Proyecto Para Entregar Sembradora de Maiz

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ

Facultad de Ingeniería Mecánica TEMA: DISEÑO DE UNA MÁQUINA SEMBRADORA DE MAÍZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTÍN DE CAJAS – HUANCAYO CÁTEDRA

: DISEÑOS DE MAQUINAS

CATEDRÁTICO: Ing. HUAMAN ADRIANO Máximo A. ALUMNOS

: ADAUTO ARANA Luis G. calculo de eje de la rueda

BARZOLA PEREZ Danek. Diseño y dibujo de planos BUSTILLOS CARDENAS Miguel. Calculo de la ruedas CHAUPIS MARTINEZ Dennis G. Calculo de tolva GASPAR GONZALES Javier. Calculo de disco dosificador GOMEZ DAVIRAN Alan Y. Calculo de arado. JAUREGUI MANDUJANO Brando M. Diseño de eje de la tolva LLAUCE NUÑEZ Ronald J. Diseño de transmisión. MERCADO GAMARRA Danny F. Diseño de catalina

OSORIO ESTEBAN Ivanov. Calculo de chasis

SEMESTRE

:

IX

HUANCAYO –PERÚ 2014 TITULO: “DISEÑO DE UNA MÁQUINA SEMBRADORA DE MAÍZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD

EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN

AGUSTÍN DE CAJAS - HUANCAYO.”

I.INTRODUCCIÓN: En nuestro valle, la agricultura es la fuente de ingreso económico para las comunidades ubicadas dentro del Área geográfica, pero para dicha actividad no cuentan con recursos tecnológicos de punta para la producción en gran escala, la actividad productiva cada vez disminuye al no cumplir con la demanda correspondiente por

lo que se encuentran limitados en su desarrollo como

agricultores, es por ello que se realiza el trabajo de diseño de máquinas sembradora de maíz para satisfacer la demanda de la población. De acuerdo a la metodología de diseño empezamos por identificar la necesidad, en la actualidad el proceso de sembrado de maíz se hace de manera artificial y en forma manual. Habiendo definido la necesidad, con la lista de exigencias se procedió a la descripción del proceso técnico de la máquina, los que facilitaron el desarrollo del proyecto preliminar y el proyecto definitivo de la maquina sembradora de maíz.

II.

IDENTIFICACIÓN DEL PROBLEMA:

En el distrito de San Agustín de Cajas, comunidad de Coyllor, en la agricultura se siembran gran cantidad de

maíz. Donde los pobladores

tienes deficiencias de abrir sembrar y tapar los surcos, cuando se trata de sembrar terrenos extensos. En el proceso de apertura, sembrado y tapado del maíz los pobladores utilizan solo el esfuerzo físico como fuente para poder conseguir un excelente sembrío y un tapado adecuado de las semillas de maíz III.

FORMULACIÓN DEL PROBLEMA: a) Caracterización del Problema: El proceso de sembrío y tapado generalmente se desarrolla en forma manual, para lo cual se desarrollan los siguientes pasos:  Abrir los surcos artesanalmente o con tractor.  Hay personas indicadas para poder echar el maíz.  Luego hay personas encargadas de tapar la semilla del maíz. Estos procesos hacen que trabajen en malas posiciones ergonómicas la persona que manipula la semilla del maíz , haciendo que este trabajo sea complicado para la persona que la desarrolla, es por eso que se decidió hacer una máquina sembradora de maíz

con el fin de facilitar este

proceso. Además existe una gran demanda del maíz puesto que, la producción nacional de maíz se orienta principalmente a cubrir el mercado

interno, siendo el maíz cusco la principal variedad producida, dado su arraigado consumo entre la población peruana. Y como el Distrito de San Agustín de Cajas es una de las ciudades de comercialización de la región centro, para cubrir el mercado interno se tiene que abastecer a las demás regiones, a través de la región centro. b) Problema General: De este modo el problema de estudio fue enunciado de la siguiente manera: ¿Sera factible diseñar una maquina sembradora de maíz utilizando tecnologías propias para mejorar la productividad en la comunidad de Coyllor? I.1.

Objetivos

a) Objetivo General. Diseñar una máquina simple de buena calidad para sembrar maíz y para aumentar la productividad de los agricultores del distrito de San Agustín de Cajas en la comunidad de Coyllor. b) Objetivos Específicos: 

Diseñar una máquina sembradora de maíz aprovechando la energía desarrollada por un tractor agrícola.



Diseñar una maquina sembradora de maíz que realice el proceso de apertura de 4 surcos, sembrío y tapado de una sola pasada.

I.2. Justificación La necesidad de realizar este proyecto de investigación nació por la observación en los campos de cultivo de maíz en el distrito de San Agustín de cajas. El proceso de sembrío del maíz, este proceso se realiza artesanalmente con las manos hace que las personas,

trabajen en malas posiciones y condiciones

ergonómicas, haciendo que este proceso sea complicado y pesado para las que la desarrollen, la cual puede producir dolores en la espalda, etc., y también toma

un tiempo determinado, observada esta necesidad nació la inquietud de poder dar solución a esta necesidad, con una máquina que simplifique este proceso.

IV.

ESTADO DEL ARTE:

1.-Sembrio con arados manuales Es usada también por los pequeños productores. Para ello se utiliza un arado tallado de madera por los mismos campesinos, la cual abre el zurco, mientras otra persona echa con la mano de 2 a 3 granos de maiz aproximadamente cada 25 cm,finalmente el arado vuelve para tapar las semillas, este proceso requiere de gran esfuerzo fisico del agricultor, y la ayuda animales para trasladar el arado . ademas perdida de tiempo.

Fig 1. Proceso de sembrio con arados artesanales 2.-Sembrio con arados mecanizados Estas maquinas se utilizan en la industria para las grandes producciones. Se requiere de un tractor agricola quien arrastrara ya no un arado sino hasta 5 arados, para luego otras personas depositen la semilla, finalmente el tactor volvera a tapar con una rastra.

Fig 2. arados mecanizados 3.- Sembrio con dosificadores Para esta tecnologia aparece un elemento encargado de soltar las semillas cada cierto tiempo. Va acompañado de dos arados quienes cumplen la funcion de abrir y tapar el surco, el dosificador se encuentra entre los dos arados. Se reduce el tiepo de sembrio notablemente, pues el tractor solamente pasa una vez por el area de sembrio.

Fig 3. Sembrio con dosificadores 4.- Sembradoras neumáticas de precisión MS 4230

Fig 4. Sembradoras neumáticas

Ventajas 

Puede ser utilizada para sembrar otros tipos de granos como: sorgo, soya,



algodón y frijol. Cuenta con un dosificador neumático que permite una siembra de alta



precisión a comparación de otras maquinas La regulación de su bastidor (la separación entre surcos) se realiza mediante un sistema hidráulico, la cual contribuye a la rápida preparación



de la máquina para el sembrado Este tipo de maquina cuenta con un sistema de eliminación de yerba del



surco, la cual optimiza el sembrado. Cuenta con un sistema hidráulico que permite a la maquina plegarse para



una fácil transportación. Cuenta con accesorios de fácil ensamblaje y además dichos accesorios



cuentan con su catálogo de ensamblaje la cual facilita su ensamblaje. Cuenta con accesorios alternativos que ayudan a optimizar la siembra( son



opcionales) Cuenta con un contador de hectáreas la cual facilita llevar la cuenta de



cuanto se está trabajando Realiza un sembrado completo sin ningún trabajo adicional a realizar.

Desventajas 

Se tiene realizar una conexión eléctrica para que su dosificador funcione.



