Proyecto Diseño Grua Viajera 40 Ton
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Cálculos mecánicos para el diseño estructural de una grúa viajera...
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SCUELA
UPERIOR DE NGENIERÍA
ECÁNICA Y
LÉCTRICA
DISEÑO DE UNA GRÚA VIAJERA TIPO B IPUENTE DE 40 TONELADAS Y 20 METROS DE CLARO
Seminario de actualización con opción a titulación
Profesores:
Ing. Francisco Rodríguez Lezama Ing. Luis Antonio Roa Integrantes:
Alejandro Santos Guadarrama. Mauricio Guerrero Vázquez. Fernando Herrera Ortiz. Gregorio Cruz Coronel.
MÉXICO D.F. NOVIEMBRE 2012
Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica
INDICE I INTRODUCCION……………………………………………………………………………………….… página 3 II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………………………….… página 4 III OBJETIVO………………………………………………………………………….………………….… página 5 IV JUSTIFICACION………………………………………..…………………………………………….… página 5 V METODOLOGIA CAPITULO 1.- Marco Marco contextual. contextual. 1.1 Introducción……………………………………………………………..………………….… página 6 1.2 Antecedentes históricos………………………..…………………………...…………….… página 6 1.3 Grúas colgantes…………………………………………………………..……………….… página 8 1.4 Grúas portal………………………………………………….…………………………….… página 8 1.5 Grúas giratorias……………………………………………………...…………………….… página 9 1.6 Grúas puente………………………………………..…………………………...……….… página 11 1.7 Carro………………………………………………………………...…………………….… página 11 1.8 Mecanismo de elevación…………….………………………………………………….… página 13 1.9 Puente…………………………………………….……………………………………….… página 15 1.10
Cabezales Cabezale s …………………………………………..………………… …………………………………………..……………………………….… …………….… página 16
CAPITULO 2.- Marco Teórico. Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre. ……………………… …………………………………… …………….………..… .………..… página 17 2.2 Fuerza cortante y momento flexionante en vigas. …………………….……… …………………….……………….. ……….. página 18 2.3 Esfuerzo……………………………………………………………..…………………….… página 20 2.4 Deformación unitaria elástica……………………………………………...……………… página 20 2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión…………………. flexión…………………..…………… .…………………….… ……….………página ……página 21 2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión…………………………………………….… página 26 2.7 Solid Works………………………..…………………………..………………………….… página 29
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INDICE I INTRODUCCION……………………………………………………………………………………….… página 3 II PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA……………………………………………………………….… página 4 III OBJETIVO………………………………………………………………………….………………….… página 5 IV JUSTIFICACION………………………………………..…………………………………………….… página 5 V METODOLOGIA CAPITULO 1.- Marco Marco contextual. contextual. 1.1 Introducción……………………………………………………………..………………….… página 6 1.2 Antecedentes históricos………………………..…………………………...…………….… página 6 1.3 Grúas colgantes…………………………………………………………..……………….… página 8 1.4 Grúas portal………………………………………………….…………………………….… página 8 1.5 Grúas giratorias……………………………………………………...…………………….… página 9 1.6 Grúas puente………………………………………..…………………………...……….… página 11 1.7 Carro………………………………………………………………...…………………….… página 11 1.8 Mecanismo de elevación…………….………………………………………………….… página 13 1.9 Puente…………………………………………….……………………………………….… página 15 1.10
Cabezales Cabezale s …………………………………………..………………… …………………………………………..……………………………….… …………….… página 16
CAPITULO 2.- Marco Teórico. Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre. ……………………… …………………………………… …………….………..… .………..… página 17 2.2 Fuerza cortante y momento flexionante en vigas. …………………….……… …………………….……………….. ……….. página 18 2.3 Esfuerzo……………………………………………………………..…………………….… página 20 2.4 Deformación unitaria elástica……………………………………………...……………… página 20 2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión…………………. flexión…………………..…………… .…………………….… ……….………página ……página 21 2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión…………………………………………….… página 26 2.7 Solid Works………………………..…………………………..………………………….… página 29
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Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica 2.8 Sap 2000…………………………………………….…………………………………….… página 29 2.9 ANSYS…………………………………………………..……………..………………….… página 30 2.10 Elemento finito…………………………………………………..………………………… página 32 2.11 MD Solid…………………………………………………...…………………………….… página 32
CAPITULO 3.- Memoria de cálculo……………………………………………………………página 34 3.1 Diseño del bipuente……………………………………………………….…………………página 35 3.2 Diseño de las secciones de la trabe carril………………… carril……………………………… ………………...……… …...……………página ……página 46 3.3 Diseño de la columna……………………………………………………………………….página 51 3.4 Resultados de software…………………………………………………..…………………página 52
CONCLUSIONES…………………………………………………….……………………………………página 61
ANEXO A.- Demag standard crane manual………… manual……………………… ……………….………… ….……………………… ………………………pági …………página na 62
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I.- Introducción
En el presente trabajo, “Diseño de una grúa viajera tipo bipuente de 40 toneladas y 20 metros de claro” , se desarrolla la memoria de cálculo, para determinar la
geometría de la estructura que conforma la grúa, esto a través de definir los esfuerzos generados principalmente por la carga a levantar y el peso de los componentes mismos. La memoria de cálculo se ha realizado en base a las leyes de la estática y la mecánica de materiales, además de normas y manuales proporcionados por los fabricantes de los componentes principales. Se seleccionaron componentes a partir de las condiciones iniciales indicadas para poder realizar el trabajo requerido. En base a la carga se eligió el polipasto y el cabezal, lo que nos proporcionó las dimensiones necesarias para realizar la memoria de cálculo. Como resultado de los cálculos, es posible realizar el diseño de la geometría de las secciones transversales del bipuente, trabe carril y las columnas, ya que con esto se seleccionara correctamente las dimensiones para que exista una buena relación entre la resistencia y el costo. Para el caso del polipasto y el cabezal no se realiza algún diseño, si no que se seleccionan a partir de la carga que se espera que la grúa sea capaz. Este trabajo hace
énfasis en el diseño de los componentes estructurales
principales de la grúa, ya mencionados, y no en el diseño de todo el sistema.
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II.- Planteamiento del problema.
Debido a las necesidades industriales en el manejo de materiales que por su origen son imposibles de cargar por las personas mismas; es necesario, contar con maquinaria
especializada para levantar y transportar materiales con el mínimo
esfuerzo y en el menor tiempo posible. La industria global y las relaciones comerciales entre las regiones de un país y entre países, hacen que los intercambios de productos se lleven en grandes cantidades. Para llevar a cabo esto, es necesario trasladar los productos de un centro de distribución a diferentes puntos, por lo tanto se necesita llevar la mayor cantidad posible en cada traslado. Uno de los medios de transporte mas usados para la distribución de grandes cantidades de producto es a través de Tráileres, estos tienen una capacidad de carga de entre 22 toneladas y 38 toneladas, por tanto que para llenar o cargarlos muchas de la veces es necesario de sistemas de elevación de cargas. México cuenta con tres puertos principales; Ensenada, Veracruz y Vallarta con los cuales tiene contacto con más de 64 puertos y 28 países, por esto,
los
intercambios comerciales hacen la necesidad de mover y levantar los productos importados y exportados. Con esta necesidad, en la ingeniería se propone hacer el diseño de una grúa viajera tipo bipuente, capaz de levantar los contenedores de los Tráileres tanto para cargarlos como descargarlos.
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II.- Objetivo.
Determinar las secciones transversales, tanto geometría y dimensiones, de el puente grúa, trabe carril y las columnas, para una grúa viajera de una capacidad de 40 toneladas y con un claro de 20 metros.
III.- Justificación.
Los contenedores, que los tráileres trasladan, rondan entre los 22000 kilos y los 32000 kilos, esto hace necesario un sistema de elevación, para cargar y descargar dichos contenedores. Una vez que los transportes salen de los puertos ya mencionados, se dirigen a los centros de distribución, entonces es necesario descargarlos, por tanto, se elige una grúa viajera de 40 toneladas que sea capaz de manipular sin problema los contenedores cargados de diferentes materiales. Debido a esto se diseña una grúa viajera tipo bipuente, con una capacidad de 40000 kilos, con esto se determinara la geometría de las secciones transversales de los componentes estructurales, como lo son: El bipuente, Trabe carril y columnas.
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IV.- Metodología.
Capítulo I.- Marco Contextual. 1.1 Introducción.
En la actualidad las grúas viajeras siguen siendo parte importante en la eficiencia de la producción en el mundo. Las compañías dedicadas a la fabricación de éstas, ofrecen cada vez mejores equipos que integran a las grúas. Se ha buscado el aligeramiento de los componentes de la grúa y la utilización de mejores materiales y perfiles especiales. En México es necesario en muchas compañías optimizar su sistema de transporte de materiales mediante el empleo de grúas viajeras, mono puentes, bipuentes, robots, etc. Este diseño en particular estará fundamentado en las Normas Oficial Mexicana. La memoria de cálculo que se describe en este trabajo se comprueba con la ayuda de los software’s, con los que se realizaron simulaciones de las condiciones de carga a las que estarán sometidos los elementos de la grúa y estas se ejemplifican de una manera resumida.
1.2 Antecedentes históricos.
Las grúas viajeras empiezan a ser utilizadas a fines del siglo XIX, siendo los primeros fabricantes los países de Inglaterra y Estados Unidos de Norteamérica. Dichas grúas eran accionadas manualmente y
sus diseños muy
complicados
principalmente en la transmisión de la potencia.
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Las primeras grúas accionadas eléctricamente en todos sus movimientos, fueron puestas en operación en el año de 1890;
Estos
equipos
tenían
sus
limitaciones en cuanto a carga y velocidad. A través del tiempo los diseños de las grúas viajeras se han perfeccionado y en la actualidad se puede tener una solución para cualquier requerimiento de velocidad y carga, así como aceleraciones adecuadas para tener un arranque y frenado suaves. La grúa viajera se considera una máquina útil para levantar y trasladar cargas. En general sus
movimientos tienen trayectorias definidas por medio de rieles o
caminos de rodadura. Entre las más comunes se puede decir que existen 4 tipos de grúas viajeras: a) Grúa colgante. b) Grúa portal. c) Grúa giratoria. d) Grúa puente.
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1.3 Grúas colgan es. Estas g úas quedan suspendidas o colg das de la estructura del tech del luga
de
trabajo; Se fijan a la estruct ra del tec o por medio de tor illos o pas adores, por lo que est s grúas p eden quit rse con fa ilidad, oc parse en otro luga o adapta se a una mo ificación del mismo sitio de trabajo, por lo cual, son equipos muy versátile , ya que son utilizados cuando en el lugar de trabajo no es posible colocar u a trabe ca ril. Con las grúas col antes se eja libre el área de iso del lu ar de trabajo, por lo cual son útil s en áreas de manuf ctura, ma tenimient , etc.
Fig. 1.1.- Grúa Colg nte
1.4 Grúas portal. Las grúas
ortal está diseñada principal ente par manejo de material s al
aire libr o manio ras. La
rúa pued traslada se librem nte o puede tener una
trayectoria definid a través de rieles. l área que ocupa la p sta de la grúa es pequeña, por lo tanto s define un máximo de aprovechamiento del espacio de alm cenaje. Una gran ventaja es que la pista de la grúa uede ser xtendida ampliada a un bajo osto. ichas grúas son muy útiles en el almacena miento de grandes p dazos de madera, el manejo de rollos de gran diá etro, almacenaje d hojas de
etal, Página | 8
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planchas de acer , perfiles estructurale de acuer o a sus dimensiones y calidad, amonto ando chatarra, embarque y desembarque de materiales, etc. A continuación se
uestran algunas grúas portale y semipor tales:
Fig. 1..2.- Grúa por al
1.5 Grúas giratorias.
diferencia
rectilíneamente, la
de
las
gr as
colum a
originados por la arga. El apoyad
las
cuáles
se
mueven
grúas giratorias tie en un mo imiento ci cular y pu den ser:
1.- Grúas radiales con pescante. constituido por un
ant riores
rígida
En
las que el eje de giro
resistent e
a
está
los movimie tos de fl xión
razo giratorio está unido rí idamente a la col mna
en un c jinete sup rior y otro inferior.
ste tipo d
grúa es aconsejable en
todos los casos e que se puede mon ar fácilme te estos ojinetes;
or ejempl , las
grúas murales que van unidas a la pared del edifi io como e los taller s de máq inas de herr mienta, almacenes
n puertos y estacio nes. Su c pacidad
e carga por lo
general está limitada hasta 3 toneladas aproximad amente. El servicio es general ente ligero y la utilizaci n es poco frecuente en este ti o de equi os. Dentr de este rupo de colu nas girat rias, están las grúas giratorias de consol con un á gulo de gi o de 360°. C n esta va iante, la c lumna pu de girar y trasladarse linealme te, por lo cual, es un e uipo muy ersátil y sirve para tr nsportar l carga a otras naves vecinas. ambién de este tipo e grúas son las Der rick, dond el cojinet
superior e la
column esta sostenido por na estructura de ap yo o por un atirantado de cables. El Página | 9
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cojinete inferior descansa en una plataforma de grúa. Estas grúas se emplean en canteras, construcciones y montaje. Una construcción sencilla y ligera, unos reducidos costos de instalación, facilidad y rapidez de su colocación, son las ventajas de este equipo. 2.- Grúas giratorias de columna fija. Mientras que las grúas de columna giratoria se han de colocar junto a una pared o a un armazón de
apoyo; por lo tanto,
generalmente tienen una zona de giro limitada, las grúas giratorias de columna fija pueden mantenerse en pie libres, por consiguiente, se puede disponer de las mismas con unas ilimitadas posibilidades de giro. La columna fija, anclada con un macizo en la base, la parte giratoria está guiada por una ranura y un cojinete de cuello superior y otro en el cuello inferior. Los mecanismos de elevación y de giro están colocados en la parte giratoria, casi siempre existe un contrapeso, a fin de mantener lo menor posible el momento que ha de transmitir la columna. Este tipo de grúa se usa con frecuencia en el servicio ferroviario, como grúas de transbordo y de carboneo, también se encuentran en los patios de las fábricas y en los puertos, pero sólo se emplean en servicios ligeros y esporádicos. L a carga máxima en estos equipos es aproximadamente de hasta 5 toneladas con hasta 5 metros de alcance. A continuación muestro algunas imágenes de estas grúas:
Fig. 1.3.- Grúa giratoria
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1.6 Grúas puente. El transporte dent o del taller es el pri cipal cam po de apli ación de la grúa puente. Están c locadas
uy cerca el techo e edificios de trabaj , por lo cual se deja libre
para el manejo de materiales todo el e pacio deli itado por la nave y l piso. La grúa puente stá forma a principalmente de: a)
arro.
b)
ecanismo de elevaci n.
c)
ecanismo de traslaci n.
d)
uente.
e)
abezales.
f)
ecanismo de traslaci n del pue te.
g)
istema eléctrico.
