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FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA E INDUSTRIAS CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

TRABAJO FINAL TEMA:

DISEÑO DE UNA TRANSMISIÓN DE POTENCIA PARA UNA BANDA TRANSPORTADORA PARA LA CARGA DE AUTOS PESADOS EN UN ALMACÉN

AUTORES: Carlos Cachago Rubén Celi Marco Tenesaca Raúl Caicedo Jason Vinueza Cesar Flores TUTOR DEL PROYECTO: ING. Yandi Ochoa Fernández

SANTO DOMINGO– ECUADOR Septiembre, 2018

RESUMEN En el presente proyecto se da a conocer el desarrollo de un sistema de transmisión de potencia por banda donde se da a conocer su funcionamiento su punto de origen su estructura en general empleando diferentes por los cuales se da a conocer; las medidas y todos los cálculos referente a la misma para esto se tomará como referencia un libro de diseño Elementos de Maquinas de Robert Mott el mismo con el que se trabajará en el transcurso del proyecto. Este proyecto se ha desarrollado en el siguiente orden Capítulo 1 en el cual se especifica la historia, generalidades, datos cronológicos, datos del trabajo para lo que es el transportador por cinta especificando el área en que va a mantener su funcionamiento con la finalidad de lograr el mejor desempeño y agilizar los procesos en una industria que necesite de este tipo de transportador para productos empaquetados, garantizando un mejor transporte sin golpes ni daños de la materia que contiene cada caja. Capítulo 2 se realiza el cálculo de los elementos del sistema de transmisión de potencia como los diámetros de los ejes, chaveas y, engranes además se calcularon ciertos parámetros dados por tablas normalizadas distancia entre ejes, diámetro de piñones, diámetros árboles y sus momentos torsores. Se asumirán otros parámetros como los módulos de los engranes. Todos los valores se los normaliza de acuerdo a tablas de normalización. De esta manera se pudo concluir que con la implantación del nuevo sistema de transmisión en una banda trasportadora se genera un mejor desempeño de las labores de empresas industriales en cuanto a la realización de los procesos en forma automatizada por banda, de tal forma que los trabajadores de dichas empresas no sufran las lesiones frecuentes en la Columba vertebral provocadas por cargar cajas por auto impulso. Facilitando la entrega inmediata del producto en menos tiempo de carga y descarga ganando tiempo confianza y dinero.

ABSTRACT

In the present project the development of a system of transmission of power by band where its operation is known its point of origin its structure in general employing different by which it is made known; The measurements and all the calculations referring to the same for this will be taken as reference a book of Elements of Machines of Robert Mott the same with which will be worked in the course of the project. This project has been developed in the following order Chapter 1, which specifies the history, generalities, chronological data, work data for what is the conveyor by tape specifying the area in which it will maintain its operation in order to achieve the best performance and streamline processes in one Industry that needs this type of conveyor for packaged products, guaranteeing a better transport without blows or damages of the material that contains each box. Chapter 2 performs the calculation of power transmission system elements such as axle diameters, wrenches and, in addition, certain parameters are calculated by standard table’s wheelbase, pinion diameter, tree diameters and their torque. Other parameters such as the gear modules will be assumed. All valúes are normalizad according to normalization tables. In this way it was possible to conclude that with the implementation of the new transmission system in a conveyor belt, a better performance of the work of industrial companies is generated in terms of performing the processes in automated form per band, so that the workers Of these companies do not suffer frequent injuries in the vertebral Columba caused by loading boxes by self-impulse. Facilitating the immediate delivery of the product in less time of loading and unloading gaining time trust and money.

