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Escuela Superior de Ingeniería Automotriz CEDVA

Molino de bolas Calculo del automóvil Integrantes: Joel Navarrete Gómez Kevin Gerardo Morales Gonzales Fabián Cruz García Alfredo Padilla Blas Manuel Sánchez Gómez

Fecha de entrega: 07/Octubre/2015

Reviso: Ing. Juan Coronado Arellano____________________

Descripción El objetivo de este proyecto es el de diseñar un molino para la trituración de arcillas y similares, que permita abarcar un importante sector de mercado en una industria de muy alta importancia en este país, como es la de la fabricación de productos cerámicos para la construcción. El molino de bolas será impulsado por un motor de 50 H.P @

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Índice

Descripción___________________________________________________________2 Introducción__________________________________________________________3 Definición_____________________________________________________________4 ¿Qué es el molino de bolas?_________________________________________4 Función________________________________________________________________5 Funciones de las partes de un molino_______________________________6 Transmisión por correa_____________________________________________12 ¿Qué es?_____________________________________________________________12 Selección del motor_________________________________________________14

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Introducción Se llevó a cabo el diseño de una transmisión de potencia tipo escalonada por medio de bandas y poleas para mover un molino de bolas que se utiliza para moler silica en forma de piedra hasta convertir en polvo este material, se utiliza como componente de mezcla para producir laminas y tubos de asbesto cemento. Esta transmisión nos ayuda para que al momento que el motor sea encendido no nos entregue las revoluciones y mediante la transmisión nos arroje las revoluciones estipuladas por el fabricante, ya que estos molinos no operan a altas revoluciones debido a su funcionamiento .

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Definición ¿Qué es el molino de bolas? El molino de bolas es una máquina que convierte materiales en polvo fino mediante el golpeteo de bolas de acero. Normalmente se aplica en la industria del cemento, silicato, materiales a prueba de fuego, vidrio, cerámica, etc. Tiene dos procesos de moler: el seco y el húmedo. El trabajo mediante esta máquina supone un ahorro energético.

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Función Molino de bolas se utiliza ampliamente en la molienda y la separación de múltiples tipos de materiales minerales. El molino de bolas es aplicado para las moliendas secas o húmedas en la industria de cemento, la fabricación de los productos de silicato, los nuevos materiales de construcción, los materiales refractarios, el fertilizante, el hierro y metales no ferrosos, la cerámica y el vidrio, etc. De acuerdo con el método de molienda hay la molienda seca y la molienda húmeda y según los métodos diferentes de descarga de materiales existen el tipo de red y el tipo de desbordamiento.

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Funciones de las partes de un molino Las piezas fundamentales de un molino son: Casco, Chaquetas o revestimiento, Rejillas, Cuerpos trituradores, Dispositivos de carga y descarga y el accionamiento o mando del molino Trunnión de alimentación (O muñón de entrada), es el conducto para la entrada de carga impulsada por la cuchara de alimentación.

Chumaceras Se comporta como soporte del molino y la vez la base sobre la que gira el molino.

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Piñón y catalina Son los engranajes que sirven como mecanismo de transmisión de movimiento. El motor del molino acciona un contra-eje al que esta adosado el piñón, este es encargado de accionar la catalina la que proporciona movimiento al molino, dicha catalina es de acero fundido con dientes fresados.

Cuerpo o casco del molino o Shell El casco del molino está diseñado para soportar impactos y carga pesada, es la parte más grande de un molino y está construido de placas de acero forjadas y soldadas. Tiene perforaciones para sacar los pernos que sostienen el revestimiento o forros. Para conectar las cabezas de los muñones tiene grandes flanges de acero generalmente soldados a los extremos de las placas del casco. En el casco se abren aperturas con tapas llamadas manholes para poder realizar la carga y descarga de las bolas, inspección de las chaquetas y para el reemplazo de las chaquetas y de las rejillas de los molinos. El casco de los molinos está instalado sobre dos chumaceras o dos cojinetes macizos esféricos.

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Tapas Soportan los cascos y están unidos al trunnión

Forros o Chaquetas Sirven de protección del casco del molino, resiste al impacto de las bolas así como de la misma carga, los pernos que los sostienen son de acero de alta resistencia a la tracción forjados para formarle una cabeza cuadrada o hexagonal, rectangular u oval y encajan convenientemente en las cavidades de las placas de forro.

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Trunnión de descarga Es el conducto de descarga del mineral en pulpa, por esta parte se alimenta las bolas, sobre la marcha.

Cucharón de alimentación O scoop freeders que normalmente forma parte del muñón de entrada del molino Trommel Desempeña un trabajo de retención de bolas especialmente de aquellos que por excesivo trabajo han sufrido demasiado desgaste. De igual modo sucede con el mineral o rocas muy duras que no pueden ser molidos completamente, por tener una granulometría considerable quedan retenidas en el trommel. De esta forma se impiden que tanto bolas como partículas minerales muy gruesas ingresen al clasificador o bombas.