Se tiene que realizar una toma de fuerza al tractor en caso que no realiza a conexión eléctrica



Los tanques de abastecimiento de semilla y abono son de poca capacidad para el sembrado de grandes extensiones de terreno

5.- SEMBRADORA MAXPLANTER MR1010

Fig 5. Sembradora mecánica Ventajas 

Puede ser utilizada para sembrar otros tipos de granos como: sorgo, soya,



algodón y frijol. Da la opción de trabajar con número dos, tres y cuatro de hileras para el

 

sembrado según el requerimiento del agricultor Cuenta con un limpiador de ruedas de mando para cada rueda. Cuenta con un Sistema de siembra mecánico por platos de celdas que



permite una siembra de alta precisión Cuenta con un bote de insecticida, con una capacidad de 16 litros la cual



permite desinfectar a la semilla en el preciso momento del sembrado. Su gran capacidad de tapado de la semilla se debe a su magnífica rueda



ancha y al disco de tapado que realizan un gran trabajo No utiliza ningún tipo de energía adicional , solamente la de tracción por medio del arrastre producida por el tractor

Desventajas 

La máquina limita a un número máximo de 4 hileras



No tiene la disponibilidad de plegado ,por lo cual ocupa mucho espacian en su almacenamiento



La transmisión de cadenas requiere de un mantenimiento continuo ya que está expuesto al polvo del trabajo.

6.- SEMBRADORA MAXPLANTER MR1010

Fig 6. Sembradora maxplanter Ventajas Sembrío preciso Sembrío rápido Maquina especializada Componentes adecuados Fácil manejo Superficie amplia Reduce el tamaño de trabajo

7.- SEMBRADORA JOHN DEERE

Desventajas Sistemas muy complejos Desparrama algunas semillas Peso y tamaño mantenimiento Sistema y componentes tecnológicos avanzados Piezas mecánicas peligrosas

V.

LISTA DE EXIGENCIAS:

LISTA DE EXIGENCIAS PROYECTO:

REALIZADO POR: (GRUPO 4)

E EXIGENCIAS

“DISEÑO DE UNA MÁQUINA SEMBRADORA DE MAÍZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTÍN DE CAJAS HUANCAYO.”

ADAUTO ARANA Luis BARZOLA PEREZ Danek BUSTILLOS CARDENAZ Miguel. CHAUPIS MARTINEZ Dennis G. GASPAR GONZALES Javier GOMEZ DAVIRAN Alan JAUREGUI MANDUJANO Brando LLAUCE NUÑEZ Ronald MERCADO GAMARRA Danny OSORIO ESTEBAN Ivanov

CLIENTE:

ALEJANDRO PAREDES BASURTO

COMUNIDAD CAMPESINA:

DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTIN DE CAJAS, HUANCAYO.

CARACTERISTICAS

Función

Función

DESEO O EXIGENCIA

E

E

DESCRIPCIÓN

RESPONSABLES

Diseñar una máquina sembradora de maíz con una capacidad de sembrio de una hectaria .

ADAUTO ARANA Luis BARZOLA PEREZ Danek BUSTILLOS CARDENAZ Miguel. CHAUPIS MARTINEZ Dennis G. GASPAR GONZALES Javier GOMEZ DAVIRAN Alan JAUREGUI MANDUJANO Brando LLAUCE NUÑEZ Ronald MERCADO GAMARRA Danny OSORIO ESTEBAN Ivanov

La máquina deberá usarse para el sembrado total del maíz sin ningún trabajo adicional.

ADAUTO ARANA Luis G. BARZOLA PEREZ Danek BUSTILLOS CARDENAZ Miguel. CHAUPIS MARTINEZ Dennis G. GASPAR GONZALES Javier GOMEZ DAVIRAN Alan JAUREGUI MANDUJANO Brando LLAUCE NUÑEZ Ronald MERCADO GAMARRA Danny OSORIO ESTEBAN Ivanov

Función

Geometría

Geometría

Cinemática

Cinemática

Cinemática

E

D

E

E

E

E

La máquina deberá permitir al agricultor ahorrar tiempo y dinero con un sembrado de calidad. Aperturando 4 surcos ala vez.

Las dimensiones de la máquina deberan ser lo más reducido y ligero posible para asì disminuir las perdidas de potencia que ofrece el tractor .

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Las dimensiones de la máquina deben ser lo mas compacto y sólidos ya que estará en constante movimiento.

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El movimiento de los componentes de la máquina debe ser sincrónico para no afectar la siembra de la semilla de maíz.

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La velocidad de trabajo de la máquina deberá permitir un tapado perfecto para no afectar con la germinación de la semilla.

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El movimiento de los componentes de la máquina deberá ser exacta a la hora de abrir la profundidad de los surcos e inyectar cada distancia apropiada las semillas y no afectar el crecimiento del maíz.

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Fuerzas

Energía

Materia

Señales

Seguridad

E

E

La máquina deberá ser rígida así tambien deberá presentar una adecuada establilidad, para que no sufra daños al momento de la operación.

La máquina utilizará la fuerza del tractor como medio para el desplazamiento de la sembradora de maíz .

E

Las propiedades físicas del grano de maíz no deben ser alteradas tanto al ingreso como a la salida de la máquina.

E

La máquina sembradora de maíz estará debidamente señalizada para el buen entendimiento de la persona que tendrá que proporcionar la semilla en sus abastecedores durante todo el sembrado que se llevará a cabo y no lamentar de accidentes.

E

La máquina deberá constar con elementos de seguridad.

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Seguridad

Ergonomía

Ergonomía

Ergonomía

Fabricación

Control

D

E

El sembrio de los granos de maíz debe de ser limpio lo más sencillo y seguro posible para el operador.

El sistema debe ser el mas adecuado para el operador con facilidad en la operacionalización de la máquina sembradora de maiz.

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El usuario debe ser capaz de alimentar a la máquina con la semilla con gran facilidad.

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E

El grupo de trabajo que realizará el proceso de sembrado de maíz será máximo de dos personas.

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E

Para su fabricación, y posterior ensamblado, debe de ser en un menor tiempo, los elementos diseñados tienen que ser lo mas fácil posible. Esto nos permitira una mejor disponibilidad de fabricación.

E

E

Controlar primero la cantidad de mezcla a ingresar a la máquina y las diversas fuerzas en la máquina que podrían provocar daño al grano de maíz.(normas

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técnicas)

Montaje

Montaje

Transporte

Mantenimiento

Mantenimiento

E

La máquina deberá de ser de fácil montaje y desmontaje lo cual sea accesible para el operario.

D

La máquina deberá permitir un fácil acceso a sus componentes para el mantenimiento de los mismos, por lo que su montaje debe de ser sencillo.

E

D

E

La máquina deberá poder ser de fácil transporte al lugar de trabajo mediante un tractor agricola.

Las piezas deberán presentar un adecuado diseño lo cual les permitirá una rapida fabricación y reemplazo de los componentes averiados. El mantenimiento debe llevarse a cabo con poca frecuencia. Ser sencillo, económico y de fácil entendimiento para el operario de la máquina.

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VI. ESTRUCTURA DE FUNCIONES Para el diseño de la máquina sembradora de maíz para la obtención de granos de maíz, se tomaron en cuenta los procedimientos de la tecnología artesanal que es utilizada para la obtención del maíz desgranado, a continuación se muestra la caja blanca y caja negra de la máquina que se va a diseñar.

1.1 CAJA NEGRA

ENTRADA

ENERGIA MATERIA SEÑALES

PROCESO

SEMBRADORA DE MAIZ

SALIDA

ENERGIA MATERIA SEÑALES

Función: sembrar los granos de maíz cumpliendo las especificaciones técnicas de profundidad y separación en el terreno agrícola.