Fig. 1. .- Grúa Pue te
1.7 Car o.
or medio
e este m canismo
e elevaci n se pue e trasladar a lo larg
del
puente e la grúa; Por su for a constru tiva se dividen en M norrieles y Bipuente. 1.- Carro monopuente. En su f rma más simple, en su parte
structural está
constituida por el astidor (dos palanca de acero rigidizadas con pasadores o per nos), entre las dos pla as de ba tidores se encuentr n las ruedas del c rro, las c ales pueden ser movid s mecánic mente o léctricame nte.
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El accionamiento mecánico del carro es: a) Por un sistema de tirón o jalón del operador. b) Accionando un sistema de cadena y catarina. Carros accionados mecánicamente. Este tipo de carros requieren de esfuerzo humano, a medida que la carga aumenta se requerirá de más operarios. Por ejemplo, para cargas mayores de 3 toneladas se requerirá de 2 operarios o más. Se puede lograr velocidad hasta de 30 m/min.
Fig. 1.5.- Carros para bipuente
Carros accionados eléctricamente. Con el avance tecnológico se cuenta con motores que satisfacen los requerimientos de velocidad de traslación tanto del carro como del puente, con el accionamiento eléctrico se pueden tener velocidades hasta de 125 m/min para un claro de 200 metros.
Fig. 1.6.- Carro accionado eléctricamente
Fig.1.7.- Controles eléctricos a distancia
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2.- Carro bi uente. Es os se utili an en las grúas de os puente . La estructura del carr bipuente es más complicada que la del c arro mono riel. Dicha estructura está formad de perfile de acero estructural, esta debe soportar l carga a l vantar, el peso del mecanismo de elevación on sus ac esorios y u propio peso. l igual que los carros monopue te, los car ros bipuente pueden ser accionados mecáni amente ó eléctricam nte, siendo los segu ndos los de más uso común ya que por ser los carros bipuentes
ás pesados que los monopue te, es nec sario utili ar el
acciona iento elé trico para mover la carga a tra sportar m s el peso ropio del arro bipuent .
1.8 Mecanismo d elevació . xisten var ios tipos de mecanismos de elevación , por eje plo, garr cha, malacate y polipa to. Los do primeros son utiliza dos en ca os especi les; en el caso de la g rrucha es utilizada cuando se equiere d un servicio esporádico o donde se requier equipos a prueba de explosión. n la actualidad se cuenta con los polipast os, los cu les satisfacen la ma oría de las necesidades con r specto al manejo
e materi les. El p lipasto e
mecani mo de elevación muy importante, pueden ser accionados
un
eléctricame te y
neumáticamente.
Fig. 1.8.- Polipasto eléctrico
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Polipasto de cable. versátiles.
Estos son los más comunes y en la actualidad muy
Se ha logrado que los polipastos sean equipos ligeros, resistentes,
compactos y de
fácil mantenimiento. Con algunos modelos se pueden lograr
velocidades de elevación hasta de 50 m/min y se pueden manejar cargas de 100 toneladas o más. Polipasto de cadena. Son equipos muy útiles para cargas hasta de 4 toneladas y son más pequeños que los de cable ya que pueden tener velocidades de elevación hasta de 15m/min y velocidades de traslación de la carga de 28m/min. La cadena que se utiliza es de sección redonda y con excelentes propiedades mecánicas.
Fig. 1.9 Polipasto de cadena
Mecanismo de traslación del carro y del puente. Como se mencionó anteriormente, estos mecanismos pueden ser mecánicos (cadena y catarina) o eléctricos (motor eléctrico). La gran mayoría de las grúas utilizan motores eléctricos para la traslación del carro y puente. Actualmente se tienen motores eléctricos de rotor deslizante que forman una unidad compacta de motor eléctrico y freno. Para su empleo en accionamientos de traslación, los motores poseen una característica de número de revoluciones por momento de giro que garantiza buenas propiedades de arranque. El arranque y frenado depende del tipo y momento de inercia del disco de freno.
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1.9 Puente.
Sobre este elemento descansa la estructura del carro, polipasto y la carga a mover. El puente es una viga de acero estructural de sección de cajón. Hay dos tipos de grúa puente: De un puente y de dos puentes.. En nuestro país se utiliza el acero ASTM A-36. Grúa de un puente. Es una grúa ligera en comparación con la de dos puentes; Las grúas puente de una viga tienen una mayor altura total de construcción, esto significa que la carga puede elevarse a menos altura, esto puede compensarse usando carros de altura reducida. Con este tipo de grúas se pueden manejar cargas hasta de 20 toneladas, para una distancia entre centros de rieles para la transportación del puente (claro) de hasta 40 metros. Las grúas de un puente con carro de consola son ligeras y se obtiene una máxima altura de elevación, es la solución más económica para claros medios y grandes.
Fig. 1.10.- Grúa monopuente
Grúa de dos puentes. Tiene una favorable altura de construcción total, puesto que el gancho de carga puede en la mayoría de los casos ser elevado hasta quedar entre ambas vigas puente. Con este tipo de grúas se pueden mover cargas hasta de 250 toneladas con claros hasta de 40 metros. Página | 15
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Este tipo de equipos son hechos a la medida, es decir, de acuerdo a las dimensiones físicas del lugar de trabajo, por lo cual cada caso requiere de un diseño específico o especial. Las grúas puente son de las grúas viajeras de mayor demanda, ya que se utilizan en las fábricas de máquinas, herramientas, de papel, en talleres de reparación de maquinaria pesada, en plantas de laminación, en la industria automotriz.
Fig. 1.11.- Grúa bipuente
1.10 Cabezales.
Son los apoyos del puente; por medio de estos se realiza la traslación del puente. Su estructura es una viga de acero ASTM A-36. Por lo regular la sección de la estructura es un cajón u otra sección compuesta con canales y placas. La unión entre puente y cabezales es muy importante, dependiendo de las dimensiones físicas de la nave, se pueden modificar los extremos de las grúas (unión puente-cabezal). Se puede realizar en disposición normal, a un nivel bajo ó alto. Así se satisfacen las necesidades del usuario sin modificar la estructura de la nave ya existente.
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Capítulo II.- Marco Teórico. 2.1 Equilibrio de diagramas de cuerpo libre.
2.1.1 Equilibrio Un sistema, de acuerdo con esta definición, puede consistir en una partícula, varias partículas, una parte de un cuerpo rígido o un cuerpo rígido completo, o incluso varios cuerpos rígidos. Si se supone que el sistema que se va a estudiar no tiene movimiento o, cuando mucho, tiene velocidad constante, entonces el sistema tiene aceleración cero. Bajo esta condición se dice que el sistema tiene equilibrio. La frase equilibrio estático también se usa para implicar que el sistema esta en reposo. En caso de equilibrio, las fuerzas y los momentos que actúan sobre el sistema se balancean de tal manera que:
Ecuación 2.1 Ecuación 2.2
Ʃ = 0 Ʃ = 0
lo cual establece que la suma de todas las fuerzas y la suma de todos los momentos que actúan sobre un sistema en equilibrio es cero.
2.1.2 Diagramas de cuerpo libre En gran medida, el análisis de una estructura o máquina muy compleja se puede simplificar por medio del aislamiento sucesivo de cada elemento, para después estudiarlo y analizarlo mediante el empleo de diagramas de cuerpo libre. Cuando todos los elementos se han analizado de esta manera, el conocimiento se unifica para producir información respecto del comportamiento del sistema total. De esta manera, el diagrama de cuerpo libre es, en esencia, un medio para descomponer un problema Página | 17
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complicado en segmentos manejables, analizar estos problemas simples y después reunir toda la información. 2.2 Fuerza cortante y momentos flexionantes en vigas.
En la figura 2.1 se muestra una viga que se apoya en las reacciones R1y R2 cargada con las fuerzas concentradas F1, F2 y F3. Si la viga se corta en alguna sección localizada en x = x1 y se quita la parte izquierda como en un diagrama de cuerpo libre, deben actuar una fuerza cortante interna V y un momento flexionante M sobre la superficie cortada para asegurar el equilibrio. La fuerza cortante se obtiene sumando las fuerzas a la izquierda de la sección cortada. El momento flexionante es la suma de los momentos de las fuerzas a la izquierda de la sección tomada respecto de un eje a través de la sección aislada. En la figura 2.1 se muestran las convenciones de signo usadas para el momento flexionante y la fuerza cortante. La fuerza cortante y el momento flexionante se relacionan mediante la ecuación: Ecuación 2.3
=
Fig. 2.1.- Diagramas de cuerpo libre, cortantes, flexionantes
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Algunas veces la causa de la flexión es una carga distribuida q(x) que se llama intensidad de carga, con unidades de fuerza por unidad de longitud y es positiva en la dirección positiva de y. puede mostrarse que al diferenciar la ecuación resulta:
Ecuación 2.4
=
Normalmente, la carga distribuida que se aplica se dirige hacia abajo y se marca como w . En este caso w = -q. Cuando se integran las ecuaciones se revelan relaciones adicionales. De esta manera, si se integra entre, digamos, x A y x B, se obtiene:
Ecuación 2.5
= = −
en el cual se establece que el cambioen la fuerza cortante de A y B es igual al área del diagrama de carga entre xA y xB. De manera similar,
Ecuación 2.6
= = −
donde se establece que el cambio de momento desde A hasta B es igual al área del diagrama de la fuerza cortante entre x A y x B.
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2.3 Esfuerzo.
Cuando se aísla una superficie interna, la fuerza y el momento totales que actúan sobre la superficie se manifiestan a si mismo como distribuciones de fuerzas de toda el área. La distribución de fuerza que actúa en un punto sobre la superficie es única y tendrá componentes en las direcciones normal y tangencial llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante tangencial, respectivamente. Los esfuerzos normales y cortantes se identifican en las letras griegas σ (sigma) y τ (tau), respectivamente. Si la dirección de σ es saliente de la superficie se considera un esfuerzo de tensión y es un esfuerzo normal positivo. Si
entra a la superficie es un esfuerzo compresivo y
σ
comúnmente se considera una cantidad negativa. Las unidades de esfuerzo usuales en estados Unidos son libras por pulgada cuadrada (psi). En el caso de las unidades SI, el esfuerzo se representa en newton por metro cuadrado (N/m2); 1 N/m2) = 1 pascal (Pa).
2.4 Deformación unitaria elástica.
Cuando un material se coloca en tensión, no solo existe una deformación unitaria axial, sino también una deformación unitaria negativa (contracción) perpendicular a la deformación unitaria axial. Suponiendo un material lineal, homogéneo, isotrópico, esta deformación unitaria lateral es proporcional a la deformación unitaria axial. Si la dirección axial es x, entonces las deformaciones unitarias laterales son ϵ y = ϵ z = -v ϵ x . La constante de proporcionalidad v se llama relación de Poisson, que es de alrededor de 0.3 en el caso de la mayoría de los metales estructurales. Para ver los valores de v en materiales comunes. Si el esfuerzo axial es en la dirección x, entonces:
Ecuación 2.7 Ecuación 2.8
=
= = − Página | 20
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Para un elemento en esfuerzo sobre
,
σx
σy
y
σz
simultáneamente, las
deformaciones normales están dadas por:
Ecuación 2.9
= − +
Ecuación 2.10
= − ( + )
Ecuación 2.11
= − +
La deformación angular y es el cambio en ángulo recto de un elemento en esfuerzo cuando esta sometido a esfuerzo cortante puro y la ley de Hooke del cortante esta dada por Ecuación 2.12
=
donde la constante G es el módulo de elasticidad al corte o módulo de rigidez . En caso de un material lineal, isotrópico, homogéneo, puede demostrarse que las tres constantes elásticas están relacionadas entre sí mediante la ecuación
Ecuación 2.13
= 2(1 + )
2.5 Esfuerzos normales para vigas en flexión.
Las ecuaciones para representar los esfuerzos normales en flexión en vigas rectas se basan en los siguientes supuestos:
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La viga se somete a flexión pura; esto significa que la fuerza cortante es nula y que no hay cargas de torsión o axiales presentes. a. El material es isotrópico y homogéneo. b. El material cumple con la ley de Hooke. c. Inicialmente la viga es recta, con una sección transversal constante en toda su longitud. d. La viga tiene un eje de simetría en el plano de la flexión. e. Las proporciones de la viga son tales que fallaría ante la flexión, en vez de fallar por aplastamiento, corrugación o pandeo lateral. f. Las secciones transversales de la viga permanecen planas durante la flexión. En la figura 2.2 se representa una porción de una viga recta sometida al momento flexionante positivo M mostrando por la flecha curva que representa la acción física del momento junto con una flecha recta que indica el vector momento. El eje x coincide con el eje neutro de la sección, y el plano xz, que contiene los ejes neutros de todas las secciones transversales, se llama plano neutro. Los elementos de la viga que coinciden con este plano tienen un esfuerzo cero. La localización del eje neutro con respecto a la sección transversal es coincidente con el eje centroidal de la sección transversal.
