D ISEÑO D E E LE VA DO R DE CA R GA 1. Condiciones de trabajo. Elevador de carga apto para transporte de productos contenidos en cestillos •
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Carga máxima de 800 Kg. Elevación de 9.5 mts. Ciclos máximos 200 diarios. Velocidad de 0.4 mtsseg. !celeración de 0.5 mts.seg2. " #0.5 mts.seg2.
$ara determinar velocidad " aceleración se tuvo en cuenta %ue el tiempo de despla&amiento de la ca'ina de un nivel a otro no (uera superior a )0 segundos.
2. TIPO DE MAQUINA. En la selección del sistema de tracción se escogió ca'les " polea de ad*erencia+ con do'le etapa de reducción por cadenas " pi,ones- de'ido a la 'aa velocidad de despla&amiento de la ca'ina.
3. CUARTO DE MAQUINAS. $ara la u'icación del cuarto de má%uinas se escogió la parte superior de la estructura por (acilidad en la construcción- en el montae- 'aos costos " por (alta de espacio en la edi(icación para u'icarlo en otro lugar.
4. ESTRUCTURA DEL ELEVADOR. /a estructura metálica esti'a1 %ue soporta la ma%uinaria del elevador- tiene como opciones principales de anclae- columnas en concreto- en la (igura ) se puede o'servar la (orm a de la estructura en la cual se mo nt ar án lo s componentes mecánicos del elevador- a continuación se detalles de los materiales seleccionados.
nom'ran algunos
$laca de Concreto !rmado
Fi!ra 1"
3 !nclae en placa de C! de e 0.25m x 9.5 m de alto Esti'a •
!ngulo /ac 67x 2 7 !#: •
$er(il ;$E )00
!# :
!ngulo /ac )47x 2 87 !#9:
Ca'ina •
$er(il ;$E )00 !#:
•
$er(il >$? )00 !:
•
/amina estriada 2.5 mm en tec*o " .9 mm en piso
Contrapeso •
$er(il >$? )00 !:
#. CABINA 5.) $eso de cabina % contra&eso. $or construcción el peso de la ca'ina se asume Wc = 400 Kg de manera %ue la (uer&a estática de (ricción en la polea de tracción es 4000 ?. Ver (igura 2
Wc = 4000 N
El peso del contrapeso Wcp de'e ser igual al 50@ de la carga más el peso de la ca'ina.
Wcp = Wc + 0.5* 8000 N. Wcp = 8000N. Fi!ra 2" 'ensi(n de cab)es
Ca'inaconcarga
Ca'ina desocupada
#.2 Dimensiones de la cabina. /as dimensiones de la ca'ina están estipuladas por las ?ormas de Aeguridad para la Construcción e ;nstalación de !scensores " Bontacargas Elctricosesta'lecidos por la Comisión ;nternacional para la Deglamentación de !scensores " montacargas C;D!1 con la Cola'oración de la (icina ;nternacional del Fra'ao.
En la super(icie de la ca'ina se tuvo en cuenta las dimensiones de las esti'as metálicas.
Fi!ra 3" Di*ensiones de+initi,as de )a cabina
#.3 Acceso a la cabina El ingreso al elevador se *ará a travs de una puerta giratoria- %ue se a'rirán Gnicamente en el momento de la carga o descarga de la ca'ina " se cerraran antes de accionarse el pulsador de elevación o de descenso.
-. SELECCIÓN DE CABLES. :.) 'i&o de cab)e Cuando se aumenta la resistencia a la (atiga seleccionando un ca'le con más alam'res- el ca'le va a tener menos resistencia a la a'rasión de'ido al menor tama,o de los alam'res exteriores.
/a elección del alma del ca'le tendrá un e(ecto en el desempe,o del ca'le de acero en operación- se o'tiene una ma"or (lexi'ilidad con alma de (i'ra respecto a una de acero. El tipo de ca'le seleccionado es un : x )9 con alma de (i'ra textil. :.2 Ca)c!)o de) di*etro de )os cab)es /a (uer&a total %ue actGa en el ca'le es
Ft = Fw+Fr+Fa Donde Fw = Peso muerto que soporta, N Fr = Peso del cable, N Fa = Fuera de la acelerac!"n, N #a acelerac!"n de la cab!na es 0.5 mts.seg2 " la gravedad $.8 mts.seg2 #a masa de la cab!na car%ada es &'00 (% /a posición más cr=tica para los ca'les es el ascenso de la ca'ina a plena carga.