Objeto de Estudio: maquina sembradora de maíz.

ENTRADA

PROCESO

SALIDA

Energía



Mecánica

Energía



Mecánica

Materia



Granos de maíz abono

Materia



Granos de maíz sembrado

 

Abono distribuido trabajo



SEMBRADOR A DE MAIZ



Torque



Fuerza



Calor



Volumen de maíz



Sonidos



Vibraciones



Volumen de maíz distribuido

Señale s

2.- PRINCIPIOS TECNOLOGICOS

Señale s

PRINCIPO TECNOLOGICO DE TAPADO DE

PRINCIPO TECNOLOGICO DE VERIFICACION

PRINCIPIO TECNOL

Descripción del proceso. DIAGRAMA DE FLUJO

INICI O Distancia para Separación de los surcos

Transporte de los granos de maíz hacia el sistema de alimentación

S i CALIBRACIÓN PARA SEPARACIÓN?

N o

Ubicación de los granos de maíz en el sistema de

Sistema de alimentación

Impulsión de la

Mecanismo de transmisión. Traslado de los granos de maíz hacia el sistema de dosificación No

Selección de tres granos de maíz y dosificación cada determinado tiempo de avance. Abrir el

1 1

Deposición de la semilla en el terreno

¿Selecciono 3 granos de maíz?

S i

2 2

Tapado de la semilla

No ¿Se ha sembrado el maíz?

Verificación

S i

FIN

1. Principio tecnológico de calibración para separación de surcos.

1.1.

Distancia para Separación de los surcos La distancia apropiada para la separación de los surcos de maíz son de 0.6 m, según la lista de exigencias se pide que la maquina siembre cuatro surcos simultáneamente. Para ello tenemos las siguientes tecnologías que se describen a continuación.

1.1.1 Mecánicamente El operador de la maquinaria (tractor), por medio de la ayuda de una llave mixta dando giro a una tuerca ara que varié la distancia entre los discos abre-surcos ya que solo están fijos en un mismo tornillo guía. El operador de la maquinaria (tractor), por medio de la ayuda de una llave mixta retira los pernos del pivote y los pernos rompibles , para ponerlos en las siguientes guías de la viga esto hará que varié la distancia entre los surcadores ya que solo están fijos en una misma viga.

Fig. 1. Arado mecanizado

1.1.2 Hidráulica El operador de la maquinaria, por medio de sistema hidráulico compuesto por una bomba hidráulica, mangueras de alta presión y componentes hidráulicos; ara que se deslicen los separadores de surcos que estarán fijos en un eje guía por medio de la fuerza hidráulica que produce la bomba.

Fig. 2. Arado hidráulico

1.1.3 Neumática El operador de la maquinaria, por medio de sistema neumático compuesto por un compresor, mangueras de alta presión y componentes neumáticos;

ara que se deslicen los separadores de surcos que estarán fijos en un eje guía por medio de la fuerza neumática que produce el compresor.

Fig. 3. Arado neumático

2. principio tecnológico impulsión 2.1 energía motriz Según la lista de exigencias La fuente motriz será la energía mecánica desarrollada por un tractor agrícola. 2.2 mecanismo motriz. 2.2.1 llanta. 2.3 mecanismo de trasmisión. 2.3.1 engranes Se conoce con el nombre de tren de engranajes al conjunto de dos o más ruedas dentadas que tienen en contacto sus dientes de forma que, cuando gira una, giran las demás. Los engranajes son el medio de transmisión de potencia más utilizado. Tienen las siguientes ventajas: • Las ruedas no pueden resbalar una con respecto a la otra. • Transmiten grandes esfuerzos • La relación de transmisión se conserva siempre constante.

Fig. 4. Transmisión por engranes

2.3.2 fajas Un sistema

de

transmisión

por

correa es

un

conjunto

de

dos poleas acopladas por medio de una correa con el fin de transmitir fuerzas y velocidades angulares entre árboles paralelos que se encuentran a una cierta distancia. La fuerza se transmite por efecto del rozamiento que ejerce la correa sobre la polea.

Fig. 5. Transmisión por fajas

2.3.3 cadenas Las cadenas de transmisión son la mejor opción para aplicaciones donde se quiera transmitir grandes pares de fuerza y donde los ejes de

transmisión se muevan en un rango de velocidades de giro entre medias y bajas. Las transmisiones por cadenas son transmisiones robustas, que permiten

trabajar

en

condiciones

ambientales

adversas

y

con

temperaturas elevadas, aunque requieren de lubricación. Además proporcionan una relación de transmisión fija entre las velocidades y ángulo de giro de los ejes de entrada y salida, lo que permite su aplicación en automoción y maquinaria en general que lo requiera.

Fig. 6. Transmisión por cadena

3. Principio tecnológico de alimentación.

3.1.

Transporte de los granos de maíz hacia el sistema de alimentación. 2.1.1. Manualmente Manualmente la semilla es alimentada mediante el campesino que lo realiza manual, ya que lo llena en el costal que tiene amarrado a la cintura para después hacer la siguiente función.

2.1.2. Costal

En ocasiones la alimentación de la semilla se realiza mediante costales donde es baseado

a la fuente de donde saldrán las para su pronta

plantación. 2.1.3. Baldes Son funciones análogas a la del costal y las anteriores mencionadas ya que cumplen la misma función de llevar la semilla para la tolva o en donde se va poner la semilla. 2.1.4. Pala Como lo explicamos cumple la función de alimentar la tolva o el depósito de donde saldrán las semillas para el sembrío, son palas en forma de tenedores pero completamente sólidos. 2.1.5. Fajas transportadoras Las fajas son utilizadas con la función de transportar la semilla del maíz para la alimentación de la capsula o la fuente en donde se va recibir la semilla. 3.2.

Ubicación de los granos de maíz en el sistema de alimentación 2.2.1 por gravedad

3.3 sistema de alimentación 3.3.1 tolvas

4. Principio tecnológico de dosificación Consiste en tomar la cantidad apropiada de semillas en este caso serán tres granos de maíz, para luego soltarlas cada distancia determinada. 4.1 traslado de los granos de maíz hacia el sistema de dosificación 4.1.1 por gravedad mediante conductos Los granos en pero son conducidos mediante tubos o canaletas.

4.2 selección de tres granos de maíz y dosificación cada determinado tiempo de avance sincronizado 4.2.1manual Una persona coge con sus manos tres granos de maíz luego las deja caer 4.2.2 inyectores en U El mecanismo para el recojo de granos consiste em un tubo doblado aproximadamente en U, que mientras el disco gira recoje los granos de la parte inferior del disco, luego da otra vueta de 360° para recien dejarla caeren el terreno, su funcionanmiento es por efectos de la gravedad , deja caer al grano mientras el disco va describinedo un movimiento rototraslacional.

Fig. 7. Dosificadores en U

4.2.3 con discos tipo cangilón El disco rotatorio, coge las semillas de la parte inferior de la tolva para luego subirlas a la parte superior mientras gira, estos discos tienen formas de cucharas o canguilones.luego la semilla caera en un agujero que se encuentra en la parte superior.

Fig. 8. Dosificadores tipo cangilón

4.2.4 con rodillo acanalado o roldana El más usual. Consiste en un rodillo con ranuras periféricas que gira dentro de una copa que es llenada por semillas desde el exterior. Este rodillo se encuentra en su giro en contacto con la abertura por donde sale luego la semilla.

