Calculos Justificativos Del Diseño II Calculado

Diseño de Elementos de Máquina II

IV. CALCULOS JUSTIFICATIVOS DEL DISEÑO A. CALCULO DEL PESO DEL EJE W= volumen x peso específico Peso especifico del acero = 7850 kg/m

3

Parte 1: Φ 16.51 cm

27.94 cm W1=0.2794

 ()  π

W1=46.9548 kg.

Parte 2: 16.51 cm.

30.4 cm.

5.08 cm.

              *         +  

Parte 3:

Φ  30.4 cm

27.94 cm W3=0.2794

 ()  π

W3=159.19635 kg.

Diseño de Elementos de Máquina II

Parte 4:

30.4 cm.

46.99 cm.

16.51 cm

            *        +        Parte 5:

Φ 46.99 cm

398.78 cm. W5=3.9878



π

( ) 

W5=5428.7994 kg. Parte 6:

46.99 cm

30.4 cm.

16.51 cm.

              *         +

Diseño de Elementos de Máquina II

   

Parte 7:

Φ 30.4 cm

27.94 cm W7=0.2794

 ()  π

W7=159.19635 kg. Parte 8: 30.4 cm.

16.51 cm.

5.08 cm.

              *         +  

Parte 9: Φ 16.51 cm

50.8 cm W9=0.508

 ()  π

W9= 85.37kg. Weje=6224.515kg

Diseño de Elementos de Máquina II B.- PESO DEL ACOPLAMIENTO: W A= 85.91 kg

C.- PESO DEL VENTILADOR:

WV= 8628kg

Peso del plato central más fijadores : Φ  227.3 cm

10.16 cm. Wpc=5836.575 kg.

Diseño de Elementos de Máquina II

W5

D. CALCULO DE FUERZAS

=19893.374kg 154.7kg

W accesorios +W rueda + WV 154.7kg

46.95kg 17.8kg 159.2kg

W1

W2

W3

W6

W4

R1 2.06

85.91kg

159.2kg

17.8kg

W7

W8

85.3kg

W9

R2 18.57 35.08 57.3 264.94 472.58 494.8

511.31 529.25

539.25 557.03

Wacopl

Diseño de Elementos de Máquina II FUERZAS=0

W1 + W2 + W3 + W4 + W5 + W6 + WV+ W7 + W8 + W9 + W A = R1 + R2 46.96+17.8+159.2+154.7+5428.8+8628+5816.6+154.7+159.2+17.8+85.37+85.91= R1 + R2 R1 + R2 = 20775.5

MOMENTOS =0 (en el pto. donde actúa R1)

R2 (529.25) = 46.95(2.06)+17.8(18.57)+159.2(35.08)+154.7(57.3)+ 19893.374(264.94)+154.7(472.58)+159.2(494.8)+17.8(511.31)+85.3(539.25)+85.91(557.03)

R2 = 10468.1358 Kgf

R1 + R2 = 20775.5kg R1 = 10307.36416Kgf

Diseño de Elementos de Máquina II

E. CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR Por singularidad: Horario +

anti horario –

En el punto de R1 M = 10307.36 -46.95 - 17.8 -159.2-154.7-19893.374-154.7159.2-17.8+10468,136-85.3

Si: X = 0

=> M1 = 0

X=2.06

M2 = 21233.16

X=18.57

M3= 190 631.855

X=35.08

M4= 359738.162

X=57.3

M5=583791.621

X=264.94

M6=2142008.8641

X=472.58

M7= 576632.74

X=494.8

M8=351590.238

X=511.31

M9=181891.212

X=529.25

M10=-2940.109

X=539.25

M11=-610.3934

Diseño de Elementos de Máquina II

W6 + WV

DIAGRAMA DE MOMENTOS

W A

W1

W2

W3

W4

W5

W7

W8

W9 W 10

W11

(Kgf-m) 600

R1

R2

577.018 kgf.m

500

484.4129 kgf.m 481.287 kgf.m

400

303.4727 kgf.m 300

296.814 kgf.m 238.888 kgf.m 232.458 kgf.m

200

Diseño de Elementos de Máquina II F. MOMENTO FLECTOR: MF = 2142008.8641 kgf-Cm. MF = 1859181.56889 lb.pulg. G. CALCULO DEL MOMENTO TORSOR:

        

= 118125 lb.pulg.