Fw = &'00(%.* $.8 = &&)0 N. nclu!da la cab!na. Fr = &8 Nmts * 8 mts *- cables = 4-' N Fa 0.5 *&'00 00 N. Ft = &')$' N = '8)5 #b El es(uer&o de tensión es
t = Ft/m*Nc = 48' Ps! donde σ
/m = 1rea de la secc!"n trans2ersal del cable. = 0.-0) pl%' para cables de 583 Nc = Numero de cables
$ara aumentar la con(ia'ilidad del sistema se seleccionan ca'les
El (actor de seguridad es
ns σ
= t
σ
perm
ns debe ser ≥ σ
&' perm = 8' * &0 -
Ps! ns = 17.5
El diámetro de los cables seleccionados es 5/8”
/. DIMETRO DE LA POLEA DE AD!ERENCIA Existe una relación estandari&ada recomendada por los (a'ricantes de ca'les %ue relaciona la curvatura permisi'le de un ca'le en relación con su propio diámetro. El tama,o m=nimo %ue de'erá tener la polea para optimi&ar la prestación del ca'le de'e ser
'ab)a 01"
"i#$%a &' Di(me)%os e*$i+alen)es de ,oleas
Dp
35
5 / 8"
21 .875 "
55 .56
cm
El diámetro de la polea seleccionado es 5: cm.
. DISE-O DE POLEAS 8.) $o)ea de tracci(n /a super(icie exterior de la polea se ma%uinara con tres surcos en v de 0 0 cada uno- con espaciamiento de )7 para no exceder los )0 cent=metros en el espesor de la polea. /a masa de la polea es aproximadamente )20 Kg.
Fi!ra #" $o)ea de tracci(n
$resi(n de a&)asta*iento El ca'le (rota la polea causando un desgaste en am'os componentes. /a cantidad de desgaste depende de la presión so're el ca'le en el surco de la polea. p 2 P1 3dD
$) )8240 ? Higura :1
p=
2 1824 N 3! .158 .56 ∗
∗
"415"Pa
22 Psi
'ab)a 02" $resiones de a&)asta*iento &ara ,arios *ateria)es de &o)eas % ti&os de c ab )es Ma)e%ial a
b
.ood cas)
Cas) I%on
Cas) s)ee l
c
C/illed i%on
d
Man#anese e s)ee l
A l l o 0 a bl e be, a% %e i sn s #$%peall1 1, s i
Ro,e Re#$la% La2 7#6
15
3
55
65
147
1" #6
25
48
"
11
24
37 #6
3
585
175
1325
3
1" #8
35
68
126
155
35
Lan# La2 6#7 1" #6 6 # 37
165 275
35 55
33
6 1
66
715 121 1 18
165 275 1 4 5
33
F!ente" IamrocJ- aco'son !nd Ac*mid. Lise,o de ma%uinas. Bc
C)c!)o de) *o*ento % ,e)ocidad de )a &o)ea *otri /a condición cr=tica a anali&ar es la aceleración de la ca'ina ascendiendo con carga máxima.
= 800 (%. ar%a nom!nal + '56 de sobre car%a = &000(% Wc = 400(%. Peso de la cab!na F& = Fuera de r!cc!"n se asume el 46 de la uera del ramal representado en la !%ura 7#a e!c!enc!a de este s!stema de tracc!"n es de $ 6 apro!madamente9. % = $.8 ms '. a = 0.5 m s'. :& = 7 + Wc9* 7a+%9 * &.04 = &4$$0 N.
Fi!ra -" Cara de &o)eas
10 75
5°
T2 T2
°
10
75
P2 5°
° O
T1
T1
560
P1
ff1
a
Q+ Wc
ff2
Wcp
Wcp = masa contrapeso 800 (%. F' = Fuera de r!cc!"n se asume el 46 de la uera del ramal. :' = Wcp* 7a;%9*0.$ = )''0 N. P& = &8'40 por teorema de coseno El Bomento en el ee motri& es
< = 7:&;:'9*r r = l rad!o de la polea de tracc!"n = 0.'8 mts. < = )))0 N * 0.'8mts. = '&)5 Nm. Bomento de inercia de la polea motri&
pm = &'*<*>' = ? * &'0(%.* 0.'8mts' = 4.)&(%* mts'
'@
r = 0.'8 mts @
Npm = &.)8 radse%'
. ETAPAS DE REDUCCIÓN El tipo de transmisión seleccionado para la reducción es por pi,ones " cadenas de rodillos por su comportamiento con altas cargas- (acilidad de montae " su tolerancia en el alineamiento.
Fi!ra /. 'i&o de red!cci(n se)eccionado
9.) Se)ecci(n de cadena.
/a disponi'ilidad de pi,onear=a do'le cadena numero 80 var=a entre ): " 9 dientes. /a primera etapa la tomamos del ee de la polea motri& a un ee intermedio de reducción. B) 2)84 ?m. O) Liámetro primitivo pi,ón 5 dientes 28.4mm de la ta'la . M1
F1
H) )54)2.8 ?
!
$1
Fi!ra . Di*ensiones de &iones 2
F!ente" $i,ones " cadenas !A! ?orma !mericana1. Tabla 4' Dimensiones de ,i5ones
Paso de
T
N
M2
M3
T1
Cadena
Pa s o 1 "
P A S O 1' '
1 4 ,1
1 5 ,2
4 3 ,4
AS A80
R ODILL O15, 8 8mm
DIAMETRO
DIAMETRO
PRIMITIVO
E"TERIOR A!
d!
