ó0,064

. 0,f10

2,ó'1,*)1,71r,5t1,451,3f1,15f .0¿r,00

0,r90,220,26o,2E0,300.340,360.420,u

i o io,¡c0 0,5ó0 0,5ó0 0,5ó

. 0 0,5ó0 0.5ó0 '

0,5ó0 , 0.5ó0 0.5ó

62 Z).62 22. ó2 N, 62 NR,522N, 62 2ZN, ó2 ZNR,622ZNR. 63,6?2,6t 22, ót N, ó3 NR,.' 6:t zN, 63 2ZN, ót ZNi,63 zZNR. 64, ó¿ N, ó¿ NR

I o,t70 I' 0,260 l.0.ó20 1

0,5óo f

' 2,50ii 0.20I

Rod¡miGñro3'rí¡ldos de unt¡ol¡ hilcn dc bol¡¡ de¡mon-trbl.¡ drl rlpo E 0,50I

Rod¡¡ni¡mo¡ de un¡ ¡ol¡ hilcr¡do bolu con contrcto ln¡ulerdcf tipo [ ?il I o,11.1 . 0,E7

Rodemlcnró¡ dc dos hilcr¡ de l3lt0G-f 3lD4 |

bolu dcl tipo t33 (mtrociónrnütu¡) 11 l2K, Xl, Xl 9,, t r2G-1203f3,-f3K,2:',23K i iwiffi' f 20L-1269

121É1212121*1222

. 1222-1230

0,3i¡

0.3r0,270.23o,?10,f I0,17o.20

oJo9370,310,20o,26o,2E

0,340.2E0,25o,23

0.ó0o,520,450,¿t0,37

i

I

I

I

I

I

2,9

3,t3,ó1,24,65,2s,74,9

2,02,63,t3,53,83,5 '

2,93,53.?1,2

t,ó1,92,22,42,6

I

i

0,ó50,ó50,ó50,ó50,ó50.ó50,ó5

0,ó50.ó50.650,ó50.ó50,ó5

0,ó50,ó50ó50,ó5

0,ó50,ó50,ó50.ó50,ó5

!

I

2,02,32,73,03.1; !,2

" 3'2

. 1.3' 1.7

; 2,0: 2.3| 2.¿i 2,3

: I,E. 2,22,5'. 2,E

1

I

III1

1

I

1

1

1

I

I'l

Ift

1,9 : 0,ó5¡

220É220¿2205-2207220&+2299221822132211,-22292221-2222

r30Lt30i¡. f 301-13¡5

130Lt309131L1322

23f)1' 2 2-29¿2305-23082W-2312

, 231*2322

f,01,21,41,51,7

@lCocficicntc¡ X e^ Y

I

I

¡

f¡

1..I

!.

a

II

II

T¡ble 2

Rod¡micnto¡ dc do¡ hllcre¡ dc -bol¡s_con conncto rn¡ulrr tioo31 33

Tipo dc rodemicntor

i,,E,S.

XY-

o,ó2 i t.fl io.a¿

-i_!_

1 ' 0,73

Rod¡m¡cnt de do¡ hllor¡s dcbfr?lhtGr, tfpo 230, 2tO K,?l!. 23f K. ,4

'¿oK, 2t¿

t3r K, 223. ¡23 K

2&2L2fi72 12307ó-230/500 l.

23122-2312E23r30-23U500

2220'-22?p,7 ,

2220L¡22m9 1

2221É22211-2221*22222

'2222¿-ZZZU ,

2321*2322023222-23264

2,1' 2,9

2,22.1

2.12,62,62,62,3

2,0I,E

f,óf,E2,O

0.67 4,00,67 4,6

9,67 | 3.20,67 3.f

:0,67 . 3.10,67 i 3,90,67 : 4,20,ó7 : 3.9o,ó7 ;' 3.5

i o,r'0,23

0.67 , 3,00,67- 2,7

2,L2,73.0

o,67o,670,67

0.3r0.32

0,320.26o.21o,26. 0,29 .

0,3¿0.37

0,t20.37o,u

¡

0.3¿0.37o,42o,u

0.37o.410,4¡ ..

-0,290,3r0,34

0,8tt

0,300.3¿

1,151,ó0I,tñ1,35

'1,&1,(5t,ó0

2,101.901,75

o,72.

2,001,75

Rod¡micnro¡ dc rodtllo¡ .¿n¡. i soeB-.3020¿ i

co¡. ripo 302, 322, 3o3, 3t3, i #pJ:!i 30224-30230

;0

io¡0

r¡1,2 | ; Condición:' Y-l.i F,ÉO,SjF.

con rod¡micnos üi¡td dc bol¡¡ F¡ -.o (c¡to¡ rodrmi¡nco¡ no sr purdln c¡rtrr.n rntldo redirl) | y ¡ l.,"9r1 'ji.'n"..¡ dc un¡ hilon d¡ ri'dilbi;mnd;rc;il'ñ' r,lr.-i ¿. ,üi¡lrii iliii'¡¡iJi'y dc e¡uies F. - e

3220ó-3220E3220',-3221t3221L32224

30302--303053030L3030730308-3032¿

31305-3131¿

32304-32¡53230L32324

000

,0;0'0:0I

;o'r0,o

0,to,t0,1

: 0,¿

o,¿o,40,1

o,óo,1o,¿

0,4

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1

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RODAMIENTOS DE RODILLOS CONICOS '

Series métricas 3O2 y 322

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.-I-Serie 302

Para mayor inf0rm¡-c¡ón consulte a La Balinera. Tel. 803492, Fax: g96502

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Serie 322

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RODAMIENTOS DE RODITLOS CONICOSSeries métricas 303 Y 313

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Para mryor lnformeclón consulle a La Balinera. Tel..803492' Fax: 896602.