Fig. 2.2.- Viga recta en flexión positiva.
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El esfuerzo en flexión varía linealmente con la distancia desde el eje neutro, y, y esta dado por Ecuación 2.14
= −
donde I es el segundo momento de área alrededor del eje z. Esto es
Ecuación 2.15
=
La magnitud máxima del esfuerzo en flexión ocurrirá donde y tiene la magnitud más grande. Si se designa σmáx como la magnitud máxima del esfuerzo en flexión y c como la magnitud máxima de y.
Ecuación 2.16
á =
La ecuación aun puede usarse para determinar que
máx es tensión o
σ
comprensión. A menudo la ecuación se escribe como:
Ecuación 2.17
á =
donde Z = Ilc se llama módulo de sección.
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Flexión en dos planos. En el diseño mecánico, es bastante usual que ocurra flexión tanto en el plano xy
como en el xz. Si se consideran las secciones
transversales con solo uno o dos planos de simetría, los esfuerzos de flexión están dados por Ecuación 2.18
= − +
donde el primer término del lado derecho de la ecuación, My es el momento flexionante en el plano xz (vector momento en la dirección y), z es la distancia desde el eje neutro y, e Iy es el segundo momento de área con respecto al eje y. Para secciones transversales no circulares, la
ecuación (3-27) es la
superposición de esfuerzos causados por las dos componentes del momento flexionante. Los esfuerzos flexionantes máximos a tensión y compresión ocurren donde la sumatoria de los esfuerzos positivos y negativos mas grandes, respectivamente. Para secciones transversales circulares sólidas, todos los ejes laterales son iguales y el plano que contiene el momento correspondiente a la suma vectorial de Mz y My contienen los esfuerzos de flexión máximos. En el caso de una viga de diámetro d, la distancia máxima desde el eje neutro es d/2 y de la tabla A-18, I=πd4/64. Entonces, el esfuerzo flexionante máximo de una sección transversal circular es
Ecuación 2.19
=
(⁄) =
Vigas con secciones asimétricas. Las
= +
relaciones
que
se
desarrollaron
anteriormente en esta sección también se aplican a vigas de sección asimétrica, a
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condición de que el plano de flexión coincida con uno de los dos ejes principales de la sección. Ya se determinó que el esfuerzo a una distancia y desde el eje neutro es
= −
Ecuación 2.20
Por lo tanto, la fuerza sobre el elemento de área dA es
Ecuación 2.21
= = −
Tomando momentos de esta fuerza respecto del eje y, e integrando a través de la sección se tiene: Ecuación 2.22
= = = − =
Se reconoce que la última integral de la ecuación es el producto de inercia Iyz. Si el momento flexionante en la viga se presenta en el plano de uno de los ejes principales, por decir en el plano xy , entonces:
Ecuación 2.23
=
Con esta restricción, las relaciones que se desarrollaron anteriormente, son válidas para cualquier forma de la sección transversal. Por supuesto lo anterior significa que el diseñador tiene una responsabilidad especial para asegurarse de que las cargas de flexión realmente actúen sobre la viga en el plano principal.
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2.6 Esfuerzos cortantes para vigas en flexión.
La mayoría de las vigas presentan fuerzas cortantes y momentos flexionantes. Solo en ocasiones se presentan vigas sujetas a una flexión pura, es decir vigas con fuerza cortante igual a cero. No obstante, la fórmula de la flexión se desarrolló bajo el supuesto de flexión pura. De hecho, la razón para suponer flexión pura simplemente fue para eliminar los efectos complicados de la fuerza cortante en el desarrollo. Para propósitos de ingeniería, la fórmula de la flexión es válida, sin que importe si una fuerza cortante está presente o ausente. Por esta razón se utilizará la misma distribución normal del esfuerzo flexionante cuando también haya fuerzas cortantes. Para lograr el equilibrio se requiere una fuerza cortante sobre la fuerza cortante sobre la cara inferior, que se dirija hacia la derecha. Esta fuerza cortante da lugar a un esfuerzo cortante τ, donde, si se supone uniforme, la fuerza es τb dx. Por lo tanto,
Ecuación 2.24
=
Ecuación 2.25
()
=
Al utilizar esta ecuación, note que b es el ancho de la sección en y = y1. Asimismo, I es el segundo momento del área de toda la sección alrededor del eje neutro. Como los cortantes transversales son iguales, y el área A’ es finita, el esfuerzo cortante que se muestra sobre el área A’ ocurre solo en y = y1. El esfuerzo cortante sobre el área lateral varia junto con y (normalmente máximo en el eje neutro, donde y = 0 , y cero en las fibras exteriores de la viga, donde Q = A’ = 0 ).
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Esfuerzos cortantes en vigas con sección estándar. La distribución del esfuerzo cortante en una viga depende de como varía Q/b como una función de y1. En la figura 2.3 se presentará una parte de una viga sometida a una fuerza cortante V y a un momento flexionante M . Como resultado de éste último, se desarrolla un esfuerzo normal σ en una sección transversal como la que se denota por A-A, la cual esta en compresión arriba del eje neutro y en tensión abajo del mismo. Para investigar el esfuerzo cortante a una distancia y1 por encima del eje neutro, se selecciona un elemento de área dA a una distancia y , arriba del eje neutro.
Fig. 2.3.- Esfuerzos cortantes en una viga rectangular
Note que el esfuerzo cortante máximo ocurre cuando y1 = 0 , que esta en el eje neutro de flexión. Ecuación 2.26
á =
Así, en el caso de una sección rectangular. A medida de que se aleja del eje neutro , el esfuerzo cortante disminuye parabólicamente hasta que es cero en la superficie exterior donde y1 = +c. Aquí es particularmente interesante y significativo observar que el esfuerzo cortante es máximo en el eje neutro, donde el esfuerzo normal, debido a la flexión es cero, y que el esfuerzo cortante es cero en las superficies exteriores, donde el esfuerzo flexionante corresponde a un máximo. El esfuerzo cortante horizontal siempre esta acompañado por un esfuerzo cortante vertical de igual magnitud, por lo cual la distribución se representa en un diagrama. Casi siempre se muestra interés por Página | 27
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el cortante horizontal, τ, el cual es casi uniforme cuando y es constante. El cortante horizontal máximo ocurre donde el cortante vertical es el mayor. Por lo general esto sucede en el eje neutro, pero quizá no sea así si el ancho b es menor en alguna otra sección. Aún más, si la sección es tal que b se pueda minimizar en un plano no horizontal, entonces el esfuerzo cortante horizontal ocurre en un plano inclinado. Por ejemplo, en un tubo, el esfuerzo cortante horizontal ocurre en un plano radial y el “esfuerzo vertical” correspondiente no es vertical, sino tangencial.
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2.7 SolidWorks
SolidWorks es un Programa CAD para modelado mecánico basada en operaciones para el modelado parametrito de sólidos, que aprovecha la facilidad de uso de la interfaz grafica de usuario de Windows. Puede crear modelos sólidos completamente asociados en 3D con o sin restricciones utilizando relaciones capturadas automáticamente o definidas por el usuario para mantener la atención del diseño Al igual que un ensamblaje está construido a partir de un número de piezas individuales, un modelo de SolidWorks también está construido a partir de elementos individuales. A estos elementos se les denomina Operaciones Operaciones. Cuando se crea un modelo utilizando SolidWorks, se trabaja con objetos geométricos inteligentes fáciles de entender como son salientes, cortes, taladros, nervios, redondeos, chaflanes, y ángulos de salida. Conforme se crean las operaciones, se aplican directamente a la pieza de trabajo. Las operaciones se pueden clasificar como croquizadas o aplicadas directamente.
Fig. 2.4.- Modelo en isométrico
2.8 SAP 2000
El programa SAP2000 es uno de los software líder en la ingeniería estructural. Se pueden analizar cualquier tipo de estructuras con este programa, e incluso diseñar elemento por elemento de manera precisa con los reglamentos más conocidos (ACI En EU, RCDF en México, EUROCODIGO en Europa, etc.). Página | 29
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Se trata de un excelente programa de cálculo estructural en tres dimensiones mediante elementos finitos. Es el descendiente directo de la familia SAP90, muy conocida hace algunos años. En este caso, el programa está totalmente renovado. Mediante SAP2000 es posible modelar complejas geometrías, definir diversos estados de carga, generar pesos propios automáticamente, asignar secciones, materiales, así como realizar cálculos estructurales de hormigón y acero basados, entre otras normativas, en los Euro códigos vigentes. Otra característica propia de SAP2000 que no tienen otros programas de elementos finitos avanzados como ADINA o ABAQUS es la capacidad para diseñar secciones. Para ello dispone de varias normas, entre ellas los EUROCÓDIGOS.
Fig. 2.5 y 2.6.- Análisis estructural en SAP
2.9 ANSYS
ANSYS, Ins. Es un software de simulación ingenieril. Está desarrollado para funcionar bajo la teoría de elemento finito para estructuras y volúmenes finitos. ANSYS desarrolla, comercializa y presta soporte a la ingeniería a través de software de simulación para predecir cómo funcionará y reaccionará determinado producto bajo un entorno real. ANSYS continuamente desarrolla tecnología enfocada en la simulación y a través del tiempo ha adquirido otros softwares para ofrecer un Página | 30
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paquete de aplicaciones que pueden ser unificadas para los problemas más complejos. Además presta soporte a la industria. La mayoría de los errores y desventajas de ANSYS, más que basarse en el programa mismo, se basan en el elemento finito utilizado por el programa para realizar los análisis. La solución otorgada por el programa es una compleja mezcla de cálculos discretos. Y los esfuerzos, temperaturas y otras propiedades representan parámetros continuos. Dicho esto, los resultados arrojados por ANSYS son aproximaciones que dependerán del número de elementos utilizados. La densidad de elementos y el tipo de elemento utilizados se debe ingresar de manera manual. Es decir el usuario debe hacer corridas de ANSYS aumentando consecutivamente la cantidad de elementos utilizados hasta conseguir una convergencia que varíe menos que el criterio de parada utilizado. Esto genera gran costo computacional y de tiempo por parte del usuario. Debido a la utilización de un rango discreto en cuanto a las propiedades de la materia, se debe aumentar la cantidad de puntos en el mallado del objeto en los puntos en que el gradiente de la propiedad analizada sea muy grande para obtener resultados más precisos.
Fig. 2.7 Interpretación de resultados por código de colores
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2.10 ELEMENTO FINITO
El método de los elementos finitos (MEF en castellano o FEM en inglés) es un método numérico general para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería y física. El MEF está pensado para ser usado en computadoras y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema físico sobre geometrías complicadas. El MEF se usa en el diseño y mejora de productos y aplicaciones industriales, así como en la simulación de sistemas físicos y biológicos complejos. La variedad de problemas a los que puede aplicarse ha crecido enormemente, siendo el requisito básico que las ecuaciones constitutivas y ecuaciones de evolución temporal del problema a considerar sean conocidas de antemano. 2.11 Md Solids
Es un software educativo para los estudiantes que toman la Mecánica de los Materiales curso (también comúnmente llamado Resistencia de Materiales o Mecánica de sólidos deformables). Este curso es típicamente una parte de los programas de ingeniería civil, mecánica y aeroespacial y de una serie de programas relacionados.
Fig. 2.8 Módulos de trabajo de MD Solid
El software ofrece rutinas educativas para las vigas, flexión, torsión miembros, columnas, estructuras axiales, estructuras estáticamente indeterminadas, armaduras,
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las propiedades de sección y análisis de círculo de Mohr, incluyendo transformaciones de estrés y transformaciones tensión
Fig. 2.9.- Resultados en MD Solid
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Capítulo III.- Memoria de cálculo.
La memoria de cálculo fue realizada en un archivo de Excel, debido a las iteraciones que eran necesarias hasta encontrar la geometría adecuada de todos los componentes, por tanto se presentan en este trabajo las secciones que se determinaron después de encontrar las que cumplieran con las condiciones de carga. En el presente trabajo se anexa un cd con el archivo de Excel que contiene toda la memoria de cálculo, tanto del bipuente, como la trabe carril y las columnas.
