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DISEÑO DE MÁQUINA Trabajo Grupal

OSWALDO SALTO Y STEVEN RAMOS Ingeniería Civil

Índice: 1.

Diseño de bandas transportadoras......................................................................2 1.1.

Determinación de velocidad de la banda transportadora..............................2

1.2.

Cálculo de capacidad de carga.....................................................................2

1.3.

Cálculo de la potencia del motor...................................................................3

1.4.

Cálculo del motorreductor.............................................................................4

1.4.1.

Cálculo del diámetro de la catalina.........................................................5

1.4.2.

Relación de transmisión..........................................................................5

1.4.3.

Torque de la catalina..............................................................................6

1.5.

2.

Diseño del eje................................................................................................6

1.5.1.

Distribución de la carga..........................................................................6

1.5.2.

Cálculo del momento de flexión máximo................................................7

1.5.3.

Cálculo del diámetro del eje....................................................................7

Referencias Bibliográficas....................................................................................8

1. Diseño de bandas transportadoras. 1.1. Determinación de velocidad de la banda transportadora. Para determinar la velocidad de transporte se tomó como referencia la velocidad empleada en las gradas eléctricas, debido a que la velocidad en ellas empleadas fue determinada después realizar diferentes experimentaciones en las cuales se considero el bienestar para su usuario sin importar su edad. Por lo que se considerará una velocidad de 0,50 m/s. Por lo cual se procede a realiza la conversión a PFM: 0,5

m 3.28 pies 1min ∙ ∙ s 1m 60 s

98,4252 PFM Considerando sumar el 30% de eficiencia: 98,4252 PFM ∙1.30 127,95 PFM ≈128 PFM Por lo que la velocidad será de 128 RPM. 1.2. Cálculo de capacidad de carga. De acuerdo a estadísticas mundiales, el peso máximo está en el rango de edad 4050 años, con un promedio de 77.3Kg, y debido a que la banda tendrá un grosor de 0.9m, se puede concluir que la banda transportará 77.3Kg en 1m. Al convertirlo en lb/pie: 7,3

kg 1m 2,2 lb ∙ ∙ m 3.28 pies 1 kg

51,8476

lb pie

1.3. Cálculo de la potencia del motor. Para el cálculo de la potencia necesaria para mover la carga tomando en cuenta el coeficiente de fricción dado por el tipo de banda a utilizar y tipo de transportador, se considera la siguiente tabla.

Para realizar este diseño se empleará la banda “FEBOR 15 NF PVC color negro 01” con una extensión de 10 pies, en la cual el ancho es de 3000 mm, el peso de 2,6kg/m2 y el coeficiente de fricción es de 0.4. Para determinar la potencia del motor necesaria se utiliza la siguiente ecuación:

HP=

( W +w )( f ) (s) 33000

Donde:  W = Peso de carga (lb)  w = Peso de banda (lb)

 f = Coeficiente de fricción  s = Velocidad (FPM) Ya que potencia para el retorno de la banda se considera despreciable, se obtiene:

(

W = 51,84

lb (10 pie ) pie

)

W =518,478lb

(

w= 2.6

2.34

Kg ( 0.9 m ) m2

)

Kg lb =1.57 m pie

(1.57 pielb )( 10 pie ) w=15,7 lb HP=

( 518,478lb+15,7 lb )( 0.4 ) (128 FPM ) 33000

HP=0.8287 HP Empleando el factor de servicio de 1,5: HP=0.8287 HP ∙ 1,5 HP=1,24 HP Usamos el valor obtenido para determinar el motor con potencia similar, este caso será de 1,5 HP. HP ≈ 1,5 HP 1.4. Cálculo del motorreductor.

Empleando la relación de reducción de la casa ajustando el engranaje de la catalina, empleamos la formula. VL=

2 πnr 12

En donde:  VL = RPM existente.  n = RPM requerida.  r = Radio. n=

12 VL 2 πr

ft min 2 π ( 0.333 ft )

(

12 127,95

)

733,83 RPM 1.4.1. Cálculo del diámetro de la catalina. Empleando la fórmula: D=

VL π xn

ft min π x 733,83 RPM 127,95

D=0,055 pie Por lo que el diámetro de la catalina a emplear será de 0,055 pies. 1.4.2. Relación de transmisión.

Se emplea la fórmula: RT =

RPM entrada RPM salida

1800rpm 733,83rpm RT =2,45 1.4.3. Torque de la catalina. El torque ejercido por la catalina ( T ) se calcula mediante la siguiente formula, en la que se hace uso de la potencia del motor ( P ) y la velocidad ( rpm ) requerida por la banda transportadora ( n ). T=

63000(P) n

T=

63000(1,5) 733,83 RPM

T =12,878 lb ∙ pulg Este torque aplicaría cuando el motor se encuentra en el mismo ángulo que el motor, pero el motor se encontrará a 20° con respectos a los ejes, lo que modifica el torque que la transmisión aplicada sobre el eje: M T =Tcosθ M T =( 12,878lb ∙ pulg ) ∙ cos 20 M T =12,1013lb ∙ p ie 1.5. Diseño del eje. 1.5.1. Distribución de la carga.

w1

3

6

1

1.5.2. Cálculo del momento de flexión máximo. Usando la siguiente formula se obtiene el momento de flexión máximo para la flecha (eje): W1 x L 2

M=

M =¿ ¿ M =13 lb .∈¿ 1.5.3. Cálculo del diámetro del eje. Considerando que el material utilizado es el acero “ASTM-A501”, el cual tiene un límite de fluencia (Sy) de 36 Ksi y su esfuerzo ultimo (Sut) de 58 Ksi. Calculamos el diámetro del eje, por el método de cargas estáticas mediante la siguiente ecuación.

[

1 1 3

32 . n D= x ( M 2+T 2 ) 2 Sy

]

Para el diseño de este engrane se considera como factor de seguridad “n” un valor de 2. D=¿¿ D=0.6∈¿ En producto comercial encontramos un eje cuyo diámetro es de 3/4 de pulgada.

2. Referencias Bibliográficas



https://www.embarba.com/wp-content/uploads/2017/10/escaleras-mec %C3%A1nicas.pdf



https://www.muyinteresante.com.mx/preguntas-y-respuestas/medidas-poblacionmexicana/



https://www.weg.net/catalog/weg/US/es/Motores-El%C3%A9ctricos/Motor-deInducc%C3%ADon---NEMA/Uso-General-ODP-TEFC/TEFC---Chapa-deAcero/Steel-Motor/General-1-5-HP-4P-G143-5T-1F-208-230-460-V-60-Hz-IC411--TEFC---Con-pies/p/10015733