Fig. 9. Dosificador con rodillo acanalado

2.5 con aire a presión Se reconoce por un aspecto de “araña” por las mangueras que llevan las semillas. Consta de una tolva única, una turbina accionada por un motor y un dosificador de roldana o rodillo.

Fig. 10. dosificador con aire a presión. 4.2.6 DOSIFICADORES NEUMÁTICOS Son los más difundidos actualmente y si están bien regulados, realizan una excelente siembra de precisión.

Fig. 11. Dosificadores neumáticos

4.2.7 Sistema de dosificación por cinta perforada. Es una variante del disco con orificios, sólo que en este caso coloco los orificios en una banda perforada de goma. Las semillas entran en la cámara de dosificación por medio de una abertura lateral, procedente de la tolva. La correa se mueve en sentido contrario al avance del tractor, para reducir la velocidad relativa de la semilla con respecto al suelo 5. Principio tecnológico de apertura de surco. Consiste en abrir el surco una profundidad determinada para este caso del maíz 10 cm. las tecnologías existentes pueden ser 5.1 arado artesanal Para realizar una apertura de surco con el arado se tiene que tener en cuenta que el terreno tiene que ser de elevada capacidad para mantener su estructura, el agricultor lo que hace es impulsar el arado, que es jalado por dos toros, hacia el terreno a sembrar con el apoyo de sus pies, logrando así abrir el surco para su posterior sembrado. 5.2 chaquitaclla Aquí el agricultor apoya su pie sobre un palo transversal, esto para hundirlo en la tierra y luego, al inclinar el palo principal remover una parte de la tierra y así hacer un surco. Para la comodidad del agricultor lleva un mango en el tercio superior del timón para apoyar la mano con la finalidad de mantener el equilibrio y guiarla durante el trabajo. 5.3 pico. En este tipo de apertura, el agricultor lo que hace es picar el terreno utilizando uno de los dos lados de la picota (punta y pala). La posición de agricultor es inclinado ya que la herramienta es pequeña. Tendrá que picar una profundidad que oscilara entre los 4 o 5 cm de profundidad para el sembrado.

5.4 discos en V Se utilizan dos discos que giran libremente, esto debido al rozamiento con el terreno produciendo el corte, este corte al ser concluido tiene una gran precisión de profundidad de siembra, acción que para nosotros es conveniente para una mejor colocación del maíz, con este tipo de apertura se tiene una homogeneidad de siembra.

5.5 arados mecanizados Las surcadoras son maquinarias semi-industriales utilizadas en todo el proceso de del cultivo como en: la apertura y tapado del sembrío, la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos abriéndolos y tapando la siembra; estas uñas son utilizadas en terrenos arcillosos, pedregosos y de difícil trabajo

Fig 12. Arado mecanizado 5.6 uñas las uñas agrícolas son maquinarias semi-industriales utilizadas exclusivamente en el tapado del sembrío la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos tapando la siembra; estas uñas son utilizadas en terrenos secos y de fácil trabajo

Fig 13. Arado tipo uña 6. Principio tecnológico de deposición de la semilla en el terreno.

6.1 gravedad libre

Fig 14. Deposición de la semilla mediante gravedad

6.2 gravedad mediante un conducto 6.2.1 curvos

Fig 15. Conducto curvo para deposición de la semilla

6.2.2 rectos

Fig 16. Conducto recto para deposición de semillas

7. Principio tecnológico de tapado de la semilla. 7.1 arado artesanal El arado es una herramienta artesanal utilizada en la agricultura, la cual cumple la función de labrar la tierra, esta herramienta es jalada por un par de toros y manipulada por un campesino; cuya principal función es abrir y cerrar los surcos en el sembrado

Fig 17. Arado artesanal

7.2 pico Es una herramienta artesana utilizada por los campesinos con la cual tapan los surcos jalando la tierra por encima de la semilla

Fig 18. Pico

7.3 con el pie Este modo de tapado es lo más simple posible, ya que se realiza en las en lugares nativos, la cual consiste en jalar tierra con los pies para tapar la semilla

Fig 19. Tapado con el pie.

7.4 arrastre de cadena Este modo de tapado es poco conocido, la cual consiste en arrastrar cadenas por el campo tapando las semillas, es de uso exclusivo en el tapado de cereales pequeños

Fig 20. Cadena

7.5 ruedas inclinadas. Este mecanismo de tapado es de tipo semi-industrial utilizada en maquinarias artesanales, cuyo principio es de pasar por encima de los surcos ya sembrados arrastrando una cierta cantidad de tierra para tapar la semilla

Fig 21. Discos inclinados

7.6 arados mecanizados las surcadoras son maquinarias semi-industriales utilizadas en todo el proceso de del cultivo como en: la apertura y tapado del sembrío, la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos abriéndolos y tapando la siembra; estas uñas son utilizadas en terrenos arcillosos, pedregosos y de difícil trabajo

Fig 22. Arado mecanizado 7.7 uñas

las uñas agrícolas son maquinarias semi-industriales utilizadas exclusivamente en el tapado del sembrío la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos tapando la siembra; estas uñas son utilizadas en terrenos secos y de fácil trabajo

Fig 23. Uñas

7.8 arrastre de tronco Este modo de tapado no es muy común ya que se usa solamente en el tapado de maíz, siempre y cuando el terreno sea arenoso y seco

Fig 24. Arrastre de tronco 8. Principio tecnológico de verificación 8.1 visual

Fig 25. Verificación visual

8.2 electrónico (sensores)

Fig 26. Sensores

CUADRO PARA ESTRUCTURA DE FUNCIONES

N Atributos Función º Principio tecnológico de calibración 1 para separación de surcos. 1.1 Distancia para Separación de los

surcos

2

Encargado de fijar la separación exacta de los 4 surcos.

Principio tecnológico de alimentación. 2.1 Transporte de los granos de maíz hacia el sistema de alimentación. Encargado del abastecimiento de los granos de maíz a la 2.2 Ubicación de los granos de maíz en máquina. el sistema de alimentación 2.3 Sistema de almacenamiento.

3

4

Principio tecnológico desplazamiento

de

Encargado de dar el desplazamiento a la máquina.

Principio tecnológico de impulsión 4.1 energía motriz. 4.2 mecanismo motriz. 4.3 mecanismo de trasmisión.

5

Encargado de dar fuerza para el Funcionamiento de la máquina.

Principio tecnológico de dosificación 5.1 traslado de los granos de maíz hacia el sistema de dosificación Encargada de seleccionar los granos de maíz y dosificar 5.2 selección de tres granos de maíz y adecuadamente cada tiempo de dosificación cada determinado avance. tiempo de avance.

6

7

Principio tecnológico de apertura de surco.

Encargado de abrir el surco.

Principio tecnológico de deposición Encargado de colocar la semilla de la semilla en el terreno. en el surco aperturado. Principio tecnológico de tapado de la Encargado de enterrar las semillas semilla

VI.

MATRIZ MORFOLOGICA

1.-Principio tecnológico de calibración para separación de surcos.

1.1 Distancia para Separación de los surcos

Neumático

Mecánico

Hidráulico

2.-Principio tecnológico de alimentación.

2.1.-Transporte de los granos de maíz hacia el sistema de alimentación.

Manualment e

2.2.-Ubicación de los granos de maíz en el sistema de alimentación

Por gravedad

2.3.-Sistema de alimentación

Tolva

Costal

Baldes

Pala

Fajas transportador as

3.-Principio tecnológico de desplazamiento. 3.1.-Desplazamiento de la maquina

Arrastre

4.-Principio tecnológico de impulsión

4.1.-Energía motriz.

Energía mecánica del tractor

4.2.-Mecanismo motriz.