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Ventana de inspección Está instalada en el cuerpo del molino, tiene una dimensión suficiente como para permitir el ingreso de una persona, por ella ingresa el personal a efectuar cualquier reparación en el interior del molino. Sirve para cargar bolas nuevas (carga completa) así como para descargarlas para inspeccionar las condiciones en las que se encuentra las bolas y blindajes.

Rejillas de los molinos En los molinos se instalan unas rejillas destinadas a retener los cuerpos trituradores y los trozos de mineral grueso, durante el traslado del mineral molido a los dispositivos de descarga. Para dejar el mineral molido, el muñón el trunnion de descarga, está separado del espacio de trabajo por parillas dispuestas radialmente con aberturas que se ensanchan hacia la salida. El mineral molido pasa por las parillas, es recogido

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por las nervaduras, dispuestas radialmente y se vierte fuera del molino por el muñón trunnion de descarga.

Cuerpos trituradores Los cuerpos trituradores van a ser utilizados en los molinos cuya acción de rotación transmite a la carga de cuerpos moledores fuerzas de tal naturaleza que estos se desgastan por abrasión, impacto y en ciertas aplicaciones metalurgistas por corrosión Mientras sea el cuerpo moledor, más resistente a la abrasión va a ser para los trabajadores de abrasión tenemos una gran dureza, pero dentro de un molino tenemos moliendo por impacto, se desea que el producto sea lo más tenaz posible.

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Transmisión por correa ¿Qué es? Una trasmisión por correa es el acoplamiento de dos o más poleas unidas entre si por una correa con la finalidad de transmitir movimiento y velocidad angular a ejes paralelos que se encuentran a cierta distancia. Su función principal es, transformar sus características: Obtener movimientos con más o menos velocidad, o con más o menos potencia.

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Poleas Las poleas son una rueda acanalada o plana con un barrenado en su centro para acoplarla a un eje en torno al cual giran. Su función principal de estas es transmitir potencia atreves de un movimiento circular y se les hace llamar poleas motriz, y poleas conducidas.

CORREAS O BANDAS Son cintas que son fabricadas para transmitir movimiento y son reforzadas contra el desgaste permitiendo el giro y transmisión de potencia de una polea motriz hacia una polea conducida atreves de la misma. Por lo general son fabricadas con caucho y reforzadas con nylon.

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TIPOS DE CORREAS:  Trapezoidales: Son las más utilizadas, pues se adaptan firmemente al canal de la polea evitando el posible deslizamiento entre polea y correa.  Redondas: Se utilizan correas redondas cuando ésta se tiene que adaptar a curvas cerradas cuando se necesitan fuerzas pequeñas.  Planas: Cada vez de menor utilización, se emplean para transmitir el esfuerzo de giro y el movimiento de los motores a las máquinas.  Dentadas: Las correas dentadas, que además son trapezoidales, se utilizan cuando es necesario asegurar el agarre. En ellas el acoplamiento se efectúa sobre poleas con dientes tallados que reproducen el perfil de la correa. Este tipo es el más empleado en las transmisiones de los motores de los automóviles.

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Selección del motor Para realizar el diseño de la transmisión de potencia por medio de bandas o correas es necesario llevar a cabo una selección de un motor eléctrico que cumpla con las características que se pide para realizar dicho diseño por lo cual mediante un manual de motores eléctricos seleccionamos un motor tipo SD10 CARCASA 326T (USO SEVERO CARCAZA EN FUNDICION GRIS). El cual cumple con las siguientes características:

   

Motor S10 carcasa 326T Características: Velocidad de giro del motor = 1800 rpm Diámetro de la flecha en pulgadas = 2.125 in

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 Dimensiones de cuña=1x 3.88x 0.5

Tabla de dimensiones de poleas para motores de uso general

De la tabla anterior se muestran los siguientes datos para uso de poleas por recomendaciones del fabricante el cual nos dice que el diámetro mínimo para transmitir una potencia de 50 Hp a una velocidad de 1800 rpm es de 6.8 pulgadas.

CALCULO DE POTENCIA DE DISEÑO N D =N m∗F s Dónde:

N D =POTENCIADEDISE Ñ O

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N m=POTENCIADELMOTOR F s=FACTORDESERVICIO

Con base al horario de trabajo que se presenta en el planteamiento del diseño se localiza la tabla siguiente donde encontramos el factor de servicio el cual lo tomaremos de 1.6

Con base al factor de servicio obtenido podemos desarrollar la siguiente ecuación: N D =N m∗F s

ND= 50Hp*1.6

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ND= 80Hp Potencia de diseño expresada en kw = 80*.746 ND= 59.68kw

RELACIÓN DE TRANSMISIÓN. La relación de transmisión se calcula de la siguiente manera: R=

VE D = Vs d

Al no saber el dato de la velocidad de salida (Vs) tomaremos como referencia el diámetro de la polea conducida según recomendaciones del fabricante D2=14 Pulg . R=

14 plg =2 7

CALCULO DE DISTANCIAS ENTRE CENTROS Para poder calcular la distancia entre centros ocuparemos la siguiente ecuación