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3.1 Diseño del bipuente
3.1.1 Cálculo sección bipuente
Fig. 3.1.- Sección del bipuente
Parte
Area
1
114.3 cm2
cm
22.5
cm
2
114.3 cm2 133.81 cm
22.5
3
206.7 cm2
67.54
cm
5.795
4
206.7 cm2
67.54
cm
Totales
642
Peso Viga
1092
cm2
y
1.27
x
Ay
145.2
Ax
Ix
Iy
cm3
2572
cm3
502034.2
cm4
19288
cm4
cm
15294.5 cm3
2572
cm3
502034.2
cm4
19288
cm4
cm
13960.5 cm3
1197.83 cm3
291102.5
cm4
57724.6 cm4
39.21 cm
13960.5 cm3
8103
cm3
291102.5
cm4
57724.6 cm4
43360.7 cm3
14445
cm3
1586273.74 cm4
154026
kg
Tabla 3.1.- Tabla para cálculo de los momentos
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cm4
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= = + + + = 67.54 = = + + + = 22.5 () = = 23486.43 () = ′ = 23486.43 () = = 6845.58 Cálculo de las cargas en cada rueda del polipasto:
Carga a levantar: 40000kg Peso polipasto según catálogo: 2795kg
= (40000 ∗ 1.5 ∗ 1.245)+ (2795 ∗ 1.33) = 19679.34 Página | 36
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3.1.2 Cargas dinámicas
Fig. 3.2.- Análisis cuando la flexión es máxima
Cálculo de las reacciones:
+(19679.34 ∗ 1101.25) = 20343.52 Ʃ = 0; = (19679.34 ∗ 966.25)2000 +(19679.34 ∗ 1033.75) = 19015.16 Ʃ = 0; = (19679.34 ∗ 898.75)2000
Cálculo del momento máximo, cuando x=966.25cm:
. = = 19015.16 . = 19015.16 ∗ 966.25 = 18373398.21 ∗
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Fig. 3.3.- Análisis cuando el cortante es máximo
Cálculo de las reacciones:
Ʃ = 0; = (19679.34 ∗ 100)+2000(19679.34 ∗ 235) = 3296.29 + (19679.34 ∗ 1900) = 36062.39 Ʃ = 0; = (19679.34 ∗ 1765)2000
Cálculo del cortante máximo, cuando x=100cm:
= = 36062.39 = 36062.39 ∗ 100 = 3606238.60 ∗
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3.1.3 Cargas Estáticas Según la sección propuesta y el claro del bipuente, es lo siguiente:
Fig. 3.3.- Análisis peso de la viga
2000 ∗ 1000) = 6711.34 Ʃ = 0; = (6.71⁄ ∗2000 Cálculo de máximos, cuando x=966.25cm:
. = 6711.34 − 6.71 ∗ 966.25 = 226.51 . = 6711.34 ∗ 966.25 −6.71 ∗ 966.25 ∗ 483.125 = 3351847.5 ∗ Cálculo de máximos, cuando x=100cm:
= 6711.34 − 6.71 ∗ 100 = 6040.21 = 6711.34 ∗ 100 − 6.71 ∗ 100 ∗ 50 = 637577.3 ∗ Página | 39
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3.1.4 Resumen Resumen de los esfuerzos debido a las cargas verticales, cuando x=966.25cm
= 19015.16 +226.51 = 19241.67 = 18373398.21 + 3351847.5 = 21725245.70
Resumen de los esfuerzos debido a las cargas verticales, cuando x=100cm
= 36062.39 + 6040.21 = 42102.59 = 3606238.60 + 637577.3 = 4243815.86
Resumen de los esfuerzos debido a las cargas de frenado, cuando x=966.25cm
= 19241.7 6 = 2748.71
= 21725245.770 ∗ = 3103603.5 ∗ Resumen de los esfuerzos debido a las cargas de frenado, cuando x=100cm
= 22273.766 = 6014.66
= 6439736.974 ∗ = 606259.41 ∗ Esfuerzos de flexión:
= +
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7 0 ∗ 3 103603. 5 ∗ ⁄ = 21725245. + = 1378. 3 9 23486.43 6845.58 151839/ ..= 1378. / = 1.10 5 9 = 2 42102. = 101. 8 4 / ∗ 1.59 ∗ 130 = 2 ∗ 31.6014.82 66∗2.54 = 37.21 /
Cortantes en momentos flectores máximos:
Esfuerzo cortante:
Pandeo en el alma:
Pandeos en patines:
Teoría de falla de Von Misses:
2 ∗ ∗ ℎ ≥ 413.40 = 41.60 ∗ℎ ≥ 0.014 0.024 ≥ 0.014 ≥ 0.014 0.080 ≥ 0.014 < Página | 41
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= + 3 + 3 = 1381.40 ⁄
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3.1.5 Diseño de las secciones extremas
Fig. 3.4.- Sección transversal en el extremo del bipuente
Parte
Area
y
x
Ay
Ax
Ix
Iy
1
114.3
cm2
1.27
cm
22.5
cm
145.2
cm3
2572
cm3
14579
cm4
19288 cm4
2
114.3
cm2
23.81
cm
22.5
cm
2721
cm3
2572
cm3
14579
cm4
19288 cm4
3
31.8
cm2
12.54
cm
5.795
cm
398.8
cm3
184.3
cm3
1060
cm4
8881
cm4
4
31.8
cm2
12.54
cm
39.21
cm
398.8
cm3
1247
cm3
1060
cm4
8881
cm4
Totales
292.2
cm2
3664
cm3
6575
cm3
31278
cm4
56338 cm4
Peso Viga
10092 kg
Tabla 3.2.- Tabla para cálculo de momentos
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= = + + + = 12.54 = = + + + = 22.5 () = = 2494.6 () = ′ = 2494.6 () = = 2503.90
Fig. 3.5.- Diagrama cuerpo libre cargas dinámicas y estáticas
∗ 235)+ (6.71⁄ ∗ 2000 ∗1000) Ʃ = 0; = (19679.34 ∗100) + (19679.342000 = 10007.63 Ʃ = 0; = 42773.73 Página | 44
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Cálculo de máximos, cuando x=50cm:
= 42773.73 − 6.71 ∗ 50 = 42478.21 = 42773.73 ∗ 50 − 335.57 ∗ 50 = 2121907.93 ∗ = 42478.721 = 6062.59 = 2121907.973 ∗ = 303129.70 ∗ = + ∗ 3 03129. 7 0 ∗ ⁄ = 2121907 + = 971. 7 8 2494.26 2503.90 ..= 971.151878/ / = 1.56
Esfuerzos de flexión:
Cortantes en momentos flectores máximos:
1 6 = 2 42438. = 667. 2 7 / ∗ 1.59 ∗ 20 = 2 ∗ 31.6062.82 59∗2.54 = 37.51 / Página | 45
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Esfuerzo cortante:
2 ∗ ∗ ℎ ≥ 63.60 = 41.93 < = + 3 + 3 = 976.11 ⁄
Teoría de falla de Von Misses:
3.2 Diseño de las secciones de la trabe carril
Fig. 3.6.- Sección trabe carril
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Parte
Area
y
x
Ay
Ax
Ix
Iy
1
171.5
cm2
1.905
cm
22.5
cm
326.6
cm3
3858
cm3
174731 cm4
28932 cm4
2
171.5
cm2
65.72
cm
22.5
cm
11267 cm3
3858
cm3
174731 cm4
28932 cm4
3
228.6
cm2
33.81
cm
22.5
cm
5144
cm3
68580
cm4
1106
Totales
571.5
cm2
418043
cm4
58971 cm4
Peso Viga
3594
kg
7729
cm3
19322 cm3
12859 cm3
cm4
Tabla 3.3.- Tabla cálculo de momentos
= = + + + = 33.81 = = + + + = 22.5 () = = 12364.47 () = ′ = 12364.47 () = = 2620.91 Página | 47
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He considerado las cargas que generan las ruedas del cabezal, igual a las reacciones del bipuente, cuando el polipasto se encuentra a 1 metro. Esta consideración es debido a que en ese caso, la mayor parte del peso es cargado hacia un extremo, por lo que la trabe carril deberá ser capaz de soportar estos esfuerzos.
Fig. 3.7.- Análisis cuando el cortante es máximo
Cálculo de las reacciones:
5 . 9 7 ( ) ( ) 42773. 7 3 ∗ 100 + 4 2773. 7 3 ∗ 235 + ( ∗ 800 ∗ 400) Ʃ = 0; = 800 = 36074.05
Ʃ = 0; = 54252.88
Cálculo del cortante máximo, cuando x=100cm:
= 54252.88 − 5.97 ∗ 100 = 53655 = 54252.88 ∗ 100 − 424.84 ∗ 50 = 5395416.36 ∗ = 7665.06 = 770773.77 ∗ Página | 48
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Fig. 3.7.- Análisis cuando el flexionante es máximo
Cálculo de las reacciones:
4 . 2 5 ( 42773. 7 3 ∗ 292. 5 )+( 4 2773. 7 3 ∗722. 5 )+ ( ∗800 ∗ 400) Ʃ = 0; = 800 = 56658.90
Ʃ = 0; = 33668.03
Cálculo del cortante máximo, cuando x=292.5cm:
. = 33668.03 − 5.97 ∗ 292.5 = 31921 . = 33668.03∗ 292.5 − 1747.5 ∗ 146.25 = 9592326.11 ∗ = 4560.08 = 1370332.30 ∗ = + 1 1 ∗ 1370332. 3 0 ∗ ⁄ = 9592326. + = 1298. 6 4 12364.47 2620.91
Esfuerzos de flexión:
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1 518 / ..= 1298.64 / = 1.17
Cortantes en momentos flectores máximos:
4 5 = 2 53655. = 281. 2 1 / ∗ 1.59 ∗ 60 0 6 = 2 ∗ 3.7665. = 364. 0 2 / 81 ∗ 3.81 Esfuerzo cortante:
2 ∗ ∗ ℎ ≥ 457.20 ≥ 53.019 < = + 3 + 3 = 1450.96 ⁄
Teoría de falla de Von Misses:
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3.3 Diseño de la columna.
Longitud real= 9.5 metros Perfil propuesto= W14x53
2 ∗ = ∗ = 128
= ∗ = 1900 = 127 3 5 ..= 3 + 8 − 8() = 1.91 = 1 − 2 .. = 670.29 + ≤ 1 0.82 ≤ 1 Ok.
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3.4 Resultados de software
3.4.1 Diseño de sección bipuente. Z Axis Properties
From centroid to top
y (bot ) y (top )
Area of shape
A
Moment of Inertia
Iz
From bottom to centroid
Section Modulus Section Modulus (bottom) Section Modulus (top) Radius of Gyration Plastic Modulus
Sz S (bot ) S (top ) rz Zz
From plastic n.a. to top
Area Ai
mm^2
1
(mm^ 2) 1143 0
1338.1
(mm^ 3) 1529 4483
mm^4
2
2067 0
675.4
1396 0518
mm^3
3
2067 0
675.4
1396 0518
mm^3
4
1143 0
12.7
1451 61
mm
675.4
mm
64200 15862 73471 9 23486 429.8 5 23486 429.8 5 23486 429.8 5 497.0 74537 28584 822
yp (bot ) yp (top )
From centroid to right
Area of shape
A
Moment of Inertia
Iy
mm
675.4
mm
Section Modulus
Shape
Section Modulus (left) Section Modulus (right)
Sy S (left ) S (rig ht)
Radius of Gyration
ry
225
mm
2
225
mm
3
15402 55172 68455 78.54 1 68455 78.54 1 68455 78.54 1 154.8 91941 6
4336 0680
mm^3
= 43.3607E+06 mm^3 ÷ 64,200.0000 mm^2 = 675.4000 mm
Distance from bottom to centroid, y(bot)
675.4
64200
mm^2
mm^3
1 z (left ) z (rig ht)
yiAi
(mm)
6420 0
mm
Y Axis Properties From left to centroid
yi (from bottom)
mm^3
1.217 07821
Shape Factor From bottom to plastic n.a.
Shape
675.4
mm^2
mm^4
4 Moment of inertia about the z axis (mm^4) =
IC (mm^ 4) 6145 14.9 2911 0250 00 2911 0250 00 6145 14.9
d = yi - y(bot)
IC + d²A (mm^ 4)
662.7
d²A (mm^ 4) 5019 7278 45
50203 42360
0
0
29110 25000
0
0 5019 7278 45
(mm)
-662.7
29110 25000 50203 42360 15862 73471 9
mm^3
mm^3
mm^3
mm
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Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Azcapotzalco Ingeniería Mecánica Plastic Modulus
Zy
Shape Factor From left to plastic n.a. From plastic n.a. to right
zp (left ) zp (rig ht)
94775 97 1.384 48444 4
mm^3
225
mm
225
mm
GPa
1
Area Ai (mm^ 2) 1143 0
mm^4
2
mm^4
mm^4
Shape Other Properties Elastic Modulus
E
Polar Moment of Inertia
J
Product of Inertia Maximum Moment of Inertia Minumum Moment of Inertia Angle from z axis to Imax axis Angle from y axis to Imax axis
Iyz Ima x
200 17402 98989 1 2.383 31E23 15862 73471 9
ß
15402 55172 9.534 23E32
ß
90
Imin
zi (from left)
225
ziAi (mm^ 3) 2571 750
2067 0
57.95
1197 826.5
3
2067 0
392.05
8103 673.5
4
1143 0
225
2571 750
(mm)
mm^4 degrees Clockwise degrees Countercloc kwise
6420 0
Distance from leftmost edge to centroid, z(left)
Shape
1
2
3
4 Moment of inertia about the y axis (mm^4) =
mm^2
1444 5000
mm^3
d²A (mm^ 4)
IC + d²A (mm^ 4)
= 14.4450E+06 mm^3 ÷ 64,200.0000 mm^2 = 225.0000 mm
IC (mm^ 4) 1928 8125 0 4354 65.22 5 4354 65.22 5 1928 8125 0
d = zi - z(left) (mm)
167.05
8.309 19288 8E-23 1250 5768 57724 1087 6335. 1 9 5768 57724 1087 6335. 1 9
8.5265E-14
8.309 19288 8E-23 1250
8.5265E-14
-167.05
15402 55172
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3.4.2 Diagramas de cortante y momento, sección bipuente.
Fig. 3.8.- Diagrama puente a 966.25 cm
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Fig. 3.9.- Diagrama puente a 100 cm
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Fig. 3.10.- Diagrama puente carga distribuida.
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3.4.3 Selección de sección por medio de MD Solid a 966.25 cm.