Ruedas |

Ruedas

4.3.-Mecanismo de transmisión.

Engranes

Cadena

Fajas

5.-Principio tecnológico de dosificación

5.1.-traslado de los granos de maíz hacia el sistema de dosificación

Por gravedad mediante conductos

5.2.-Selección de tres granos de maíz y dosificación cada determinado tiempo de avance.

Manual

Inyectores en U.

Con discos tipo cangilón

Con rodillo acanalado o roldada

Con aire a presión

Dosific adores neumát icos

Por cinta perfora da

6.-Principio tecnológico de apertura de surco.

6.1.-Abrir el surco

Arado artesanal

Chaquitaclla

Pico Discos en V

7.-Principio tecnológico de deposición de la semilla en el terreno.

7.1.-Deposición de la semilla en el terreno

Gravedad libre

Gravedad mediante un conducto curvo

Gravedad mediante un conducto recto

Gravedad mediante canales

Arados mecanizados

Uñas

8.-Principio tecnológico de tapado de la semilla

8.1.-Tapado de la semilla

Arado artesanal

Pico

9.-Principio tecnológico de verificación

9.1.-verificación

Visual

Sensores

Con el pie

Arrastre de cadena

Ruedas inclinadas

Arados mecani zados

Uñas

Arrastre de tronco

VII.

BOSQUEJO Y DESCRIPCIÓN DE CADA POSIBLE SOLUCION

SOLUCION 4 La máquina sembradora de maíz cuyo funcionamiento y diseño primeramente será con la calibración de surcos para ello será mecánicamente ya que el operador podrá ajustar y calibrar la distancia de separación de aquellos, ya que el principio de transmisión para la maquina será por medio de fajas, la cual transmitirá fuerza por efecto del rozamiento de la correa sobre la polea, en la alimentación será por medio de costales que depositaran la semilla en la tolva la cual la deposición se la semilla será por conductos ya cual deberá ser depositada en el terreno para ello la apertura del surco fue mediante un disco en V que giran libremente, esto debido al rozamiento con el terreno produciendo el corte, este corte al ser concluido tiene una gran precisión de profundidad de siembra que será depositada en el terreno por conductos curvos para poder concluir con el tapado con las ruedas inclinadas cuyo principio es de pasar por encima de los surcos ya sembrados arrastrando una cierta cantidad de tierra para tapar la semilla por ultimo verificar visualmente la semilla sembrada.

SOLUCION 6. La calibración de la distancia de separación de surcos se realizara mecánicamente mediante el ajuste de pernos, la alimentación de la semilla y abono será mediante un balde. Las semillas y el abono caerán en una tolva cada una por separado, en dichas tolvas en una de sus caras interiores se encuentra el disco dosificador tipo cangilón la cual realiza un movimiento de rotación pura el cual es accionada por una cadena desde el eje que gira simultáneamente con las ruedas, esto permite al dosificador estar relacionado con el avance de la máquina. El dosificador coge los granos de maíz y la porción de abono adecuada de la parte inferior de la tolva y las lleva hacia la parte superior donde se encuentra un agujero por donde caen las semillas y el abono por gravedad mediante un conducto hacia el terreno. Antes de que la semilla y el abono caigan un arado mecanizado realiza la apertura del surco. Detrás del conducto por donde caen las semillas y el abono se encuentra una uña mecanizada la cual cumple la función de tapar la semilla. Cabe resaltar que el arado y la uña mecanizada son controlados para la profundidad de penetración en la tierra mediante el sistema hidráulico del propio tractor.

SOLUCION 7

Su accionamiento de la maquina es por medio del arrastre causado por el tractor y este le da movimiento a la rueda ancha que cuyo eje comparte con un engranaje y está a su vez transmite movimiento al eje y está a otro engranaje q está en paralelo con un disco de cangilones y este disco dosifica. Como es por accionado por arrastre la uña da la partida de abrir el surco por medio del arrastre

VIII. SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ÓPTIMA 8.1 VALORACION TECNICA Para elaboración de esta tabla tomaremos en cuenta la lista de exigencias, puesto que los valores de S4, S6 Y S7 (PROTOTIPO 4, 6, Y 7) dependerán de ello.

NRO 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Evaluación técnica 0-1-2-3-4 LISTA DE IMPORTAN EXIGENCIAS CIA S4 S6 CALIDAD 14% 3 3 GEOMETRIA 9% 2 2 CINEMATICA 10% 3 1 ENERGIA 9% 3 2 MATERIA 9% 3 2 ERGONOMIA 7% 3 1 FABRICACION 9% 2 1 MONTAJE 8% 2 2 MANTENIMIENTO 7% 2 2 COSTOS 9% 2 1 AUTOMATIZACIO N 9% 3 3 PUNTAJE TOTAL PT= Σpix (%)i/100 100% 2.58 1.88 Puntaje unitario PU=PT/4

•

0.645

0.47

S7 3 2 3 3 3 3 2 2 2 3

Ideal 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

1

4

2.49

4

0.6225

1

PONDERACION

0= no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal 8.2 VALORACION ECONOMICA Para la elaboración de la siguiente tabla se toma en cuenta los diferentes costos como del material, transporte, fabricación, montaje y transporte los cuales se da una estimación de costo aproximada a la realidad. Para mejorar análisis se toma una escala de valores. Evaluación económica 0-1-3-4

NRO 1 2 3 4

FACTOR ECONOMICO Costo bajo de material Costo bajo de fabricación Costo bajo de montaje Costo bajo de transporte puntaje total PT= Σpix (%)i/100 puntaje unitario PU=PT/4

IMPORTANCIA

S4

S6

S7

IDEAL

27%

3

2

3

4

28%

2

1

2

4

15%

2

2

2

4

30%

3

2

3

4

100%

2.57

1.72

2.57

4

0.6425

0.43

0.6425

1

PONDERACION 0= no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal

CRITERIOS DE IMPORTANCIA (%) Y PUNTAJE SOBRE LA SELECCIÓN DE ALTERNATIVA ÓPTIMA: 8.1.1 VALORACION TÉCNICA: VARIANTES DEL CONCEPTO ºN

1

2

criterios de evaluación

CALIDAD

GEOMETRIA

%

S4

S6

S7

P

P

P

importancia (i)

14

Garantiza el sembrado simultáneamente de 4 surcos de maíz bajo las condiciones agronómicas exigidas

3

cumple satisfactoriamente el requerimiento 3 del sembrado de maíz

9

Las dimensiones de la máquina deberán ser lo más reducido, ligero y compacto

2

cumple suficientemente la exigencia

2

cumple suficientemente la exigencia

2

cumple suficientemente la exigencia

La máquina describirá un movimiento roto traslacional y también el movimiento de los componentes de la máquina debe ser sincrónico para no afectar la siembra de la semilla de maíz

3

Realiza muy bien el movimiento requerido

1

No satisface la realización del movimiento

3

Realiza muy bien el movimiento requerido

3

CINEMATICA

10

4

ENERGIA

9

La máquina utilizará la fuerza del tractor como medio para el

3

cumple muy bien el requerimiento

cumple satisfactoriamente el requerimiento 3 del sembrado de maíz

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

cumple satisfactoriamente el requerimiento del sembrado de maíz

3

cumple muy bien el requerimiento

desplazamiento de la sembradora de maíz.

5

6

7

8

9

MATERIA

ERGONOMIA

FABRICACION

MONTAJE

MANTENIMIENTO

9

Las propiedades físicas del grano de maíz no deben ser alteradas tanto al ingreso como a la salida de la máquina.

7

La máquina debe ser el cómoda para el operador y con facilidad en la operacionalización.