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RodrnllnloNúmcro

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Serie 313

RodrmltntoNúmso

Dimen¡ionr¡ ¡n mllimetros

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31306

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3130E

31309

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37

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APENDICE2

Tablas y gráficas para Ia selección de cojinetes

58ó Diseño de elemenlos mecánicos

FIGURA 42.29Coiinetes de tipo buje.

matcriaf de revcstirniento o sin é1. Una pieza aseguradora fija cl cojinete en posición e impide elmovimiento axial o rotatorio en su alojamiento.

En la figura l2-31 se dan algunas formas comunes dé ranuras para lubricación. En general,puede introducirse el lubricante desde el e.\tremo del buje, a través del eje, o bien a trávés delpropio cojinete. El fluj.o pucde ser intermitentc o coririnuo. La práctica habi¡uat es suminis¡ra¡

. 'el

aceite por el centro del buje, de manera que escurra hacia ambos extremos, aumenrando asi elflujo y la acción enfri'adora.

/Fr tF-t ,tl\Z.- I \,, . COJINETES DE EMPUJE 1

Esrc capitulo cs¡á dedicado al estudio de ta rnecánica de la lubricación y su aplibación al diseñoy análisis de los cojinetes de carga radial o sopor¡es de muñón. El diseño y el análisis de los coji.netes de empuje o carga axial es también una importante aplicación de la teoria de la lubrica-. ción.'No se iniluye aqui irn esrudio deralladó deios cojine¡es de empuje, porque no aportarianada significativamenle distinto y además por tas limitaciones de espacio. Despuis de haüer esru.-diado este capítulo no será dificil comprender la información p-ublicada aceica de los cojineresde empuje y aplicar esos conocimien¡os a easos reales de diseño.

Third Avc., lrr.r.v¡ l'o¡1. Nl' 100::. l9ó?. CBBI. lJ6ü) Delroit Are.. Clevet¿n<t. OX,.t+tOZ. tgOZ.

. t!, Cotr brJdi$

FIGURA 12-30.€oiinetes o buies de dos rié¿as,

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AIffi

t¡t Sin bri.¡ar

lD) Eujc con rcvcs¡imicnro

CoJineres.cfecontoctodeil¡zonley'tubr¡cdción Sg7

wt7ñ1, (¿,

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FIGURA 12.31

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N.WTq/r)

vrs¡as desariolladas de tas conhguracrones trprcas de ranuras. lCorlesra cte Clevetande'ephite Brcnze Company, Divis¡ón de C,evite Corporaiion,l

La figura 12'32 ilustra un coj¡nete de empuje que básicamenre es un disco rorarorio quedesliza sobre qna corona fija. El lubricante es srrastrado a las ranuras radiales e impulsado a iosespacios en tbrma de cuña pqr el movimien¡o del disco. La lubricación hidrodinámica 1o de pelicu-la complea) se obti€ne si la velocidad del disco es continua y suficienremenle alra, si el lubrican¡etiene la viscosidad coffecta y si el suministro del mismo es en canridad suficienre. La figura l2-33ilus¡ra la distiibución de la presión én condiciones de lubricación de pelicula roral.

Se debe obs€rvar que freiuentemente tos cojinetes se fabrican p.oul,o, de una brida, comose ve en la figura 12'34. La brida o resalto fija la posición del cojinere eniu alojamienro. y ab-sorbé también carga a.rial' Sin embargo, aun cuando esré ranurada y renga li¡ lubricaciórr adc-cuada, este dispositivo no es un cojinete de empuje con lubricación niaroa-inarrr,i.". Lo a"i..i"tse debe a que el espacio de holgura no es currciforme o de cuña, sino que rjene cspesor unilbrme.un r-azonamiento sjmilar se aplicaria a diversos diseños de arandetas de empuje.