Fig. 3.11.- Diagrama de cortante y momento a 966.25cm
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3.4.4 Resultado obtenido del programa MD Solid. The specified allowable normal stress is 24,000.000 MPa. The specified allowable shear stress is 24,000.000 MPa. The minimum required section modulus necessary to keep the normal stresses below the 24,000.000 MPa allowable stress limit is 88,791.685 mm³. Standard steel shapes with a section modulus greater than or equal to 88,791.685 mm³ are identified. These shapes are then sorted according to their mass per meter of length, from the lightest shape to the heaviest shape. Typically in beams, shapes that satisfy the allowable normal stress will usually satisfy the allowable shear stress as well. After selecting shapes on the basis of section modulus, we must check the shear stresses in each of the selected shapes. Since the engineer seeks to construct the most economical structure, the best shape for a beam is usually the lightest shape that satisfies both the allowable normal and shear stress limits. (note: there are other considerations such as beam deflections than can influence the best shape for a beam.) The following standard steel shapes will be acceptable for the specified bending moment and shear force: M250x11.9 max = 19,026.790 MPa; M250x13.4 max = 16,912.702 MPa; W150x13.5 max = 23,391.882 MPa; W200x15 max = 16,648.441 MPa; M310x16.1 max = 11,838.891 MPa; M310x17.6 max = 10,817.261 MPa; W250x17.9 max = 11,905.030 MPa; W150x18 max = 17,758.337 MPa; S150x18.6 max = 17,611.574 MPa; W100x19.3 max = 23,783.487 MPa;
max=
257.496 MPa;
avg=
216.634 MPa
max=
223.254 MPa;
avg=
188.796 MPa
max=
328.045 MPa;
avg=
292.707 MPa
max=
247.786 MPa;
avg=
219.530 MPa
max=
182.900 MPa;
avg=
152.983 MPa
max=
164.107 MPa;
avg=
138.464 MPa
max=
181.349 MPa;
avg=
156.703 MPa
max=
241.810 MPa;
avg=
212.752 MPa
max=
239.689 MPa;
avg=
210.522 MPa
max=
287.821 MPa;
avg=
250.859 MPa
Note: These beam design calculations are based on elementary allowable stress design assumptions. Other factors may influence the suitability of a beam shape for its intended use. The results obtained in this routine should be used for educational purposes only.
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3.4.5 Selección de sección por medio de MD Solid a 966.25 cm.
Fig. 3.12.- Diagrama de cortante y momento a 100 cm
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3.4.6 Resultado obtenido del programa MD Solid. The specified allowable normal stress is 24,000.000 MPa. The specified allowable shear stress is 24,000.000 MPa. The minimum required section modulus necessary to keep the normal stresses below the 24,000.000 MPa allowable stress limit is 30,496.601 mm³. Standard steel shapes with a section modulus greater than or equal to 30,496.601 mm³ are identified. These shapes are then sorted according to their mass per meter of length, from the lightest shape to the heaviest shape. Typically in beams, shapes that satisfy the allowable normal stress will usually satisfy the allowable shear stress as well. After selecting shapes on the basis of section modulus, we must check the shear stresses in each of the selected shapes. Since the engineer seeks to construct the most economical structure, the best shape for a beam is usually the lightest shape that satisfies both the allowable normal and shear stress limits. (note: there are other considerations such as beam deflections than can influence the best shape for a beam.) The following standard steel shapes will be acceptable for the specified bending moment and shear force: M200x9.7 max
= 9,668.671 MPa;
max=
722.988 MPa;
avg=
620.155 MPa
S75x11.2 = 22,801.198 MPa; S100x11.5 max = 14,756.420 MPa; M250x11.9 max = 6,534.986 MPa; M250x13.4 max = 5,808.876 MPa; W150x13.5 max = 8,034.231 MPa; S100x14.1 max = 13,187.719 MPa; S130x15 max = 9,080.874 MPa; W200x15 max = 5,718.113 MPa; M310x16.1 max = 4,066.213 MPa; max
max=
740.807 MPa;
avg=
620.339 MPa
max=
977.099 MPa;
avg=
839.530 MPa
max=
572.281 MPa;
avg=
481.466 MPa
max=
496.179 MPa;
avg=
419.597 MPa
max=
729.075 MPa;
avg=
650.538 MPa
max=
596.839 MPa;
avg=
495.626 MPa
max=
704.974 MPa;
avg=
611.836 MPa
max=
550.701 MPa;
avg=
487.904 MPa
max=
406.493 MPa;
avg=
340.003 MPa
Note: These beam design calculations are based on elementary allowable stress design assumptions. Other factors may influence the suitability of a beam shape for its intended use. The results obtained in this routine should be used for educational purposes only.
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Conclusiones. Se determinó por medio de las leyes de la estática y la mecánica, que hacen referencia a vigas y columnas, las secciones tanto para el puente, la trabe carril y la columna. La geometría del cajón del puente que es capaz de soportar las cargas de la grúa quedo especificado en la figura 3.1 de la página 35, la viga para la trabe carril esta definida en la figura 3.6 de la página 46 y por último la columna por sección W14X53. Así también se comprobaron los resultados, por medio del software MD Solids, el cual dio resultados muy aproximados
en los momentos flexionantes y cortantes
máximos. Por medio de MD Solids se intentó proponer una viga capaz de soportar las cargas indicadas, en los temas 3.4.4 y 3.4.6; la diferencia es que el software no tiene en su librería secciones dobles y por lo tanto nos propone vigas de diferentes secciones.
Bibliografía. Mecánica de materiales, James M. Gere, Editorial Thomson, Sexta edición. Estática, J.L. Meriam y L.G Kraige, Editorial Reverté, Tercera Edición. Mechanical Engineering Design, Shigley, Octava Edición.
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ANEXO A
Demag Standard Crane manual
Página | 62
Demag Standard Crane manual
010508 EN / PDF
203 684 44
714 IS 110
Demag sets crane standards for the future
39343-2
Standard solutions made by Demag of fer outstanding quality, efficiency and reliability at the highest level. Every crane and every crane component reflects decades of crane expertise and reliability as a partner for the industry. Innovation for greater efficiency With the new Demag DR rope hoist, we have introduced an extended state-of-the-art for Standard Cranes in applications for loads weighing up to 50 t and have defined an entirely new crane philosophy.
Crane type Load capacity* up to Span dimension* up to
Suspension cranes
Single-girder overhead travelling cranes Double-girder overhead travelling cranes
5t
10 t
Lifting speed* up to Stepless motions
* Other specifications on request
2
50 t
14 m
30 m
Long-travel speed* up to Cross-travel speeds* up to
The C shape of the Demag DR rope hoist design is ideally suited to crane applications. Thanks to the many benefits offered by the new DR rope hoist, the entire crane operates much more efficiently. Reproducible connection geometry and effecti ve spare parts management offer an optimum planning and investment basis Proven crane geometry with welded crane girders guarantees high design rigidity, optimum travel characteristics and minimum wear
40 m/min 30 m/min
25 m/min 12,5 m/min 3 axes
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Single-girder overhead travelling crane with rolled-steel girder
Suspension crane
Single-girder overhead travelling crane with box-section girder
Double-girder overhead travelling crane
Raised crane girders, designs tailored to match the roof structure and compact crabs with minimum approach dimensions facilitate larger hook paths as well as better utilization of the available space and reduce initial construction and subsequent costs Ergonomic operating elements and bi-direct ional radio control provide for highly convenient operation and safe load handling. The display provides complete transparency for control of the installation.
Single-girder overhead travelling cranes with rolled-steel girders
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Infinitely variable speed control in all motion axes thanks to frequency inverter-fed drives reduces load sway, facilitates exact and gentle positioning and lowers the mechanical load on the crane installation High lifting and cross-travel speeds provide faster handling rates and greater efficiency
Double-girder overhead travelling cranes
Single-girder overhead travelling cranes with box-section girders
Suspension cranes
The individual crane girder designs enable Demag Standard Cranes to be ideally adapted to the building structure.
3
Hoists – suitable for every application
38972-1
Demag DR rope hoist With its particularly high lifting and cross-travel speeds, the Demag DR rope hoist provides higher handling rates and efficiency for cranes with load capacities up to 50 t. Compact designs with minimum approach dimensions (lan1 /lan2) and large hook path guarantee optimum utilization of the available space and height and reduce initial construction and subsequent costs Infinitely variable hoist and travel motions guarantee low-sway handling. Precise, gentle positioning provides for greater safety and convenient operation CAN Bus technology to met tomorrow‘s demands for high data transmission reliability, corresponding to safety class 3 to DIN / EN 954, ensure optimum monitori ng for greater efficiency thanks to preventive maintenance Cross-tr avel inverter and braking resistor integrated in the electrical enclosure to save space Low deadweight minimizes wear for the entire crane installation
4
Bottom block New bottom block design for DR rope hoists with a load capacity up to 10 t DIN load hooks facilitate convenient connection of load attachments Rope lead-in guard eliminates the risk of being caught between the rope and sheave Handle recesses on both sides simplify handling of the bottom block and increase operating safety DR rope hoists are available as travelling monorail units, double-rail crabs and as foot-mounted hoists EKDR monorail hoist The series travelling hoist for single- girder cranes C-des ign optimised for crane applications Low headroom trolley without counterweight
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
39472
EZDR double-rail crab The series crab for double-girder cranes Standard track dimensi ons 1400 / 2240 / 2800 mm Anti-der ailment and lift- off protection as standard
39751-7
39455
FDR foot-mounted hoist The solution ready for installation in cranes and for plant engineering Reeving components for 2/1, 4/1 and 4/2 fitted to the hoist
Demag DC-Pro chain hoist Particularly long service life for loads weighing up to 5,000 kg. DC-Pro chain hoists are particularly user-friendly and feature high standards of safety and reliability and optimum efficiency. Comprehensive standard features: Limit switches, elapsed operating time counter, contactor control, diagnosis interface Simple commissioning thanks to plug connections Gearbox, brake and slipping clutch are maintenance-f ree for up to 10 years Also available with infinitely variable speed control for particularly smooth lifting, lowering and positioning motions
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
39040-1
5
Attention to detail for total quality
395 59
Crane end carriage Maximum stability thanks to a rigid box-section design with a reinforced connection f eaturing a welded diaphragm plate as well as engineering tolerances in the crane girder connection guarantee high inherent rigidity and optimum travel characteristics with minimum wear The precise travel wheel arrangement and exact adaptation to the crane span dimension thanks to interchangeable spacer elements ensure optimum travel characteristics and high adaptability Crane travel unit design with the aid of in-house static design programs and simple assembly thanks to good accessibility accessibil ity offer safety and efficiency
6
37427- 4
Travel unit Maintenance-f ree drives with anti-fric tion bearings lubricated for life, generous bearing arrangement to accommodate horizontal forces and travel wheels made of spheroidal graphite cast iron provide for favourable travel characteristics and minimum crane runway wear Infinitely variable travel travel speeds thanks to frequency inverter-fed drives with speeds up to 80 m/min without the need for any additional cabling and wiring guarantee low-vibration travel as well as precise positioning and reduce the load on the overall installation
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
37371-1
Power supply line Demag DCL compact conductor line for 4 to 7 poles and screw-type connections ensures long-term power supply and minimises unplanned downtime Pre-assemble d elements for simple assembly or replacement of current collector trolleys or complete straight sections provide optimum serviceability IP 23 or IP 24 high protection against accidental contact with sealing lip and integrated expansion compensation for optimum safety
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
395 89 - 4
3 903 0 -1
39330-1
Control Ergonomically designed control units for safe, fatigue-free handling. The display provides complete transparency for control of the installation. The CAN Bus control system corresponds to safety category 3 to DIN / EN 954 Demag DLC line control height-adjustable control pendant suspended for separate travel on the crane girder Demag DRC radio remote controls with proportional pushbuttons for wireless control with variable radio frequency operation for unimpeded radio transmission Demag DRC-J joystick joystick transmitter Radio control with practical belt that can be comfortably worn from the shoulder
7
Demag crane sets – tailored component packages
Crane sets by Demag Cranes & Components are complete, tailored component packages for efficient single or doublegirder and suspension crane solutions that save you time.
Demag crane sets are based on standardised components for simple and user-friendly assembly on the Plug-&-Play principle.
11
10
12 5
2 5
9
3
4
7
4
1 2 3 4 5 6 7
3
9
Crab or travelling hoist with drive Crane girder * Crane girder end plates Carriage Travel drive Control pendant or radio remote control Crane electric al equipment
1
8
6
6
8 Hoist electric al equipment – with lifting limit switch – with load detector 9 Clamp-type buffers 10 C-rail assembly 11 Power supply 12 Hoist power supply
* not included in the crane set
8
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Demag spare part sets – efficient, genuine and always complete
We tailor our services to meet our customers‘ needs: Demag spare part sets enable us to improve our spare part order processes even further. Whereas you had to pick the right parts from many spares lists, technical documentation and price lists in the past, you now use the possibilities offered by our online shop. Quickly and efficiently, you give us the number of the spare part set you need and can have it sent the same day. Spare part sets designed for various sub-assemblies are the basis for effective, preventive maintenance and repairs. Replacing all the spare parts contained in the set “in one go” makes the specified service or maintenance work more systematic. Installing genuine Demag spare parts as a set ensures functional reliability, a long service life and high product availability.