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

3

cumple muy bien el requerimiento

1

cumple moderadamente con el requerimiento

3

cumple muy bien el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

1

cumple moderadamente con el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

8

La máquina deberá de ser de fácil montaje y desmontaje lo cual sea accesible para el operario.

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

7

El mantenimiento debe llevarse a cabo con poca frecuencia. Ser sencillo, económico y de fácil.

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

1

cumple moderadamente con el requerimiento

3

cumple muy bien el requerimiento

3

cumple muy bien el requerimiento

1

cumple moderadamente con el

3

cumple muy bien el requerimiento

3

cumple muy bien el requerimiento

9

los elementos diseñados tienen que ser lo más fácil posible y que estén a nuestra disposición

10

COSTOS

9

Costos mínimos posibles

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

11

AUTOMATIZACION

9

El cliente solo ingresara las semillas de maíz

3

cumple muy bien el requerimiento

requerimiento

puntaje total

100

puntaje unitario

2.58

1.88

2.49

0.645

0.47

0.6225

PT/4



PONDERACION

0=NO SATISFACE, 1= ACEPTABLE, 2=SUFICIENTE, 3=BIEN, 4=IDEAL

VALORACIÓN ECONÓMICA: Para el análisis de esta parte se tiene en cuenta el factor económico como el costo del material, costo de la fabricación de las partes de la máquina, costo de montaje y costos de transporte. N

FACT. EC.

0=no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal. Importancia % S4 S6

S7

1

2

El material, los COSTO accesorios, y BAJO DE 27 componentes deben MATERIAL ser de ser de bajo costo y buena calidad. La fabricación de las diferentes partes de la COSTO maquina debe tener BAJO DE bajos costos, buenos 28 FABRICAC profesionales ION (ingeniería - técnico) en su elaboración de esas partes.

Los materiales 3 presentan bajo costo y una buena calidad.

La fabricación de las distintas partes y 2 elementos de la maquina tienen costos moderados.

Los materiales presentan una buena 2 calidad y costos moderados.

Los materiales presentan bajo 3 costo y una buena calidad.

La fabricación de las distintas partes y 1 elementos de la maquina tienen costos elevados.

La fabricación de las distintas partes y 2 elementos de la maquina tienen costos moderados.

3

Es el ensamble COSTO definitivo de la maquina BAJO DE 15 por lo cual demanda de MONTAJE profesionales.

Nos presenta mucha Nos presenta mucha Nos presenta mucha dificultad solo 2 dificultad solo se realiza 2 dificultad solo se realiza 2 se realiza ajustes y conexiones. ajustes y conexiones. ajustes y conexiones.

4

COSTO La máquina debe tener BAJO DE bajos costos de 30 TRANSPO transporte en los RTE diversos terrenos

Los costos de 3 transporte son de bajo costo

Puntaje total PT=Σpix(%)i/100

100 %

Puntaje unitario PU = PT/4

Los costos de 2 transporte son moderados

Los costos de 3 transporte son de bajo costo

2.57

1.72

2.57

0.6425

0.43

0.6425

IX. EVALUACION DE PROTOTIPOS COORDENADAS CARTESIANAS DE LOS PROTOPTIPOS PROTOTIPOS

EJE X

EJE Y

VALOR TÉCNICO

VALOR ECONÓMICO

PROTOTIPO 1 (P1)

PU=PT/4= 0.645

PU=PT/4= 0.6425

PROTOTIPO 2 (P2)

PU=PT/4= 0.47

PU=PT/4=0.43

PROTOTIPO 3 (P3)

PU=PT/4=0.6225

PU=PT/4=0.6425

EVALUACION DE PROTOTIPOS

Observando el grafico de avaluación de prototipos, el prototipo que más se aproxima a la recta de pendiente 45º el cual se muestra en la gráfica es la mejor solución, también encontrándose entre el rango de 0.6 y 0.8. Teniendo en cuenta la lista de exigencias, estructura de funciones y exigencias de diseño es el SOLUCIÓN N 4.

X.- CALCULOS DE LA SEMBRADORA DE MAÍZ 10.1 PARÁMETROSDE DISEÑO. El presente capítulo está destinado para presentar la información técnica necesaria para diseñar el chasis ,tolva ,dosificador con disco tipo cangilón ,tubos de descarga, selección de arado y selección de rueda tapadora, para lo cual se tomará en cuenta los siguientes parámetros. Como deben plantarse algunas semillas Tipo de cultivo

Profundidad deben

Distancia entre una

Distancia

sembrarse en cm

Planta y otra en cm

entre un surco y otro en cm

Acelga

2-2'5

30-40

70-90

Achicoria

1-1,5

10- 20

30-60

Apio

3

15-20

55- 120

Berenjena

2-2,5

40-60

80-120

Brécol

1,2cm

50-60

60-100

Calabaza

11

9

8

Cebolla

1,5-2,5

5-10

40-75

Coliflor

1,2

45-60

60- 75

Escarola

0,5

10-35

50-110

Espárrago

2,5

50-90

60-120

Espinaca

2-2,5

7-14

30-45

Guisante

5

7

90-60

Judía

1,5-2

20

60

Lechuga

1,2

10-40

30-45

Maíz

2-4

10-15

75-120

Melón

2,5-5

50-100

200- 250

Perejil

3

10-20

30-45

Pepino

2,5-4

40-90

100-200

Pimiento

0.5-1,2

40-45

50-75

Puerro

1,5-2,5

10-15

40-60

Rábano

0,5-1,2

2-5

30-45

Sandía

2,5-5

60-90

200250

Remolacha

2-2,5

2-20

45-60

0,5-1,2

20-70

30-60

1,2

6-7

45-60

Tomate Zanahoria

Fuente: Botánica (2009) Distribución de semillas disponible en URL: http://www.botanicalonline.com/cuandoycomosembrar.htm

10.2 CAPACIDAD DEL EQUIPO Tomando en cuenta la densidad de las plantas de maíz por hectárea ,la capacidad requerida para la sembradora será de 40kgde semilla por hectáreas. 10.3 TIPO DE SUELO ENEL QUESE VA A TRABAJAR

En función de su estructura geomorfológica, la clasificación del suelo en el valle del Mantaro varía de acuerdo a factores de erosión, permeabilidad, pendiente, textura, pedregrosidad, salinidad, fertilidad, condiciones de humedad, nivel freático, clima, etc.

10.4 PROFUNDIDAD DE SEMBRADO Para sembrarse utilizará un arado mecanizado, la profundidad del surco debe ser 2a4cmpara que exista una buena germinación y que todas las plantas broten al mismo tiempo. Para este diseño se tomará una profundidadde4cm. 10.5 DISTANCIAENTRE SEMILLAS La distancia de siembra entre semillas recomendada es: entre semillas de 10a15cmyde75a 120cmdeunsurcoaotro.Para usaremos: Distancia entre semillas: 15 cm Distancia entre surcos: 80 cm.

nuestro

caso

10.6 DISEÑO DE LA TOLVA Y DISCO DOSIFICADOR El dosificador de semilla tiene una forma y características básicas de la función desembrada. Consiste en un disco giratorio que es accionado por la tracción de las llantas de tapado y estas accionado por la fuerza de arrastre del tractor, este disco tiene agujeros por donde coge de la parte inferior de la tolva 3 granos de maíz, mientras gira lo eleva a la parte superior donde se encuentra un agujero que da inicio al conducto de descarga

La dosis de siembra está relacionada con el índice de transmisión y el número de agujeros en el disco. Para determinar el número de agujeros en el disco podemos hacer una estimación de acuerdo a la población que se desea obtener, a la distancia entreplantas y surcos utilizada en el cultivo. A través de los datos tomados. Sea sume los siguientes valores: Distancia entre surcos=0,80m. Distancia entreplantas= 0,15m.