FIGURA 42-32Co¡¡n€l€ d€ enrpui€ con almohac,illas liiasl lCortasia cte lhe wesringhouse Cor)orat,on Re.searcn Labontoiles.l

),i\'J.'\)

588 Diseño de elemenlos In€cÓnicos

FIGURA IZ.SACot¡rtele tle bu¡e con brrcta, cgpaz cte-soportür cJrgas radial y ¡xial'

FIGURA ,I2.33. D¡strlbuc¡On d. l¡ presión d6l tubricant€ en un co¡in€t€ do empuie. laütcsl. d. @Pp't nt'

search Coryo/,a',ionJ t

42- 4 6 coJtNErEs coN LuBRlcAcÉN At t¡MrE

Cuundo drrs superticies sóliclas clesli¿¡¡¡¡ u¡ra.sobrc otra, cor¡ sólo u.ia pelicula parcial de lubrica¡¡'

i. .rr,i..ir.r, ,i d¡.. quiii.n.n lubricación at límite. Esta lubricación por pélicula delgada o mi'

ninla se produce.n au¡in*,.., lubricuclos lridrodilá¡¡¡ic¡¡rtrctllrj cuattdr,r se ilriciu cl lt¡ovitt¡ic¡tto o

termina éste, cuando aunrenia la carga, cüand.o decrece el suministro dc lubricación o sicmpre

qu. o"urrun-can¡bios en ta operac¡Onl Desde lüego, hay.. un gran número de casos de diseño en

los que deben urilizarselcojinttes con lubricación at limire debido al tipo de aplicación o a la si'

tuación comPetitiva.- El cocficienre de fricciÓn para superficies lubricadas con peliüula delgada puede reducirse

sonsiderablemenle por medio -dc

aceiles aninrales o vegctales nrezclados con grasa o aceite m-ine-

ral. A los ácidos grasos, conlo él esteárico, el palnriricó o el oleico, o a varios de éstos, que figu'

ran en la* grasas aninraies o uegenles, se les llama ageares de uceitosidad. Estos ácidos reducen'

"l ,"r"*"i,o por su fuerre ai¡n¡aaa cor ciefras superficieq mctálicas, o pori¡ue tbrman una pe'

licula jabonosa que se adhiere a las superficies nrátálicas por reacción qqimica' Por tanto' las

APÉI\IDICE 3

Fotografías y planos de l¡ estructur¡

l'

il".ll I-S.Apóndic¡ C. Propirdrdu dr prrfilo ü¡ ¡e¡ro

lUnid¡ór¡ ¡ngt.rrdAr¡ulocL¡ó6 ¡gurl.t

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COJINETE

NOTA: COJINEÍE DEBRONCEFOSFORADO

FIRMA :JHON JAIRO MUNOS

INCRIPCIONADICIONAL:TOLERANCIAMEDIDA LIBREr 0.3

MEDIDA:

MM

DESIGNACION:COJINETE MOVIL

I

TITULO:DISENO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA CORTADORADE SEMILIA DE CANA DE AZUCAR

I,LIE.N IE.:PROYECTO DE GRADO

No.: MT 02

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INCRADtCtOTOLEMNCIAMEDIDA LIBRE* 0.3

L--rr-J

MEDIDA:

MM

DIBUJOCANTIDAD:

DESIGNACION:BIETA

oDISENO Y CONSTRUCCTON DE MAQUINA CORTADORADE SEMILI.A DE CANA DE

ULIE.N IE:PROYECTO DE GRADO

ESCAI.A:

1:1

JHON JAIRO MUNOS

TITULO:DISENO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA CORTADORADE SEMILI.A DE CANA DE AZUCAR

DIBUJO ADICIONAL:CANTIDAD:

DIBUJO: J-MUNOS CLIENTE:PROYECTO DE GRADO

FIRMA :JHON JAIRO MUNOS?FVISO: J.SINK(

NORMA: DIN 6782INCRIPCIONADICIONAL:TOLERANCIAMEDIDA LIBREr 0.3

ESCAI.A: DESIGNACION:POLEA DE REDUCTOR

DIBUJO No.: MT 041:1

MEDIDA:

MM

ORDEN :FECHA : ABRIL 1997SUSTITUYEPROCEDENCIA :

DESIGNACION:POLEA DEL NIPLE

PRTSTONERO 1/4i 20UNC

MUNOSJAIROJHON

INCRIPCIONADICIONALTOLERANCIAMEDIDA LIBREt 0.3

MEDIDA:

MM

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DISENO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA CORTADORADE SEMILIá DE CANA DE AZUCAR

PROYECTO DE GRADO

ESCAI.A:

1:1 DE CORTEDIBUJO 05

1 0lo¿

DISENO Y CONSTRUCCION DE MAQUINA CORTADORA CANTIDAD:

JHON JAIRO MUNOSULIE.N IE.:PROYECTO DE GRADO

FECHA : ABRIL 1997

DESIGNACION:MANIVEI.A

TOLERANCIAMEDIDA LIBREr 0.3

MEDIDA:I f I ¡

DESIGNACION:

POLFA DEL MOTOR

1 /( 2oUNC

DIBUJOCANTIDAD:

JHON JAIRO MUNOS _

INCRIPCIONADICIONAL:TOLERANCIAMEDIDA LIBREi 0.5

MEDIDA:

MM

22"r"a

TITULO:DISENO Y CONSTRUGCION DE MAQUINA CORTADOMDE SEMIL1A DE CANA DE AZUCAR

PROYECTO DE GRADO

DIBUJO No.: MT

diseño y construcción de una máquina cortadora de semilla

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