Tabla de contenido RESUMEN ................................................................................................................................................ 3 INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................................... 1 OBJETIVOS ............................................................................................................................................... 3 Objetivo general .................................................................................................................................. 3 Objetivos específicos ........................................................................................................................... 3 CAPÍTULO 1.............................................................................................................................................. 4 HISTORIA Y GENERALIDADES................................................................................................................... 4 HISTORIA. ............................................................................................................................................ 4 DATOS CRONOLÓGICOS. ..................................................................................................................... 5 CAPÍTULO II.............................................................................................................................................. 7 DISEÑO DE UNA TRANSMISIÓN DE POTENCIA DE UNA BANDA TRANSPORTADORA. ............................ 7 REQUERIMIENTOS. .............................................................................................................................. 7 DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA PARA LA QUE SE UTILIZARÁ EL REDUCTOR DE VELOCIDAD: ............ 7 DISEÑO. ................................................................................................................................................... 9 CÁLCULOS PARA LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TRANSMISION DE POTENCIA DE UN TRANSPORTADOR POR BANDA. .......................................................................................................... 9 Cálculos para el eje secundario ......................................................................................................... 28 Cálculos para el eje primario ............................................................................................................. 30 CALCULO DE LA CHAVETA PARA LA UNION DEL ARBOL-CUBO DEL EJE PRIMARIO Y PRIMARIO. .... 32 CALCULO DE LA CHAVETA PARA LA UNION DEL ARBOL-POLEA EN EL EJE SECUNDARIO. ................ 34 DISEÑO DE ENGRANES. ..................................................................................................................... 36 CONCLUSIONES ....................................................................................................................................... 1 RECOMENDACIONES ............................................................................................................................... 1 BIBLIOGRAFÍA .......................................................................................................................................... 2

INTRODUCCIÓN En las últimas tres décadas, se han producido grandes avances en el transporte industrial, influenciado por las nuevas tecnologías y el desarrollo de diferentes herramientas que han ido apareciendo a lo largo de los años. Como consecuencia de la introducción de las herramientas industriales tanto como las de programación en el mundo del diseño, se ha logrado la creación de sistemas más eficiente y controlados. De esta forma, se puede analizar el comportamiento que tendrán los elementos antes de su fabricación, detectando cualquier anomalía en su funcionamiento, corrigiéndolo y evitando así que estos problemas aparezcan en fases más avanzadas del proceso, donde serían mucho más difíciles y costosos de solucionar. Por ello, hoy en día, se elaboran importantes programas informáticos dedicados al estudio y análisis de los elementos que intervienen en una industria. En la actualidad, el procesamiento de un producto industrial, están sujetos a diferentes movimientos, ya sean en sentido vertical, horizontal e inclinado. Para cumplir este objetivo, son utilizados equipos con el nombre de cintas transportadoras. Las cintas transportadoras, vienen desempeñando un rol muy importante en los diferentes procesos industriales y esta se debe a varias razones entre las que se destacan las grandes distancias a las que se efectúa el su facilidad de adaptación al terreno, su gran capacidad de transporte, la posibilidad del transporte de los diversos materiales como minerales, combustibles, fertilizantes, vegetales, materiales empleados en la construcción etc. Dados estos untos y conociendo las consecuencias del mismo se ha realizado una comparación la cual es muy importante, debido a que por medio de esta se determina las fortalezas o debilidades (ventajas y desventajas) en las cuales están establecidas los siguientes puntos FORTALEZAS *Tenemos acompañamiento de instructores para realizar este proyecto. *Contamos con algunos de nuestros conocimientos para el desarrollo del proyecto *Contamos con los espacios e instalaciones necesarios para la realización del proyecto *La máquina optimiza los procesos de transporte ahorrando tiempo, dinero y espacio. *hay varias empresas especializadas en el mantenimiento de este tipo de maquinas

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DEBILIDADES *No se cumple con el cronograma *No hay suficiente experiencia en la creación de máquinas de este tipo *Que no se diferencia de cualquier otro proyecto *Baja demanda en la venta del proyecto por falta de cultura de las personas en el tratamiento adecuado. *existe el temor de que plagien el proyecto.

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OBJETIVOS Objetivo general 

Diseñar una transmisión de potencia para una banda transportadora destinada a la carga de repuestos de autos en un almacén.



Realizar un programa no solo con fines académicos, sino que también es válido para usuarios que deseen realizar un estudio de los componentes y parámetros necesarios para el desarrollo y diseño de una banda transportadora.

Objetivos específicos 

Recolectar información indispensable sobre los temas del proyecto para la realización del mismo en fuentes bibliográficas e internet.



Realizar el diseño de los elementos componentes de la transmisión de potencia (árboles, uniones eje-cubo, engranes y el cuerpo con sus tapas).