Calcularemos la densidad o población de plantas de acuerdo a los valores asumidos para una hectárea de cultivo. En un terreno agrícola de una hectárea se requieren 84 042 plantas con las distancias requeridas y mencionadas líneas arriba. Dicho en otro caso se requieren 84042 granos de maíz Entonces ¿Cuántos granos de maíz hacen un kilogramo? Se procedió al cálculo experimental llegando a la conclusión que 850 granos de maíz ------------------------------------ 1 Kilogramo Entonces para una hectárea se requieren 84042/850 = 98.87 kilogramos

La máquina contara de cuatro arados, por lo tanto también contara con cuatro tolvas entonces Capacidad de cada tolva= 98.87/4 Capacidad de cada tolva =24.72 Kg = 25 Kg

Se sabe la densidad del maíz es 647 Kg/m^3 647………………….1m^3 25…………………..volumen de tolva Volumen de tolva = 0.038 m^3 = 0.04 m^3

10.6.1 GEOMETRIA DE LA TOLVA. Separación de cada arado = 0.8 m

10.6.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA TOLVA El volumen de la tolva= 0.04 m^3 Configuración básica de la tolva

Pero esta tolva se añadirá pendiente en aquellas caras que contribuyan a la caída de las semillas en el punto más inferior de la tolva. Por donde pasar los agujeros del disco tipo cangilón que recogerán a los granos de maíz.

Diseño del disco tipo cangilón Considerando dimensiones de la cara donde ira el disco

Nótese que la separación de cada cara de la tolva al disco es de 0.03 m , esto para evitar atascamiento de las semillas de maíz, pues esta medida es superior al promedio de un maíz. Dimensionamiento del tamaño del agujero

Experimentalmente se tomó las medidas de un maíz

Tomando como referencia las dimensiones del maíz, dando un juego de 0.05 m Un grano de maíz ocupa un volumen aproximado de Volumen de un grano de maíz= 0.023*0.03*0.06 Volumen de un grano de maíz= 4.14 (10^-5) m^3 Dimensionamiento de agujero de disco tipo canguilon

Se le da una inclinación de 20 grados para que el maíz permanezca en su lugar y no se caiga mientras el disco gira y lo lleva a la parte superior. Este agujero será pasante, en la parte superior de la tolva existirá un agujero con el cual coincidirán para dejar caer al grano de maíz. Diseño del dosificador De los requerimientos se pide que la separaciones de maíces sea de 0.15m por lo que longitud de arco del disco será iguala a 0.15 m L= r ө………………………………..(a) Donde L: longitud de arco en este caso =0.15 m r: radio del disco ө: Angulo en radianes Asumimos r= diámetro del disco- diámetro del agujero r = 0.35- 0.03 r = 0.32 m Reemplazando en a 0.15= 0.32 (ө) ө = 0.48 rad Aproximadamente 28° grados sexagesimales, buscamos el ángulo cercano que nos dé una división exacta de 360 °. El ángulo será 30° Ajustando los cálculos 0.15= r (π/6) r = 0.2866 m El bosquejo quedaría de la siguiente manera

Calculamos el torque requerido para hacer girar el disco de canguilones cuyo diámetro es de 255 mm con un espesor de 3 mm en acero ASTM A-36 galvanizado. En el diagrama 3.2 y 3.3 observamos las fuerzas que actúan sobre este, en donde T es el torque necesario para mover el disco, F1 y F3 son las fuerzas producidas por el coeficiente de fricción acero- acero, la fuerza F2 es producida por la fricción entre acero-caucho.

Figura. 3.2 Diagrama de fuerzas

La fuerza F es la producida por el apriete del perno 3/8 galvanizado entre la base y el disco de canguilones, la cual calculamos a continuación:

F=

T μD

……………………………………………. Ecu. 3.3

Donde:  F= fuerza producida por el apriete del perno [N]  T= Par de apriete [N.m] Anexo A-5  μ= Coeficiente de fricción en la rosca  D = diámetro del perno Tabla 2 Coeficiente de fricción en roscas

Fuente: Autodesk Wiki help (s.f.) coeficiente de fricción roscas disponible en URL: http://wikihelp.autodesk.com/Inventor/esp/2013/Help/1309-Autodesk1309/1993Manual_d1993/1994-Juntas1994/2062-Juntas_d2062/2089-Generado2089/2090-F %C3%B3rmulas2090/2094-Coeficie2094

F=

40 =22.2 N 0.18∗10

N=F

El módulo de la fuerza normal es igual al módulo de la fuerza producida por el apriete, ya que el apriete es la única fuerza que está actuando en dirección hacia la superficie donde se localiza el objeto y no hay otros factores que disminuyan la fuerza que el apriete ejerce sobre esa misma superficie.

Figura. 3.3 Diagrama de momentos Calculamos F1, F2, F3. �=���………………………………………………. Ecu. 3.4 Donde:  F = fuerza  N = normal (22.2 N) Ecu. 3.3  μs = coeficiente de rozamiento estático Ver Anexo A-3  F1 = F3 ya que es acero sobre acero  F1 = F3 = 0.54 x 22.2 = 11,9 Newton  F2= 0.9 x 22.2 = 19.98 Newton Procedemos a calcular el par de fuerza en el disco de canguilones.

M = F x d……………………………………………………….. Ecu. 3.5 Donde:  M = momento de una fuerza o par de una fuerza  F = fuerza  d = distancia en metros Σ��=0…………………………………………….. Ecu. 3.6 �=�1∗�1+�2∗�2+�3∗�3 �= (11.9 � 0.043)+ (19.98 � 0.1)+ (11.9 � 0.114) �=3.86 �� Se calcula la velocidad angular en la rueda compactadora de la sembradora de maíz la cual tiene un diámetro de 0.4 m (ver Anexo B-7) sabiendo que la velocidad máxima de arrastre del tractor 1.11 m/s ω=

V R

……………………………………………………………. Ecu. 3.7

Donde:  � = velocidad angular [rad/s]  V = velocidad [m/s]  R = Radio [m] �=1.11/0.4=2.8 ���/��� Se calcula las rpm de la rueda compactadora

�=

60 ω 2 π ………………………………………………… Ecu. 3.8

Donde:  n = rpm  � = velocidad angular �=60∗2.8/2�=26.7 ��� Calculamos la velocidad angular en el disco de alveolos teniendo en cuenta que en dos vueltas de la rueda compactadora, el disco de alveolos da una vuelta, por lo tanto la velocidad angular en la rueda se divide para dos obteniendo en el disco del canguilon �=1.4 rad/s �=�∙� Donde:  � = velocidad angular [rad/s]  V = velocidad [m/s]  R = Radio [m] �=1.4 ∗0.255=0.36�/�=13.35 ��� A continuación calcularemos la potencia que necesita el disco de cangilones para girar en su propio eje. Como se trata de un movimiento rotativo emplearemos la fórmula: �=�∙�………………………………………………. Ecu. 3.9 Donde:  P = potencia [Watt]  M = momento de una fuerza [Nm]  � = velocidad angular [rad/s] P = 3.86 x 1.4 P = 5.41 watt