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Dc =

( R +1 )∗d ( 2+1 ) (7 ) +d= +7=17.5 pulg 2 2

LONGITUD DE BANDA. La longitud de banda se calcula de la siguiente manera: π ( D+ d ) ( D+ d )2 b=¿ ( 2∗Dc ) + + 2 4∗D c L¿

Lb=( 2∗17.5 ) +

π ( 14+7 ) ( 14+7 )2 + =74 plg . 2 4∗17.5

SELECCIÓN DE LA CORREA Con base a la siguiente tabla se seleccionó el tipo de banda a utilizar en el diseño con base a la velocidad del motor y su potencia expresada en Kw Potencia de diseño expresada en kw = 80*.746 ND= 59.68kw Velocidad del motor = 1800rpm

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De forma gráfica se presentan las características de la banda según recomendaciones del fabricante

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ANGULO DE CONTACTO. El Angulo de contacto se refiere a la superficie con la que tiene contacto la banda con la polea menor que es calculado de la siguiente manera:

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D−d Dc

∝=180−57

(

)

∝=180−57

plg −7 plg =157° ( 1417.5 plg )

De acuerdo con especificaciones del fabricante el

∝

deberá de ser

mayor a 120° para asegurar un buen Angulo de contacto Por lo tanto ∝=155.9 °> 120° se cumple la recomendación.

El siguiente paso es calcular el número de poleas a utilizar dentro del diseño con la siguiente ecuación El número de bandas está determinado por: Z=

ND N b F C∝ F cl

Dónde: N D =POTENCIA DE DISEÑO . N b=POTENCIA DE BANDA . Fc ∝=¿ Factor de corrección del Angulo de contacto Banda-Polea. Fcl =¿ Factor de corrección de longitud de Banda.

Para lo cual necesitaremos saber

FC ∝

,

FCl

y

Nb

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FACTOR DE CORRECCIÓN (

FC ∝

):

El valor de corrección de ∝ se tomara de la siguiente tabla que está en función de sección longitud de banda:

-

FC ∝ =0.99

Para cálculo de Nb utilizamos los datos proporcionados en la siguiente tabla:

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Con lo anterior se tiene que N b=( 12.21+1.48 ) KW =13.69 KW ¿ ( 13.69 KW )

1 ( 0.746 )=18.35 Hp

Para la determinación de

FCl

se toma de la siguiente tabla que está

en función de la longitud de banda.

FCl =0.89

Con lo cual ahora podemos calcular el número de bandas por medio de la ecuación:

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Z=

ND N b F C∝ F cl

Z=

ND 80 hp = =4.94 N b F C∝ F cl ( 18.35 hp ) ( 0.99 ) ( 0.89 )

DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DE LOS ESCALONAMIENTOS Para la determinación del número de escalones se calcula con la formula siguiente: V s=

d1 V E D2

Esta se repetirá hasta alcanzar la velocidad necesaria para realizar el diseño Vs1= 7plgs(1800rpm) = 900 rpm 14plgs Vs2= 7plgs(900rpm) = 450 rpm 14plgs Vs3= 7plgs(450rpm) = 225rpm 14plgs Vs4= 7plgs(225rpm) = 112.5rpm 14plgs Vs5= 7plgs(112.5rpm) = 56.25rpm 14plgs Vs6= 7plgs(56.25rpm) = 30.2rpm 13plgs

Vs4= 6.8plgs(206.26rpm) = 100.1834rpm 14plgs

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LAY OUT

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SEGUNDA OPCION MOVIMIENTO DE UN MOLINO DE BOLAS POR MEDIO DE ENGRANES La relación de transmisión entre dos engranes circulares τ=

ѡ1 z 2 = ѡ2 z1

De donde:  W1= velocidad angular de entrada  W2= velocidad angular de salida  Z1= número de dientes de engrane de entrada  Z2= número de dientes de engrane de salida CÁLCULOS DE ENGRANES p d m= = ԥ z

De donde:     

D= diámetro de la circunferencia primitiva Z= número de dientes P= paso entre dos dientes sucesivos M= modulo Para que dos ruedas de entradas engranen el paso P y el modulo M tienen que ser los mismos y no intervienen en el cálculo de la transmisión.  D1=m*zi: d1/z1= d2/z2= M

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M DETERMINA LA RELACIÓN ENTRE EL DIÁMETRO Y EL NUMERO DE DIENTES DE UN ENGRANE. El espacio recorrido por un puto de la circunferencia primitiva cuando la rueda gira N vueltas será la longitud de su circunferencia primitiva por el número de revoluciones D1*N1 = D2*N2

CONCLUSIONES

En este proyecto se puedo identificar el cálculo de una relación de transmisión de poleas y correas. Hemos realizado la investigación correspondiente y los calculo referentes en base a la investigación de un molino de bolas o conocido como mill ball, logramos identificar los resultados relevantes en el proyecto. El molino de bolas podemos utilizarlo en diferentes industrias como minera, química, farmacéutica, metalurgia, etc. Las empresas que usualmente utilizan este tipo de herramientas son la industria minera y de pintura para moler pigmentos, materias primas, entre otro tipo de materiales utilizados dentro de la fabricación de diferentes productos, en la industria de la minería se utiliza principalmente para moler y triturar los materiales.

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