Realizar la representación gráfica en un sistema CAD de los elementos componentes de una transmisión de potencia.

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CAPÍTULO 1. HISTORIA Y GENERALIDADES. HISTORIA. Se inicia en la segunda mitad del siglo XVII. Desde entonces, las cintas transportadoras han sido una parte inevitable de transporte de material. Pero fue en 1795 cuando la cinta transportadora se convirtió en un medio popular para el transporte de materiales a granel. En un principio, se utilizaban solo para mover sacos de grano en distancias cortas. El sistema de transporte y de trabajo era bastante simples en los primeros días. El sistema de transporte disponía de una cama plana de madera y un cinturón que movía dicha cama. Anteriormente, las cintas transportadoras estaban hechas de cuero, lona o de goma. Este sistema era muy popular para el transporte de objetos voluminosos de un lugar a otro.

Figura 1 Diseño antigua de banda transportadora

A principios del siglo XX, las aplicaciones de las cintas transportadoras se hicieron más amplias. Hymle Goddard de Logan fue la primera compañía en recibir la patente para el transportador de rodillos, pero el transportador de rodillos no prosperó. Unos años más tarde, en 1919, se comienzo a utilizar el transportador automotriz, y con ello, la cinta transportadora se convierte en una herramienta popular para el transporte de mercancías pesadas y grandes, dentro de las fábricas. Durante la década de 1920, las cintas transportadoras eran muy comunes, y por ello sufrieron grandes cambios, utilizándose en las minas de carbón para manejar lotes de más de 8 km. La banda se fabricaba con varias capas de algodón y cubiertas de goma. Uno de los puntos de inflexión en la historia de las cintas transportadoras, fue la introducción de bandas transportadoras sintéticas. Fueron introducidas durante la Segunda Guerra Mundial, principalmente debido a la escasez de materiales naturales como el algodón, el caucho y lona. Desde entonces, las cintas transportadoras sintéticas se han hecho populares en diversos campos. 4

Con la creciente demanda en el mercado, muchos polímeros sintéticos y telas comenzaron a ser utilizado en su fabricación. Hoy en día, el algodón, la lona, cuero, neopreno, nylon, poliéster, poliuretano, uretano, caucho, silicona y acero se utilizan comúnmente en su diseño. La elección del material utilizado para su fabricación, en definitiva, está determinada por su aplicación.

DATOS CRONOLÓGICOS. A continuación se reseñan las fechas conocidas de su invención y de su desarrollo posterior. Año 1795: Invención por Oliver Evans, en U.S.A. Primera cinta empleada en el transporte de grano; cinta descendente automotriz cuyo material era de cuero o lona. Año 1859: Instalación de cintas en el canal de Suez para la construcción del mismo por Fernando de Lesseps. Año 1860: Instalación en Siberia de un conjunto de cintas, para el transporte de arena, por el Ingeniero Ruso Lopatine. Año 1868: Grahan Wesmacott y Lyster emplearon cintas de lona recubiertas con goma usando rodillos planos con los extremos levantados, en este diseño, la velocidad de la banda no era constante, causando un rápido desgate en los bordes de la misma. Entonces, fue necesario utilizar rodillos planos, pero su consecuencia fue la disminución la capacidad de la banda. Año 1885: En Estados Unidos Thomas Robbins inventó la terna de rodillos solucionando los problemas de desgaste de la banda. Wesmacott y Lyster aumentaron la capacidad de transporte utilizando este sistema en sus instalaciones. Actualmente se conserva este diseño de rodillos. Año 1900: Invención del Sándwich-Conveyor. Una variación del mismo fue desarrollada por la firma Stephens Adamson y es conocida como el Loop Conveyor, esta cinta se usó inicialmente para la descarga de barcos, alcanzando gran éxito, tanto que el sistema es empleado actualmente. Año 1919: Desarrollo de la cinta Booster. Una variante de la cinta del sistema HORSTEMANN, que fue realizada por la firma alemana Krupp, en cooperación con la RHEINNISCHE BRAUNKOHLENWERKE A.G. de Colonia. Años 1920-1950: El transporte por cinta experimentó un gran avance durante este periodo, aunque algo retardado porque las bandas de algodón empleadas, al no ser de gran resistencia, obligaban a usar un gran número de telas (hasta 8), siendo poco flexibles. Además requerían el empleo de una terna de rodillos de solo 20° y tambores de gran diámetro. 5