P = 0.20 hp Tabla 3.2Resumen de resultados

RPM V �

RUEDA

DISCO

DE

COMPACTADORA 26.7 1.11 m/s 2.8 rad/s

CANGUILONES 13.35 0.36 m/s 1.4 rad/s

10.7 DISEÑO DE LA TRASMISIÓN. El proceso de diseño de una trasmisión por cadena nos puede entregar como resultado múltiples opciones donde varía el paso de la cadena, el número de hileras, las dimensiones del mecanismo y algunas variables propias del diseño.  Al optar la trasmisión por cadena obtenemos:  Es compacta y no requiere tensión inicial como en el caso de las correas.  Si está bien diseñada es mucho más duradera que las correas.  Permite trabajar con menores distancias entre centros de poleas, con la consiguiente ventaja económica.  Ante una rotura de uno o varios eslabones es de fácil arreglo.  Son poco sensibles al medio en que trabajan. A continuación diseñaremos una trasmisión por cadena para dar el movimiento al disco de cangilones encargado de distribuir la semilla, este movimiento tomara de la rueda compactadora la cual es arrastrada por un tractor a diésel a velocidad constante máxima de 1.11 m/s. 10.7.1 PARÁMETROS PARA EL DISEÑO

Tabla 3.3 Parámetros de diseño

Velocidad de entrada 26.7 rpm Velocidad de salida 13.35 rpm Arrastrado por un tractor a Carga ligera diésel Potencia necesaria

0.2 Hp

Calcularemos la potencia de diseño

Fuente: Mott, R. L. (2006). Diseño de elementos de máquinas (4a ed.). Pág. 289 ��=�∙��………………………………. Ecu. 3.10 Donde:  Pd = potencia de diseño  P = potencia  FS = factor de servicio ��=0.4�1.2=0.48�� Calcularemos la relación de trasmisión �=��������/�������………………………. Ecu. 3.11

�= 26.7/13.35=2 Calculando la tabla correspondiente a la capacidad de potencia (Anexo A-2) para seleccionar el paso de la cadena. Para una sola hilera, la cadena número 40, con p = ½ pulgada parece ser la más adecuada con una Catarina de 19 dientes, la capacidad es de 0.24 hp. A esta velocidad se requiere lubricación tipo A (manual o por goteo)

Calculamos la cantidad necesaria de dientes en la rueda grande TABLA DE SELECCION �2=�1∙�………………………. Ecu. 3.12 Donde:  N2 = Catarina  N1= piñón  i = relación de trasmisión �2=19∗2=38 ������� Calculamos la velocidad de salida esperada �2=�1 (�1⁄�2)=26.7 (19⁄38)=13.35………………………. Ecu. 3.13 Calculamos los diámetros de paso de las catarinas �=�⁄sin (180°�) ………………………. Ecu. 3.14 �1=0.5 ����⁄sin (180°⁄19)=3 ���� �2=0.5 ����⁄sin (180°⁄38)=6 ����

Especificamos la distancia entre centros nominal. Como norma general se admite, salvo que se coloquen tensores o guías para que la catenaria no sea excesiva, que la máxima distancia entre centros de piñones es de 80 pasos, siendo aconsejable en el caso de transmisiones muy largas montar varios árboles en serie. Se usara un intervalo recomendado 60 pasos Calculamos la longitud necesaria en pasos

2

L=2 C+

N 2−N 1 ( N 2−N 1) + 2 4 Cπ 2

L=2∗60+

…………………………. Ecu. 3.15

2 38−19 ( 38−19 ) + =148.5 pies 2 4∗60∗π 2

Especificamos un número par de pasos y calculamos la distancia teórica entre centros. Se usara 148 pasos, un número par.

´ L−

√

2

N 2−N 1 N 2−N 1 2 8∗(N 2−N 1) + (L− )− 2 2 4 π2 1 C= ¿ 4

148−

√

2

38−19 38−19 2 8∗(38−19) + ( L− )− 2 2 4 π2 1 C= ¿ 4

C= 60 pasos= (60) (0.5)= 30 pulgadas

………………. Ecu. 3.16

Calculamos el ángulo de contacto de la cadena en cada Catarina. Se debe tener en cuenta que el ángulo mínimo debe ser de 120 grados. Para la Catarina pequeña −1 �1=180°−2 sin [(�2−�1) ⁄2�]………………………. Ecu. 3.17

−1 �1=180°−2 sin [(6−3) ⁄2 (29.84)]

�1=174° >120° ���������

Para la Catarina grande −1 �2=180°+2 sin [(�2−�1) ⁄2�]………………………. Ecu. 3.17

−1 �2=180°+2 sin [(6−3) ⁄2 (29.84)]

�2=185° >120° ���������

Tabla 3.5 Resumen de diseño

Paso

Cadena número 40, 0.5 pulgada de

paso Longitud 148 pasos = 148(05)= 74 pulgada Distancia entre centros C= 29.84 pulgadas Catarinas Hilera simple, número 40, ½ pulgada Pequeña 19 dientes, D=3 pulgadas Grande 38 dientes, D 6 pulgadas

10.8 Diseño del eje para la rueda DATOS: POTENCIAS PA= 0.24 hp PC= 0.24hp neje = 26.4rpm

Diámetros DA= 3pulg DC = 15.75pulg

SOLUCIÓN: PARA DETERMINAR LOS DIÁMETROS DEL EJE. Hallando los torques T =

63000 (P) n

TA ¿

63000 (0.24) = 566.29lb-pulg 26.4

TC ¿

63000 (0.24) = 566.29lb-pulg 26.4

Diagrama de fuerzas

Hallando la fuerzas en la polea. Considerando la siguiente tabla. Coeficientes deslizamiento

de

rozamiento para

materiales: Superficies en contacto Goma (neumático) sobre terreno firme Correa de cuero

por

diferentes f 0,4-0,6

(seca)

sobre metal Madera sobre metal Madera sobre madera Corcho sobre metal Metal sobre metal Acero sobre acero Teflón sobre teflón Acero sobre hielo (patines) Hielo sobre hielo Articulaciones sinoviales en

0,56 0,3-0,5 0,2-0,5 0,25 0,15-0,2 0,18 0,04 0,03 0,028

humanos

0,003

2TB T 2 ¿ D (e f π −1) = 496.55 lb B fπ T 1 ¿ e T 2 = 874.07lb

 hallando FA F A =1370.62 lb F Az = F B sen 45º = 969.17 lb

F Ay = F B cos 45 º = 969,17 lb

Hallando las fuerzas en el engrane recto en C.

F tC

¿

2TC DC = 71.91lb

Hallando las reacciones en A Y E.

DIAGRAMA X, Y DE LAS CORTANTES

∑ M B =0=0.59 ( 969.17 )−5.12 Dz Dy = 111.68 lb

∑ V Y =0=By−969.17−111.68 By = 1080.85 lb

Z DE LAS CORTANTES

∑ M B =0=969.17 ( 0.59 ) +71.91 (2.56 )−Dz(5.12) Dz = 147.64 lb

∑ V Y =0=Bz−969.17+71.91−147.64 Bz = 1044.9 lb

Diagramas De la cortante y momentos en los ejes X e Y

De la cortante y momentos en los ejes X e Z

Hallando los momentos resultantes en los puntos B, C y D M =√ ( Mx ) 2+(My)2

MA = 0 MB =

√ (571.8 ) 2+(571.81) 2

MC =

√ ( 285.9 ) 2+(377.96)2=¿

= 808.65lb-pulg 473.71lb-pulg

MD = 0

Selección del material según el AISI/SAE según tablas PROPIEDADES MECÁNICASAISI/SAE: 1020: acero S ut =469 MPa ¿ 68 KPSI S Y =393 MPa ¿ 57 KPSI Calculo del límite de resistencia a la fatiga

S e , según el capítulo 6.6 de Norton.

S e ´ =0,5 S ut para Sut