H.- CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE: Tipo de Carga

Km

Kt

1

1

1,5 – 2,0

1,5 – 2,0

Eje estacionario Carga aplicada gradualmente Carga aplicada súbitamente

Ss = 345 MPA

SIENDO 1 M PA = 145.03773773 PSI

Ss = 50038.01952 lb/pulg2

=PSI

Diseño de Elementos de Máquina II

                     √       = 6.57 pulg

Según la tabla indica para el eje se encuentra entre los diámetros de 6” ¼ - 8” su incremento mínimo es ¼ con una tolerancia de - 0.006” Con incremento de 3/8”



 = 7 pulgadas = 7” (diámetro estándar) .

Diseño de Elementos de Máquina II L= 557.03 CM A PULG ES = 217.2 VERIFICACION

      

………….Es válido el

CALCULO DEL ACOPLAMIENTO



= 4”

Vamos utilizar un acoplamiento de disco flexible de ANTARES-LINEA AT. TABLA DE COMPARACIONES DE DIFERENTES LINEAS DE ACOPLAMIENTOA ANTARES

Diseño de Elementos de Máquina II

METODO DE SELECCIÓN

Los acoplamientos ANTARES son dimensionados en función del TORQUE NOMINAL de la aplicación, lo que garantiza vida útil y desempeño de operación adecuados.

 Aplique la Formula: T KN = 7024 x CV x FS/RPM…….Nm CV: Potencia del Motor (HP≈CV≈KWx 1,36) FS: Factor de servicio RPM: Velocidad en rotaciones por minuto. FACTORES DE SERVICIO VENTILADORES

AT

RGD

WRAP



Diseño de Elementos de Máquina II Centrífugos

1,5

1,25

2,0

Torres de Resfriamiento

2,0

1,75

2,5

Exaustor de Caldeira

2,0

1,75

2,5

Exaustores

1,5

1,25

2,0

Sopladores (inclusive Alto-Fornos)

2,0

1,75

2,5

PARA NUESTRO CASO CV=200 FS=1,5 RPM=890

T KN =2367,64 Nm

TABLA 1A – DATOS TECNICOS LINEA AT

Diseño de Elementos de Máquina II

TABLA 1B – DATOS TECNICOS LINEA AT

Modelo e dimensiones en milímetros

d1

d2

s

I1

I2

d5

d6

AT 25

74

36

30

80

25

95

66

AT 35

96

49

40

110

35

125

86

AT 50

127

70

50

150

50

165

120

AT 70

169

99

65

205

70

220

150

AT 90

218

116

90

250

80

300

180

AT 105

235

144

90

290

100

335

200

Diseño de Elementos de Máquina II AT 140/100

288,5

150

120

320

100

405

265

AT 140/140

288,5

195

120

380

130

405

265

AT 200/90

436

150

185

385

100

550

380

AT 200/140

436

195

185

445

130

550

380

AT 200/200

436

276

185

545

180

550

380

AT 300/150

535

225

235

555

160

730

490

AT 300/200

535

290

235

635

200

730

490

AT 300/250

535

350

235

785

275

730

490

AT 300/300

535

390

235

785

275

730

490

SEGÚN LAS TABLAS OBTENEMOS UN ACOPLAMIENTO DE DISCO FLEXIBLE MODELO  AT105 (CN) DE D min= 35 mm y D máx.= 110 mm.

 SELECCIÓN DE RODAMIENTOS

Condición de carga dinámica (890 RPM) La fuerza axial es nula FR1=1071,5867 lb FR2=1171,5937

d=3,678088 pulg

lb d=3,678088 pulg

Diseño de Elementos de Máquina II Lh= 18 000 hrs n= 890 rpm

   = 

L= L

L=961,2millones de revoluciones

PARA EL RODAMIENTO 1:

 Xr= 1, Vr= 1, Fr= 1071,5867 lb P1 = Xr *Vr* Fr + Yr* Fa P1 = (1) (1) (1071,5867) P1 = 1071,5867 lb PARA EL RODAMIENTO 2:

 Xr= 1, Vr= 1, Fr= 1171,5937lb P2 = Xr *Vr* Fr + Yr* Fa P2 = (1) (1) (1171,5937) P2 = 1171,5937 lb

Vamos a utilizar rodamientos cilíndricos:

()

L=



a=

Diseño de Elementos de Máquina II C=

     

C 1=

C 1=37,4175 kN  C  2=

 

C  2=40,9096 kN 

Utilizaremos rodamientos cilíndricos (rodillos) a rotura ya que estas son apropiadas  para diámetros grandes, cargas netamente radiales y pueden soportar mayores cargas que los de bolas. Otra característica importante de los rodamientos de rodillos a rótula, es su capacidad de auto-alineación. Esto hace que el rodamiento sea insensible a la flexión del eje y a la desalineación del eje en relación al alojamiento.

Rodamiento cilíndrico a rotula: 22222E

Diseño de Elementos de Máquina II

Diseño de Elementos de Máquina II

 SELECCIÓN DE CHUMACERAS SEGÚN TABLA

Diseño de Elementos de Máquina II

Diseño de Elementos de Máquina II

Diseño de Elementos de Máquina II

CAPITULO V

Diseño de Elementos de Máquina II

COSTOS DE DISEÑO

COSTO DE MATERIALES

MATERIAL

Nº DIMENCIONES/MODELO COSTOS DE MATERIALES x UNIDAD EJE( Acero s./2 000 D= 4”, L=154 ” comercial) 1 AC. DE CONSTRUCCION BOEHLER VCN-150 AT105 (CN) DE Acoplamiento 1 D min= 35 mm y s/1500 D máx.= 110 mm.

Chumacera Bujes Accesorios motor Rodamiento Ventilador

2 2 2 1 2

D=101,6mm

22222E TOTAL

s./940.00 s./310.00 s./50.00 s/------s./1100.00 s./3 000 s./ 11300

Diseño de Elementos de Máquina II

COSTO DE FACTORIA Considerando que la longitud del eje es aprox. 4 m se tendrá que hacer en una factoría que tenga los equipos adecuados para este trabajo (torno,  fresadora, etc.). COSTO PARA EL VENTILADOR s./ 5 000 COSTO PARA EL EJE

s./ 3 000

TOTAL

s./ 8 000

COSTO DE MONTAJE

s./ 2 000

COSTO TOTAL DEL PROYECTO

S./ 21 300.00

Diseño de Elementos de Máquina II

CAPITULO VI

Diseño de Elementos de Máquina II

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Utilizaremos rodamientos cilíndricos a rotura ya que estas son apropiadas para diámetros grandes y cargas netamente radiales. Otra característica importante de los rodamientos axiales de rodillos a rótula, es su capacidad de auto-alineación. Esto hace que el rodamiento sea insensible a la flexión del eje y a la desalineación del eje en relación al alojamiento Para el presente caso se tomara las capacidades dinámicas por tener velocidades considerables 

Llegamos a analizar   el estado de esfuerzos que se induce sobre el eje, por acción de la carga actuando sobre ella.



Localización de la sección critica del eje basándose en criterios de resistencia

Para este diseño se toma en cuenta un proceso iterativo y por lo tanto puede haber distintas soluciones en el cual debemos adecuarnos a la flexibilidad de los repuestos o alguna falla no esperada del diseño y difícilmente existe una única solución a un  problema dado, para esto se recomienda que teniendo los datos estos sean evaluados y de ser posible buscar otras soluciones alternativas.

Diseño de Elementos de Máquina II 

Los puntos más propensos a fallar aparecen en los cambios de sección a la hora del maquinado, para eso se diseña un cambio no brusco del diámetro.



Se recomienda también cambiar los accesorios (reténes, circlip ,etc)de los rodamientos cada cierto tiempo ya que es preferible cambiar los accesorios que se encuentran deteriorados y no obviarlo porque nos podría costar algún rodamiento. Por decir , El retén genera daños prematuros en el funcionamiento de los rodamientos si está deteriorado o ha sido mal montado. El retén, cualquiera que sea su estado, debe ser sustituido por uno nuevo cuando se realiza una reparación del rodamiento donde está instalado.