Año 1960: Invención de las bandas de Poliéster, desplazaron rápidamente a las de algodón debido a su alta resistencia, produciendo un aumento en la capacidad y las longitudes de transporte. Año 1963: Empleo de las cintas con curvas horizontales en el metro de Paris para la extracción de materiales, más tarde, se instaló el mismo sistema en la mina subterránea de Ouenza en Marruecos. En la actualidad hay instaladas más de 80 cintas, principalmente por firmas Alemanas. Año 1965: Inicio del empleo generalizado de las bandas ST Steelcord, originando un cambio similar al experimentado al pasar de las bandas de algodón a las de poliéster. Año 1970: Invención de Cintas Tubulares por JAPAN PIPE CONVEYOR, siendo muy exitosas. En este año también se inventa la cinta AEROBELT (con cojín de aire), desarrollada por el profesor JONKERS junto con la firma holandesa SLUIS Machinefabrik. Año1973: Invención del Pinch Roll Drive Conveyor, desarrollada por B.F. GOODRICH de USA. Fue poco exitosa, pues solo se instaló en una mina subterránea de Nuevo México. Año 1977: La cinta de gran inclinación se desarrollada por la firma alemana CONRAD SCHOLTZ, y se presentó en la feria de HANNOVER del año 1977, esta cinta cumplía con los mismos objetivos de la cinta sándwich o High Angle Conveyor.

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CAPÍTULO II. DISEÑO DE UNA TRANSMISIÓN DE POTENCIA DE UNA BANDA TRANSPORTADORA. REQUERIMIENTOS. Banda Transportadora para la carga de autos pesados en un almacén. Los requerimientos que poseemos para la elaboración este sistema de trasmisión de potencia para este tipo de banda transportadora, procurando asegurar y garantizar los mismos, que lo son: 

Carga límite: 350 Kg



Potencia 20 HP (14,9 kW)



Velocidad de rotación del eje motor de 500 rpm

Figura 2 Ejemplo de diseño de banda transportadora

DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA PARA LA QUE SE UTILIZARÁ EL REDUCTOR DE VELOCIDAD: DESTINO DE SERVICIO. Esta banda transportadora está destinada al servicio de carga, descarga y transporte a al interior de camiones de objetos en cajas, cartones, o productos ya empacados, como puede ser encomiendas o productos ya terminados, que tenga un peso igual o menor a 300kg, desde una bodega o almacén hasta el interior del área de carga de camiones. Permitiendo cargar en mayor cantidad y menor tiempo, reduciendo esfuerzo de los empleados y a su vez el ahorro de la contratación de mano de obra.

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CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LA MÁQUINA (SOBRECARGAS, GOLPES, CALENTAMIENTO, ETC.) Las condiciones de funcionamientos de la banda son normales ya que no se enfrentaran a los parámetros antes mencionados donde los esfuerzos de la maquina serán mínimos. Habiendo que tomar cuenta estos principales aspectos.  Fiabilidad  Bajo mantenimiento  Bajo costo operativo  Durabilidad  Ergonomía FORMA DE DISEÑO En las formas de diseño se eligió y se determinó la forma de la banda transportadora, cuyo diseño final quedo de la siguiente forma:

Figura 3 Banda Transportadora que vamos a utilizar

Se eligió este diseño pensando en el destino de servicio de esta banda transportadora. CARGA Y DESCARGA. Generalmente las cintas transportadoras se cargan y descargan en los extremos de la misma, es posible efectuar la carga en un punto cualquiera a lo largo de su longitud mediante dispositivos diversos, como tolvas, o manualmente sobre ella. La cinta usada en este proyecto efectuara un movimiento cíclico constante de la banda ya que su función es la de transportar cajas con productos empacados a determinada velocidad.