This significantly enhances the efficiency of your installations thanks to shorter off and down times, shorter repair periods, high installation availability, reduction of additional process downtime costs. The following sets are available: Rope guide set for EKDR rope hoists Wheel set for EKDR rope hoists Seal set for EKDR rope hoists Cross-t ravel limit switch extension set incl. hardware and software: Optical distance device Large load display DRC10 radio remote control system
39224
Repair set Wheel set for EKDR rope hoists
39222
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Maintenance set Seal set for EKDR rope hoists
9
10
1
ELKE with EUDC (see also technical data 203 665 44)
12
2
ELKE with EKDR (see also technical data 203 541 44)
26
3
EDKE with EKDR (see also technical data 203 549 44)
32
4
EKKE with EKDR (see also technical data 203 529 44)
38
5
ZKKE with EZDR 5 - 10 (see also technical data 203 561 44)
50
6
ZKKE with EZDR 20 (see also technical data 203 660 44)
60
7
EUDC (see also technical data 203 525 44)
74
8
EKDR 3, 5, 10 (see also technical data 203 520 44)
80
9
EZDR 5, 10 (see also technical data 203 648 44)
88
10
EZDR 20 (see also technical data 203 583 44)
102
11
FDR 3 - 10 (see also technical data 203 675 44)
122
12
FDR 20 (see also technical data 203 579 44)
126
13
DFW - L - L (see also technical data 203 084 44)
131
14
DFW - L - E (see also technical data 203 321 44)
132
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
15
DFW - L - Z (see also technical data 203 379 44)
134
16
DFW - L - T (see also technical data 203 430 44)
136
17
KTD - E
138
18
Modular wheel block system (see also technical data 208 724 44)
140
19
Offset geared motors (see also technical data 208 734 44)
149
20
Abbreviations used
156
11
Demag standard double-girder overhead travelling crane Type: ZKKE with box girder and DR rope hoist up to 50 t SWL
Crane side 2
)
r 4 L k
n S p a ) 2
X 0 0 1
) 5
0 0 5
L k a 7 )
) 6 ) 5
U
g y
1 3 ) 1 2 )
2 l a n
e k t I ( e k t ) c h i b s
n o i s n e m i d r o o l F
0 0 2 -
0 3
1 l a n
0 0 0 1
h t a p k o o H
3 )
1 5 0 1 )
i n b m
3 )
2 0 0
Crane side 1
20365916.eps
1) Check possibilities for installation. installation. (bmin = min. lateral clearance dimension for crane travel). 2) Crane power supply system on crane runway girder. 3) Dimension > 150 or 200 modification of lan1 and lan2. 4) Admissible span tolerance of the crane runway: for Lkr ≤ 15 m: ± 5 mm for Lkr > 15 m: ± (5 + 0,25 (L kr – 15)) mm acc. to DIN 4132, with Lkr in [m]. 5) According to the accident prevention regulations BGV D6, a lower safety distance of 500 mm must be kept between moving and non-moving parts of cranes. This applies with the exception of the bottom block with elastic suspension from the rope. 6) If an operating limit switch switch is fitted, hook dimension C or g increases: 2/1 reeving: + 50 mm 4/1 reeving: + 20 mm 7) When drum length is changed, check Lka.
60
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Demag ZKKE standard double-girder overhead travelling crane Crane girder:
Box girder section; design 1
Travel unit:
DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S; DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S
Crab:
1 x EZDR 20
Lkr
0 0 1
1 X
U
b
g Y
Ian 1
Ian 2
20365908.eps
Type designation DFW-L-Z 160 / 2500 / S Side connection Wheel base eKt Travel wheel diameter d Demag travel unit type Z
EZDR 20 - 12,5 - 4/1 - 12 - 6/1 FEM 4m Group of mechanisms Hoist speed Hook path Reeving SWL in t 8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Range 20 Double-rail crab with Demag rope hoist type DR
61
ZKKE without crane walkway SWL 40 t Crane girder:
Box girder section; design 1
Travel unit:
DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S
Crab:
Lkr
1 X
0 0 1
1x EZDR 20-40 6/1-8 Z-5.3 FEM 1Am b
g U
Y
Ian 2
Ian 1
42391444.eps
Hook path: 8 to 24.7 m; hoist speed: 4/0.7 m/min; 0.3 - 3.3 m/min or 0.3 - 5.3 m/min infinitely variable; ross travel speed up to 30 m/min innitely variable Crane
Crane girder X 1)
H 1)
Crab u
lan1 1)
lan2 1)
g 1)
Travel unit
Lkr
max. R
GG
4
16119
5292
5
17778
5584
6
18932
5965
7
19790
6372
8
20473
6832
9
20820
7909
1289
1189
195
524
695
10
21337
8592
1291
1191
197
522
697
11
21747
9096
1289
1189
297
524
797
12
11426
9820
1306
1206
280
507
780
13
11626
10639
1308
1208
282
505
782
14
11756
10995 1306
1206
-5 1289
1189
1191
Lka
lan3,4
d
eKt
Lekt
DPZ
2500
3187
100
-3
524
497 597
99
522
197
599
1594 1400
315
225
697
380
1939
3150
880
11897
11535
478
978
16
12076
12484
480
980
130
17
12223
13232
18
12308
13512
1306
1206
628
507
1128
19
12483
14594
1308
1208
630
505
1130
20
12608
15293
1306
1206
2474 1208
12742
16107
22
12922
17340
23
13084
18449
24
13244
19561
25
13344
20187
1308
1208
1310
1210
1345
982
1470
507 1230 505 732
2240
13393
21936
27
13569
23360
28
13726
24632
29
13817
25301
30
13904
25946
4300
200
1232 1380
1313
1213
1310
1210
1313
1213
880
500
1208
2506
5012
160
503 500 882
1308
1080
1382 505
1580
1) Minimum dimensions All data in mm (Lkr in m). Weights max. R and GG are in kg.
70
250
503
1380 26
4948
505 482
730 21
3877
507
15
1308
b 1)
495
97 1291
y
All structural dimensions, approach dimensions and data for dimensioning the crane runway are related to standard design 1 described in this catalogue. Deviations from this design must be checked.
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
ZKKE without crane walkway SWL 40 t Crane girder:
Box girder section; design 1
Travel unit:
DFW-L-Z_ _ _ /_ _ _ _/S DFW-L-T_ _ _ /_ _ _ _/S
Crab:
Lkr
1 X
0 0 1
1x EZDR 20-40 6/1-12 Z-5.3 FEM 1Am b
g U
Y
Ian 2
Ian 1
42391444.eps
Hook path: 8 to 24.7 m; hoist speed: 4/0.7 m/min; 0.3 - 3.3 m/min or 0.3 - 5.3 m/min infinitely variable; cross travel speed up to 30 m/min innitely variable Crane
Crane girder X 1)
H 1)
Crab u
lan1 1)
lan2 1)
g 1)
Travel unit
Lkr
max. R
GG
y
4
15515
6066
5
17091
6313
6
18194
6685
7
18998
7019
97
597
8
19669
7533
197
697
9
20315
8435
195
695
10
20823
9118
-5
495
95
595
Lka
lan3,4
d
eKt
2344 1289
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
1189
315
197
522
697
1289
1189
297
524
797
11
21201
9525
12
21553
10011
13
11375
10507
14
11538
11151
15
11677
11691
16
11855
12640
1308
1208
480
17
12032
13652
1310
1210
482
18
12124
13992
1306
1206
19
12299
15090
1308
20
12388
15494
21
12560
22
378
100
b 1)
380
507
130
978 980
503
982
630
507
1130
1208
632
505
1132
1306
1206
730
507
1230
16635
1308
1208
732
505
1232
12755
18002
1310
1210
23
12921
19141 1313
1213
24
13017
19717
25
13069
21418
1310
1210
26
13244
22831
27
13334
23456
28
13430
24163
29
13588
25457
1080
1580
30
13740
26710
1082
1582
1345
1470
2474
500
250
4300
200
1380
503
1078
4948
2240
503
1208
4727
880
505
880
225
878
478
1308
4687
4000
2364 1191
1206
DPZ
524
1291
1306
Lekt
2506
5012
160
1578 505
1) Minimum dimensions
All data in mm (Lkr in m). Weights max. R and GG are in kg.
All structural dimensions, approach dimensions and data for dimensioning the crane runway are related to standard design 1 described in this catalogue. Deviations from this design must be checked.
71
EZDR 20 double-rail crab Designation / Description / Model code
EZDR double-rail crab
Travel motor
Top block Wheel block
Hoist motor Hoist gearbox
4/2 bottom block 42364944.eps
Explanation of size designation / type assignment E
Z
DR-Pro
20 -
10
4/1 -
6
Z-
6/1 -
400 -
00 -
50 -
30
1400
45 Rail head width in mm
Only for EZDR
Track gauge in mm or flange width of the girder in mm or girder section and size (IPE240) Maximum cross-travel speed in m/min Frequency [Hz] Electrical equipment code 1) Operating voltage [V] Hoist speed in m/min Motor type: Z
= cylindrical rotor
Hook path in m Reeving SWL in t Range 20 Demag rope hoist Z = Double-rail crab F = Stationary E = Electric travel unit
1) Code 00
102
Prepared for electrical equipment supplied by the customer
Code 01
EZDR with internal electrics for application on a crane Including crane bridge housing and DSE-10R control pendant with control cable.
Code 02
EZDR with solo electrical equpment for application as a solo travelling hoist. Including DSE-10R control pendant with control cable.
Code 03
As for code 01 but control via a DRC radio control system.
Code 04
As for code 02 but control via a DRC radio control system.
Code 05
EZDR with fitted „in“ parallel interface.
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Example EZDR 20 - 2/1
42364344.eps
Type
EZDR Pro 20 8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
FEM
SWL [t]
4m
6.3
3m
8
2m
10
1Am/4m
12.5
3m
16
2m / 4m
20
1Am/3m/4m
25
2m / 3m
32
1Am/2m
40
1Am
50
See technical data sheet 203 583 44 for further details.
eKa [mm]
Cross travel speed [m/min]
1000
0-25
1350
103
42364944.eps
SWL [t]
Type FEM
Reeving
Hook path [m]
LKa [mm]
1400
8
2240
2800
max. R [kg]
Hoist speed [m/min]
Weight [kg]
8818
0.3-3.3 (4.7)
2191
8832
4/0.7
2379
8575
8821
0.3-5.3 (7.4)
2281
9877
10216
0.3-3.3 (4.7)
2315
10952
9992
10230
4/0.7
2503
11353
10914
9919
10219
0.3-5.3 (7.4)
2405
11374
10887
9892
10240
0.3-3.3 (4.7)
2393
11353
10967
10007
10254
4/0.7
2581
11377
10929
9934
10243
0.3-5.3 (7.4)
2483
0.3-3.3 (4.7)
2439
R1
R2
R3
R4
12712
12128
8533
12691
12208
8648
12715
12170
11350
10872
11329
1400
11635
2240 12 40
EZDR 20 1Am
6/1
2800
11169
9694
9981
11614
11175
9735
9995
4/0.7
2479
11638
11210
9735
9984
0.3-5.3 (7.4)
2527
11499
11024
9829
10165
0.3-3.3 (4.7)
2517
11478
11030
9870
10179
4/0.7
2557
11502
11065
9870
10168
0.3-5.3 (7.4)
2605
1400
2240 18
2800
15761
15086
5931
5827
0.3-3.3 (4.7)
2605
15741
15166
6046
5842
4/0.7
2795
15765
15127
5972
5831
0.3-5.3 (7.4)
2695
12745
12261
8746
8931
0.3-3.3 (4.7)
2683
12725
12341
8861
8946
4/0.7
2873
12749
12302
8787
8935
0.3-5.3 (7.4)
2773
1400
-
2240 24.7 2800
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
16942
16250
5095
4848
0.3-3.3 (4.7)
3135
16922
16330
5210
4863
4/0.7
3325
16946
16291
5136
4852
0.3-5.3 (7.4)
3225
119
42364944.eps
SWL [t]
Type FEM
Reeving
Hook path [m]
LKa [mm]
1400
6
2240
2800
max. R [kg]
Hoist speed [m/min]
Weight [kg]
11629
3/0.5
2345
11643
0.3-2.5 (3.5)
2533
11171
11632
0.2-4 (5.5)
2435
12356
12871
3/0.5
2483
12471
12885
0.3-2.5 (3.5)
2671
13333
12398
12874
0.2-4 (5.5)
2573
13892
13209
12474
12998
3/0.5
2573
13871
13289
12589
13012
0.3-2.5 (3.5)
2761
13895
13251
12516
13001
0.2-4 (5.5)
2663
R1
R2
R3
R4
15173
14414
11129
15152
14494
11244
15176
14456
15315
13291
15294
13371
15318
1400
2240 9 40
EZDR 20 2m
8/1
2800
14220
13547
12162
12676
3/0.5
2605
14199
13627
12277
12690
0.3-2.5 (3.5)
2793
14223
13589
12204
12679
0.2-4 (5.5)
2695
14097
13465
12330
12853
3/0.5
2695
14076
13545
12445
12867
0.3-2.5 (3.5)
2883
14100
13507
12372
12856
0.2-4 (5.5)
2785
1400
2240 13.5
2800
19292
18383
7648
7698
3/0.5
3021
19272
18463
7763
7713
0.3-2.5 (3.5)
3211
19296
18424
7689
7702
0.2-4 (5.5)
3111
15572
14901
11166
11478
3/0.5
3117
15552
14981
11281
11493
0.3-2.5 (3.5)
3307
15576
14942
11207
11482
0.2-4 (5.5)
3207
1400
-
2240 18.5 2800
120
20730
19792
6457
6336
3/0.5
3315
20710
19872
6572
6351
0.3-2.5 (3.5)
3505
20734
19833
6498
6340
0.2-4 (5.5)
3405
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
DFW-L-Z crane travel unit e.g. for double-girder travelling crane type ZKKE
e Kt
Ax
d
42389944.eps
Side view
bwheel 42391344.eps
134
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Wheel diameter d
Gearbox (shaft diameter)
bwheel
47
160
A20 (W=35) A30, A40 (W=45)
60
65
200
A30 (W=45) A40, A50 (W=50)
65
52
250
A40 (W=50) A50, A60 (W=65)
65
75
eKt
Ax
Weight [kg]
2500
280
212
3150
500
280
2500
280
212
3150
500
280
2500
280
212
3150
500
280
2500
280
293
3150
500
357
4000
350
450
2500
280
437
3150
500
536
4000
650
630
2500
280
437
3150
500
536
4000
650
630
2500
280
437
3150
500
536
4000
650
630
2500
280
660
3150 80
315
A50 (W=65) A60, A70 (W=75)
4000
90
936
5000
800
1110
2500
280
660
4000
A60 (W=75) A70, A80 (W=90)
110
784 907
650
936
5000
800
1110
2500
280
4000
500
660 784 907
4200
650
936
5000
800
1110
3150
280
1115
4000
500
1189
4500
650 800 650 800
1329
1416
3150
280
1115
4000
500
1189
4500
5000
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
500
4200
5000 400
907
650
3150 110
784
4200
3150 90
500
650 800 650 800
1329
1416
135
DFW-L-T crane travel unit e.g. for double-girder travelling crane type ZKKE
e Kt
d Ax
Ax
42389844.eps
Side view
bwheel 42391344.eps
136
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Wheel diameter d
Gearbox
bwheel
eKt
Ax
(shaft diameter)
Weight [kg]
52 55
500
65 75 52 250
A40 (W=50) A50, A60 (W=65)
55 65
1750
650
1040
75 52 55
650
65 75 65 75 80
1600
650
1280
1600
500
1280
2000
500
1450
2000
650
1450
2000
800
1450
90 65 75 80 90 65 315
A50 (W=65) A60, A70 (W=75)
75 80 90 65 75 80 90 65 75 80 90
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
137
Modular wheel block system
The patented modular wheel block system is an optimum combination of drives and rail-guided travel units. The wheel block system is used to carry, guide and drive loads. All fittings feature connection arrangements which have been proven over decades. DRS wheel block
MA torque bracket
MW torque bracket
AME offset geared motors
WUE angular geared motors
Single Drive Single Drive
Central drive
Central drive
Connection variants Top connection
Side Pin Pin connectionconnection connection end alignable carriage
Hub variants
Hub Internal gear
Travel wheels Internal gear
Travel wheel variants
A
A B C D E F
B
C
D
E
Guide rollers/fittings
F
GGG with flange on both sides GGG without flange without flange, polyamide, with larger diameter GGG with flange on one side GGG without flange, with larger diameter without flange, Hydropur, with larger diameter
Buffers
41803944.eps
For an explanation of the travel wheel materials see Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44, chapter 1.7 140
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Type code (example) for basic wheel blocks
DRS
112
A30
A
47
K
H
A10 Prepared for fitting the torque backet to the gearbox: A Offset gearb. 10/20/30/40/50/60 W Angular gearb. 10/20/30/40/50/ 60/70 Indicate X:
without considering the gearbox
Guide roller arrangements, prepared for: H Horizontal guide rollers, standard, indicate X: no guide rollers
Connection variants, prepared for: K Top connection W Side connection B Alignable pin connectio BK Pin connection for end carriage, indicate X: no connection variant
Travel wheel tread: for variants A and D for variants B, C, E, F: indicate
Travel wheel types A B C D E F S
GGG with flange on both sides GGG without flange without flange, polyamide, with larger diameter GGG with flange on one side GGG without flange, with larger diameter without flange, Hydropur, with larger diameter Special travel wheel
Basic type
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
NA
Non-driven wheel block
A30/A35/A45/A50/A65
Driven wheel block, for torque bracket fit ting and indication of the shaft profile diameter
MA30/MA35/ MA45/MA50/MA65
Wheel block also driven and indication of the shaft profile diameter
Wheel block size
Demag-Wheel block system 141
Demag DRS wheel block system Selection
2.1
Load spectra
Light (k 0.5):
L1
Drive mechanisms or parts thereof usually subject to very small loads and in exceptional cases only to maximum loads.