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DISEÑO CÁLCULOS PARA LOS ELEMENTOS DEL SISTEMA DE TRANSMISION DE POTENCIA DE UN TRANSPORTADOR POR BANDA. Para el desarrollo del sistema de trasmisión de potencia se resolvió paso a paso muchos cálculos físicos y matemáticos para elaborar y garantizar los servicios, vida útil y funcionamiento correcto de la banda transportadora.

PLANOS DEL SISTEMA DE TRASMISIÓN DE POTENCIA. Se ha realizó los primeros planos del sistema de trasmisión de potencia resultando de la siguiente forma:

Desarrollo y Cálculos Banda Transportadora para la carga de autos pesados (camiones) en un almacén. Carga límite: 350 Kg Potencia 20 HP (14,9 kW), Velocidad de rotación del eje del motor de 500 rpm

Determinación de los esfuerzos tangenciales y radiales

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PAR MOTOR O PAR TORSIONAL 𝒓𝒆𝒗 𝟐𝝅 𝒓𝒂𝒅 𝟏 𝒎𝒊𝒏 𝒓𝒂𝒅 ) ( )( ) = 𝟓𝟐, 𝟑𝟔 𝒎𝒊𝒏 𝟏 𝒓𝒆𝒗 𝟔𝟎 𝒔 𝒔

𝒘 = 𝟓𝟎𝟎 (

𝟏𝟎𝟎𝟎 𝑾 𝑷 = 𝟏𝟒, 𝟗 𝒌𝑾 ( ) = 𝟏𝟒𝟗𝟎𝟎 𝑾 𝟏 𝒌𝑾 𝑴 =

𝑷 𝟏𝟒𝟗𝟎𝟎 𝑾 = 𝒘 𝟓𝟐, 𝟑𝟔 𝒓𝒂𝒅 𝒔

𝑴 = 𝟐𝟖𝟒, 𝟓𝟕 𝑵. 𝒎

FUERZAS QUE ACTUAN EN EL PIÑÓN Son las fuerzas tangencial y radial. Y se las determina de la siguiente manera: 𝑭𝒕 =

𝑴 𝟐𝟖𝟒, 𝟓𝟕 𝑵. 𝒎 = 𝒓 𝟎. 𝟎𝟓 𝒎

𝑭𝒕 = 𝟓𝟔𝟗𝟏, 𝟒 𝑵 𝑭𝒓 = 𝑭𝒕 ∗ 𝒕𝒂𝒏𝒈𝟐𝟎° = ( 𝟓𝟔𝟗𝟏, 𝟒 𝑵 ∗ 𝒕𝒂𝒏𝒈𝟐𝟎°) 𝑭𝒓 = 𝟐𝟎𝟕𝟏, 𝟓𝟎 𝑵

FUERZAS QUE ACTUAN EN LA RUEDA CONDUCIDA Son las fuerzas tangencial y radial. Y se las determina de la siguiente manera: 𝑭𝒕 =

𝑴 𝟐𝟖𝟒, 𝟓𝟕 𝑵. 𝒎 = 𝒓 𝟎. 𝟏 𝒎

𝑭𝒕 = 𝟐𝟖𝟒𝟓, 𝟕 𝑵 𝑭𝒓 = 𝑭𝒕 ∗ 𝒕𝒂𝒏𝒈𝟐𝟎° = ( 𝟐𝟖𝟒𝟓, 𝟕 𝑵 ∗ 𝒕𝒂𝒏𝒈𝟐𝟎°) 𝑭𝒓 = 𝟏𝟎𝟑𝟓, 𝟕𝟓

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CÁLCULO DE LAS FUERZAS Y MOMENTOS EN EL PIÑÓN.

PLANO XZ

+

FUERZA TANGENCIAL

𝜮𝑭𝒚 = 𝟎

+

R1y-5691,4 N+R2y=0

𝜮𝑴𝑨 = 𝟎

(5691,4 N) (0,075 m)-R2y (0,15 m)=0

R1y-5691,4 N+2845,7 N=0

426,855Nm-R2y (0,15 m)=0 𝟒𝟐𝟔,𝟖𝟓𝟓 𝑵𝒎

R1y= 2845,7 N

R2y=

11

𝟎,𝟏𝟓 𝒎

= 2845,7 N

SECCIÓN A-B 0