Small partial load Small dead load L W S Operating time
Medium (0.5 k 0.63):
L2
Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to small loads but rather often to maximum loads.
Heavy partial load Medium partial load Medium dead load L W S Operating time
Heavy (0.63 k 0.8):
L3
Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to medium loads but often to maximum loads.
Heavy dead load L W S Operating time
Very heavy (0.8 k 1):
L4
Groups of mechanisms or parts thereof which are usually subject to maximum or almost maximum loads.
Very heavy dead load
L W S Operating time
Average operating time per day in hours Load spectrum
2.2
Selection of the wheel block size
0.25
0.5
1
2
4
8
16
> 16
Light
k ≤ 0.50
-
-
-
1Bm
1Am
2m
3m
40
Medium
k ≤ 0.63
-
-
1Bm
1Am
2m
3m
4m
5m
Heavy
k ≤ 0.80
-
1Bm
1Am
2m
3m
4m
5m
-
Very heavy
k≤1
1Bm
1Am
2m
3m
4m
5m
-
-
Quick selection of wheel block sizes depending on moving masses according to groups of mechanisms and travel speed. The selection is based on the maximum useful rail head width of flat rails.
Group of mechanism/load group
Travel speed in m/min
FEM
3m
2m
1 Am
1 Bm
ISO
M6
M5
M4
M3
01140
01440
01810
02280
01240
01560
01970
02480
01340
01680
02120
02670
01440
01810
02280
02750
12.5
g k n i s s a M
142
16
20
25
31.5
112
40
50
63
80
100
125
160
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Group of mechanism/load group
Travel speed in m/min
FEM
3m
2m
1 Am
1 Bm
ISO
M6
M5
M4
M3
01240
01560
01970
02480
01340
01680
02120
02670
01440
01810
02280
02750
01580
01990
02500
03150
01710
02090
02720
03420
01840
02320
02930
03690
01990
02500
03150
03970
02150
02710
03420
04300
02320
02930
03690
04650
02500
03150
03970
05000
02900
03650
04520
05560
03150
03960
04870
06000
03390
04230
05210
06410
03650
04520
05570
06850
03950
04850
05980
07000
04350
04900
06040
07440
04720
05290
06510
08010
05080
05650
06960
08570
05480
06040
07440
09160
05930
06490
07990
09840
06340
06960
08570
10000
06450
07200
08860
10910
06730
08290
10200
12560
07200
08860
10910
13430
07730
09520
11720
14430
08290
10200
12550
15470
09520
11720
14430
16000
12050
12920
13850
16410
12360
13240
14350
17670
12640
13540
15340
18890
12920
13850
16410
20200
13230
14310
17620
21700
13540
15340
18890
22000
17480
19390
20980
25830
18540
19880
22590
27810
18960
20320
24150
29740
19390
20980
25830
30000
21668
24792
28041
34523
23120
25411
30197
37176
24244
26225
32287
39750
24792
28041
34523
40000
12,5
16
20
25
31,5
40
50
63
80
100
125
160
125
160
200
g k n i s s a M
250
315
400
500
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
For detailed information on the groups of mechanism 1Am, 2m, ...., 5m, please refer to the tables indicating the admissible wheel load for linear contact (section 2.6.5., Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44).
143
Demag DRS wheel block, data and dimensions
Data and dimensions DRS 112 – 200 DRS 112-160
DRS 112/125 M12x12 deep DRS 160 M16x14 deep (Only if wheel block is prepared for fitting guide rollers.)
MA
DRS 200
DRS 200 M16x14 deep (Only if wheel block is prepared for fitting guide rollers.)
A
NA .
c4
Travel wheel types
144
c4
A
B
C
D
E
F
42064744.eps
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
DRS wheel block dimensions Wheel block DRS
Dimensions in mm
Involute splining DIN 5480
Size
D
112
N 30
a1
1)
N 30
125
N 35 N 35
160
N 45 N 45
200
N 50
a2
a4
a6
a7
a8
± 0.02
± 0.1
± 0.1
± 0.02
a9
a10a1
a11
1
190
145
45
+4 – 7
145
145
30
40
40
30
24
220
170
55
+4 – 7
175
175
20
40
50
37
37.5
275
220
55
220
220
25
55
54
47.5
20
340
275
65
275
275
35
75
62
64
40
+3 – 5 +3 – 5
Wheel block DRS
a5
Dimensions in mm a13
a14
a15
a16
a24
Size
b1
b1
max.
2)
b2
b3
c1
c2
c3
d1
d2
– 0.2
112
160
40
28
15
–
60
62
80
36
96
51
70.5
112
132
125
184
50
24
18
–
60
62
80
33
98
52
73
125
150
160
–
–
–
–
–
65
67
89
33
110
59
84
160
188
200
–
–
–
–
56
67
75
101
36
130
69
93.3
200
230
Wheel block
Dimensions in mm
DRS
d3
Size
– 0.2
112
126
130
M12
M12
10.5
125
145
140
M12
M12
160
183
180
M16
200
226
225
M16
d4
d5
d6
d8
d9
d10
d11
h1
h2
h3
s
18.5
4.9x8.5 deep
M8
131
47
80
10
13
21
4.8x5 deep
M8
147.5
53.5
100
10
M12
17
30
–
M10
187
70
100
12
M12
20
35
–
M10
238
90
100
18
F8
Wheel block
max. wheel load in kg
DRS
Travel wheel variants
Size
A
B
C
D
E
F
112
7.4
6.6
5.3
7.1
8.1
7.8
125
9.9
8.7
6.3
9.3
11.5
8.4
160
18.3
16.1
17
17.2
20.1
15.1
200
35.7
32.5
23.6
34.1
41.6
29.2
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 1) Note: Note drive combinations in the Technical data Demag DRS wheel block system 203 352 44, section 2.3! 8 6 3 0 2) Hardened treads and flanges, flanges without wear indicator 2
145
Data and dimensions DRS 250 – 500
A/MA
x
NA .
Travel wheel types
A
146
B
D
E
42064644.eps
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Wheel block
Involute splining
DRS
DIN 5480
Size
D N 50
250
N 65 N 65
315
N 75 N 75
400
N 90 N90 N110
500
Dimensions in mm a1
a2
a3
a4
a5
a6
a7
a8
a13
a14
± 0.2
± 0.2
± 0.2
± 0.04
± 0.04
± 0.02
± 0.02
± 0.41
± 0.21
385
290
140
80
310
310
50
80
326
70
470
360
180
100
370
370
70
80
405
80
580
440
210
120
450
450
95
130
501
100
700
620
480
125
580
580
110
160
600
110
Wheel block DRS
Dimensions in mm a15
b1
b1
b2
b3
c1
d1
d2
d3
d5
d6
d7
d8
Size
± 0.2
max.
1)
250
40
77
80
110
117.5
150
250
282
270
8 x M16
M12
–
34 F8
315
50
90
96
130
147
180
315
350
340
8xM16
M12
M20
40 F8
400
55
110
-
155
172
210
400
440
440
8xM20
M12
M20
31 H13
500
65
110
-
170
195
240
500
545
545
8xM20
M12
M20
31 H13
Wheel block
– 0.2
– 0.2
Dimensions in mm
max. wheel load in kg
DRS
d9
Size
F8
250
40
M16 20 deep
281
89
100
–
17.5
315
50
M20 20 deep
349.5
114
100
130
400
65
M24 20 deep
440
144
100
500
70
M2425 deep
566
183
100
d10
h1
h2
h3
h4
s
x1
min
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 1) Hardened treads and flanges, flanges without wear indicator 2
Travel wheel variants A
B
D
E
16.3
63
57
58
65
20
16.5
121
115
118
127
130
22.5
19
214
196
205
232
130
30
22.5
373
351
362
397
147
Top connection
Pin connection
Side connection
End connection
Connection variants
Dimensions
An important feature of Demag wheel blocks are the prepared mounting surfaces which facilitate virtually any connection arrangement – ranging from top and end connection arrangements with bolted and welded connection elements, to side and pin connection arrangements for installation in hollow sections and cross beams. Top, end and pin connection arrangements make it possible to move and align the wheel blocks laterally even after they have been fitted.
(DRS with spheroidal graphite cast iron wheel with two flanges)
Management and Senior Staff
Wheel block DRS
max. SWL
Travel wheel Dia.
Weight
Dimensions in mm
Size
kg
mm
kg
a1
b1
b2
c1
h1
DRS 112
2750
112
7.3
190
47
80
96
131
DRS 125
5000
125
9.9
220
60
80
98
147.5
DRS 160
7000
160
18.3
275
65
89
110
187
DRS 200
10000
200
35.7
340
65
101
130
238
DRS 250
16000
250
62
385
75
110
150
281
DRS 315
22000
315
117
470
90
130
180
349.5
DRS 400
30000
400
201
580
110
155
210
440
DRS 500
40000
500
352
700
110
170
240
566
Tailored solutions are also available for guiding wheel blocks. Flange-guided travel wheels, wheels with prismshaped or concave treads for round cross section rails provide for exact vertical and horizontal guide arrangements. If strong horizontal forces have to be reliably absorbed, infinitely adjustable guide rollers with a positive connection should be used.
42064644.eps
Options and accessories Horizontal guide roller arrangements as well as buffers are available in various sizes and designs. 148
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Offset geared motors: 130 to 11500 Nm
Gearbox size
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Output torque
Transmission ratio range
Nm
i
A10
130
8.32 – 52.5
A20
205
6.21 – 124
A30
370
3.85 – 156
A40
660
3.69 – 256
A50
1150
8.69 – 218
A60
2100
8.91 – 297
A70
3700
9.23 –267
A80
6600
9.89 – 281
A90
11500
10.2 – 274
149
Offset geared motors
Housing designs
AUH 20 - AUH 90 Universal design
AGV 30 - AGV 90 Foot-mounted design
AFV 20 - AFV 90 Flange-mounted design
AME 10 - AME 40 Torque bracket design
ADK 40 - ADK 80 Torque bracket design
150
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 41670644.eps 0 2
Gearbox type designation Type designation
Model code Explanation of the model code
Transmission ratio
Terminal box position
Output shaft code
Model code
A
U
H
40
D
- B14.0 - 40 -
D
1
- 22.7
Input type D Direct input L Light coupling S Heavy coupling
Number of stages D 2-stage T 3-stage
Sizes 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90
Output shaft V
Solid shaft with key
E
Splined solid shaft
H
Hollow shaft with key
K
Splined hollow shaft
B
Hollow shaft with shrink disk (motor side)
Housing design U G F M D
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Universal design (AU20 – AU90) Foot-mounted design(AG30 – AG90) Flange-mounted design(AF20 – AF90) Torque bracket design (with integrated torque gear rim; AM10 – AM40) Torque bracket design (c entering device for flange-mounted torque bracket; AD40 – AD 80)
Gearbox type A
offset gearboxes
151
Motor and brake type designation
Brake size ZBA: B003, B007, B020, B050, B140, B280, B680 ZBF: B003, B020, B050, B140
Z
B
A
100
A
4
B050 No. of poles 2, 4, 6, 8, 8/2, 12/2, 12/4
Rating class A, AL, B, C
Size ZBA/ZNA: ZBF: KBA: KBF:
63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160, 180, 200, 225 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140
Application code A Motor for general applications F Motor for travel applications
Motor design B Motor with brake (ZB, KB) N Motor without brake (ZN)
Motor type Z K
Cylindrical rotor motor Conical rotor motor with brake (without indication of the brake size)
Code example AUH 40 DD-B14.0-40-1-22.7
152
ZBA 100 A4
B050
41605246.eps
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Selection table (direct input) offset geared motors, overview Motor
Possible transmission ratio for gearbox size A 10DD
Z.A 63A ZBF
Z.A
63B
Z.A 71A ZBF
Z.A
71B
Z.A 80A ZBF
Z.A
80B
Z.A
90A
Z.A
A 20DD
A 30DD
A 40DD
A 50DD
A 60DD
A 70DD
A 80DD
A 90DD
A 20TD
A 30TD
A 40TD
A 50TD
A 60TD
A 70TD
A 80TD
A 90TD
12.2 - 52.5
20.1 - 28
39.4 - 71.9
–
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
13.9 - 28
25.3 - 71.9
49.0 - 61.6
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
9.95 - 28
19.9 - 71.9
36.1 - 61.6
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
6.87 - 28
14.8 - 71.9
25.1 - 61.6
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
9.52 - 28
18.1 - 71.9
36.1 - 61.6
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
6.21 - 28
8.99 - 71.9
14.9 - 61.6
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
–
–
–
–
–
8.32 - 52.5
6.21 - 28
7.78 - 71.9
8.78 - 61.6
19.9 - 71.6
39.2 - 67.9
68.1 - 68.1
–
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
78 - 218
77.2 - 297
146 - 267
198 - 281
8.32 - 52.5
6.21 - 28
11.6 - 71.9
22.7 - 61.6
46.7 - 71.6
–
–
–
–
31.7 - 123
82.4 - 156
73.8 - 256
78 - 218
89.9 - 297
146 - 267
253 - 281
8.32 - 35
6.21 - 28
7.78 - 71.9
8.78 - 61.6
13.9 - 71.6
24.2 - 67.9
44.1 - 68.1
–
–
31.7 - 61.4
82.4 - 109
73.8 - 203
78 - 218
77.2 - 297
146 - 267
198 - 281
8.32 - 52.5
6.21 - 28
7.78 - 71.9
8.78 - 61.6
10.7 - 71.6
19.5 - 67.9
30.9 - 68.1
57.2 - 68.9
–
31.7 - 98
82.4 - 156
73.8 - 256
78 - 218
77.2 - 297
146 - 267
198 - 281
6.21 - 28
7.78 - 71.9
8.78 - 61.6
8.69 - 71.6
12.9 - 67.9
24.8 - 68.1
39.8 - 68.9
69.7 - 69.7
–
82.4 - 99.8
73.8 - 184
78 - 218
77.2 - 297
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
6.21 - 28
5.8 - 71.9
7.99 - 61.6
26.6 - 71.6
48.8 - 67.9
–
–
–
–
82.4 - 99.8
73.8 - 256
78 - 218
77.2 - 297
88.5 - 267
154 - 281
274
6.21 - 20.1
7.78 - 39.4
8.78 - 61.6
8.69 - 71.6
14.7 - 67.9
24.8 - 68.1
44.1 - 68.9
54.8 - 69.7
–
–
–
78 - 112
77.2 - 221
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
6.21 - 28
3.85 - 71.9
4.15 - 61.6
17.8 - 71.6
35.6 - 67.9
61.3 - 68.1
–
–
–
82.4 - 86.4
73.8 - 166
78 - 218
77.2 - 297
78.9 - 267
103 - 281
197 - 274
6.21 - 28
7.78 - 62.2
8.78 - 61.6
8.69 - 71.6
8.91 - 67.9
11.9 - 68.1
22.2 - 68.9
39.3 - 69.7
–
–
73.8 - 115
78 - 195
77.2 - 297
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
– 90B
ZBF
–
Z.A
– 100A(L)
ZBF
Z.A
–
100B
–
–
–
–
–
The table lists the possible transmission ratio ranges for the motor/gearbox combination for direct drive input. Since the outputs and numbers of poles of the motors are not taken into consideration here, the combination selected must be checked by means of the associated duty factor. The duty factor must not be less than 0.9 and should not exceed 15.
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
153
Motor
Possible transmission ratio for gearbox size A 10DD
Z.A
A 20DD
A 30DD
A 40DD
A 50DD
A 60DD
A 70DD
A 80DD
A 90DD
A 20TD
A 30TD
A 40TD
A 50TD
A 60TD
A 70TD
A 80TD
A 90TD
7.78 - 39.4
8.78 - 61.6
8.69 - 71.6
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
17.6 - 68.9
30.8 - 69.7
–
–
78 - 112
77.2 - 221
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
3.85 - 45.5
3.69 - 61.6
12.0 - 71.6
21.8 - 67.9
39.7 - 68.1
68.9
–
–
73.8 - 101
78 - 195
77.2 - 297
78.9 - 267
80.3 - 281
121 - 274
7.78 - 18.1
8.78 - 31.1
8.69 - 63.9
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
15.8 - 68.9
27.4 - 69.7
–
–
–
77.2 - 107
78.9 - 215
80.3 - 281
76.3 - 274
3.85 - 39.4
3.69 - 61.6
8.69 - 71.6
14.7 - 67.9
24.8 - 68.1
44.1 - 68.9
–
–
–
ZBF
–
–
Z.A
–
–
–
–
112A
132A(L) ZBF
Z.A
–
–
–
–
132B ZBF
Z.A
132C
–
–
Z.A
160A(L)
–
–
–
73.8
78 - 127
77.2 - 221
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
7.78 - 12.8
8.78 - 22.7
8.69 - 50.3
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
9.89 - 68.9
15.7 - 69.7
–
–
–
77.2 - 89.9
78.9 - 162
80.3 - 281
76.3 - 274
3.85 - 31.3
3.69 - 55.7
8.69 - 71.6
9.98 - 67.9
21.5 - 68.1
36.0 - 68.9
62.8 - 69.7
–
–
78 - 99.6
77.2 - 177
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
7.78 - 23
8.78 - 44.3
8.69 - 71.6
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
9.89 - 68.9
12.9 - 69.7
–
–
–
77.2 - 156
78.9 - 267
80.3 - 281
76.3 - 274
–
–
8.69 - 56.4
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
9.89 - 68.9
11.3 - 69.7
–
77.2 - 107
78.9 - 193
80.3 - 281
76.3 - 274
8.69 - 12
8.91 - 21.8
9.23 - 39.7
9.89 - 68.9
10.2 - 69.7
–
–
–
–
76.3 - 121
8.69 - 36.7
8.91 - 67.9
9.23 - 68.1
9.89 - 68.9
10.2 - 69.7
–
–
78.9 - 115
80.3 - 198
76.3 - 274
Z.A
160B
–
–
–
–
Z.A
180A
–
–
–
–
Z.A
180B
–
–
–
–
–
–
–
Z.A
200A
–
–
–
–
–
–
–
Z.A
200B
–
–
–
–
–
–
–
Z.A
225A(L)
–
–
–
–
–
–
–
Z.A
225B
–
–
–
–
–
–
–
9.89 - 44.1
10.2 - 69.7
–
76.3 - 84.8
9.89 - 39.8
10.2 - 69.7
–
–
9.89 - 32.4
10.2 - 54.8
–
–
9.89 - 27.9
10.2 - 49.4
–
–
9.89 - 25.1
10.2 - 43.6
–
–
The table lists the possible transmission ratio ranges f or the motor/gearbox combination for direct drive input. Since the outputs and numbers of poles of the motors are not taken into consideration here, t he combination selected must be checked by means of the associated duty factor. The duty factor must not be less than 0.9 and should not exceed 15.
154
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
Standard voltages are 220-230 / 380-400 V 50 Hz or 290 / 500 V 50 Hz. 4-pole Z.A motors 100 % CDF Type
PN
nn
MN
IN
kW
rpm
Nm
A
cos φn
eff
η¾
s s a l C
%
I A/IN
M A/MN
MK/MN
JMot
Z0
Brake
Weight
kgm2 x 10-3
h-1
Nm
kg 3)
ZNA
ZBA
1)
2)
Type
MBStd
ZNA
ZBA
Z.A. 63 B4
0.18
1390
1.25
0.91
0.57
-
-
2.6
2.75
2.8
0.45
0.49
13000
13000
B003
2.5
6.7
8.4
Z.A. 71 A4
0.25
1385
1.7
1.2
0.55
-
-
2.8
2.69
2.86
0.45
0.51
10000
12000
B007
3.4
6.8
9.5
Z.A. 71 B4
0.37
1375
2.6
1.8
0.54
-
-
2.7
3.02
3
0.55
0.61
8000
10000
B007
5.1
7.8
11
Z.A. 80 A4
0.55
1420
3.7
1.95
0.68
-
-
4.5
2.97
2.97
1.43
1.49
7800
11200
B007
7.6
12
16
Z.A. 80 B4
0.75
1410
5.1
2.7
0.62
-
-
3.8
2.69
2.97
1.43
1.56
9400
13500
B020
10
12
17
Z.A. 90 A4
1.1
1400
7.5
3.3
0.74
eff2
77.3 76.8
4.7
3.35
3.52
1.92
2.05
9400
13500
B020
16
15
20
Z.A. 90 B4
1.5
1430
10
3.9
0.76
eff2
80 79
5.7
2.75
3.19
4.6
4.73
5000
7200
B020
20
21
26
Z.A. 100 AL4
2.2
1415
14.8
5.1
0.8
eff2
82.7 82.4
5.3
2.75
3.19
5.75
6.21
5400
7800
B050
33
23
32
Z.A. 100 B4
3
1400
20.5
7
0.81
eff2
83.5 83
5.3
2.58
3.08
5.75
6.21
5300
7600
B050
39
23
32
Z.A. 112 A4
4
1440
26.5
8.6
0.83
eff2
85 85.3
7.1
3.1
3.3
23.37
23.83
2000
2900
B050
50
50
60
Z.A. 132 AL4
5.5
1455
36
11.4
0.83
eff2
89.6 88.9
7.1
3.19
3.19
34.65
36.65
2200
3200
B140
70
64
80
Z.A. 132 B4
7.5
1435
50
15.2
0.85
eff2
87.6 87.4
6.6
2.64
2.64
34.65
36.65
1100
1600
B140
94
64
80
Z.A. 132 C4
9.5
1440
63
19.5
0.84
eff3
86.5 86
7
2.64
3.08
34.65
36.65
1300
1900
B140
105
65
81
Z.A. 160 AL4
11
1450
72
22
0.84
eff2
89 88.7
6.7
3.19
3.19
68
70
-
1200
B140
140
150
162
Z.A. 160 B4
15
1450
99
31
0.83
eff2
90.3 90
6.9
3.57
3.35
68
75
-
1000
B280
185
150
170
Z.A. 180 A4
18.5
1440
123
40.5
0.82
eff3
87.5 87
5.9
3.4
3.13
68
75
-
1000
B280
280
151
171
Z.A. 180 B4
22
1470
143
43.5
0.84
eff2
92.5 92.2
7.4
3.08
2.91
221
228
-
800
B280
280
207
225
Z.A. 200 A4
30
1470
195
58
0.86
eff2
91.7 91.5
7.5
3.4
3.08
287
308
-
600
B680
340
277
316
Z.A. 225 AL4
37
1470
240
69.5
0.87
eff2
93 92.7
6.7
3.8
2.75
480
501
-
550
B680
450
360
400
Z.A. 225 B4
45
1470
290
84
0.87
eff2
93.5 92.8
6.6
3.6
3.63
480
501
-
400
B680
530
360
400
Cannot be used for lifting drives with mains operation
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 1) Operation with brake rectifier without high-speed excitation 4 4 2) Operation with brake rectifier with high-speed excitation 8 6 3 0 3) Weight for B14 model 2
155
Acronyms used
B BGV
Regulations of the Industrial Employers‘ Mutual Insurance Association
D DC
Demag chain hoist
DFW-L-L
Demag travel unit overhead travelling crane,light
DFW-L-E
Demag travel unit overhead travelling crane, single-girder
DFW-L-T
Demag travel unit - overhead travelling crane - tandem
DFW-L-Z
Demag travel unit double-girder overhead travelling crane
DPZ
Demag cellular foam buffer
DR
Demag rope hoist
DRC
Demag radio control
DRS
Demag wheel block system
E EDKE
Single-girder suspension crane, electric travelling rope hoist
EKDR
Electric travel unit for Demag rope hoist
EKKE
Single-girder overhead travelling crane, with box section girders and electric monorail hoist
ELKE
Single-girder overhead travelling crane with electric travelling hoist
EU 11
Electric travel unit travelling on the bottom flange up to 1100 kg
EUDC
Demag chain hoist travelling on the bottom flange
EZDR
Double-rail crab Demag rope hoist
F FDR
Foot-mounted Demag rope hoist
FEM
Fédération Européenne de la Manutention (calculation basis for serial hoists, classification of groups of mechanisms)
H Hoist speed Hoist speed K KTD-E
Travel unit for suspension cranes, single-girder connection
M max.
maximum
min.
minimum
O O.K.
Upper edge
S Stk.
Obstruction
U U.K.
Lower edge
UVV
Accident prevention regulations
Z ZKKE 156
Double-girder overhead travelling crane, box-type girder, with electric travelling rope hoist
8 0 5 0 1 0 / d d n i . 4 4 4 8 6 3 0 2
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