1 4 ,6
RODILLO 15,88 mm
BS
DIENT ES
7 2 ,7
16
1 3 0. 2
1 42 .9
90
35
2 8 3. 4
2 97 .5
110
D IA M E T R O C # B O B ! S
D
T
1 05
105
130
140
S
LAR$ O T O T AL C ! D 45 60
F!ente" $i,ones " cadenas !A! ?orma !mericana1.
T 68 70
10 0 10 0
Ae asume (actor de seguridad de 8- por el riesgo %ue implica la rotura " la lu'ricación manual de la cadena.
F = F& * 8 = &'--0'.)5 N l esuero de rotura en (%. #a cadena /sa 80;' es &'-00 (% de la ta'la 4 &-'00(% * $.8 mtss' = &'$-0 N /a cadena seleccionada es la !sa 80#2
'ab)a 4" 5edidas de cadenas D&men s & ones N o m & na( e s
Pa so
D& a m Rod-
O )* a s D& me n s& o n es
An/o In)-
D&amMaPe*no
A()+*a P(a/a
Eseso* P(a/a
C%d&o P mm
D* mm
D
mm
&
mm
T mm
A2 mm
An/o MaPe*no Rem-
Pa*)es Cadena
MaLa*o To)a( Pe*no
S+de T*a.-
Ca*a de Ro)+*a
Peso Ne)o o* Me)*o
2
mm
mm
4
1 1 ,9 1
12 , 7
5 , 94
18 , 0 8
22 , 78
4 8, 8
58
2 10
ASA 802
2 5, 4
1 5 ,8 8
15, 8 8
7 , 92
24 , 1 3
29 , 29
6 2, 7
73, 5
3 60
13 2 0 0
5, 0 9
3 1, 75
1 9 ,0 5
19, 0 5
9 , 53
30 , 1 8
35 , 76
7 6, 5
88, 7
5 20
21 6 0 0
7, 6 8
F!ente" $i,ones " cadenas !A! ?orma !mericana1.
.2 Selecci3n de ,i5ones $rimera etapa de reducción
Fi. Eta&as de red!cci(n
7 6 00
6 m
1 9, 05
Aegunda etapa de reducción.
Me d&a Ma((a
B mm
ASA 602
ASA 100-2
#n&%n
2, 8 4
n-
25
24
24
n-
13
14
14
B- = 4. rpm @ <- = 45.5 Nm@ Potmotor = 4$40.& (w = .' Cp. "i#$%a 67. Se#$nda e)a,a
10. SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Ca)c!)o de cara de roda*ientos de 2 67 /as cargas aplicadas so're los rodamientos generalmente inclu"en el peso de las estructuras %ue *an de ser soportadas por los mismos- el peso de los elementos giratorios- la potencia de transmisión " la carga producida por el (uncionamiento de la ma%uina en las %ue están montados los rodamientos.
Factor de cara
Hr HMPHrc )9:5 ? Londe HM ).4 para elevadores Q(actor de carga7 Hrc Cargas aplicadas so're el rodamiento. )4025 ?
Cara din*ica e8!i,a)ente. P = Fr + EFa
Ha Carga axial constante real 0 R Coe(iciente radial de rodamiento )
$ Cargas dinámicas e%uivalente
S Coe(iciente axial del rodamiento 0
HrCarga radial constante real )9:5? $ )9:5 ?
Re)aci(n d!raci(n % cara /a relación existente entre la duración nominal- la carga 'ásica dinámica " la carga aplicada al rodamiento se expresa con
L
=
() C P
p
Londe / Luración en millones de revoluciones+ C 5T200 ? Carga 'ásica dinámica ta'la 51+ $ )9:5 ? Carga e%uivalente+ p para rodamientos de 'olas. / 24.T millones de revoluciones.
Ca)c!)o de cara de roda*ientos de 27 Factor de cara Hr HMPHrc 2594 ? Londe HM ).4 para elevadores Q(actor de carga7. Hrc Cargas aplicadas so're el rodamiento. )85 ?
Cara din*ica e8!i,a)ente. Ha Carga axial constante real 0
P = Fr + EFa $ Cargas dinámicas e%uivalente HrCarga radial constante real 2594 ?
R Coe(iciente radial de rodamiento ) S Coe(iciente axial del rodamiento 0
$ 2594 ?
Re)aci(n d!raci(n % cara /a relación existente entre la duración nominal- la carga 'ásica dinámica " la carga aplicada al rodamiento se expresa con
L
=
() C P
p
Londe / Luración en millones de revoluciones+ C 4:00 ? Carga 'ásica dinámica ta'la 51+ $ 2594 ? Carga e%uivalente+ p para rodamientos de 'olas.
/ 4T80 millones de revoluciones.
Estas cargas se pueden calcular teóricamente aun%ue es necesario corregir las estimaciones utili&ando datos derivados emp=ricamente. /os rodamientos S!D2)2082( (ueron escogidos por el diámetro interno del rodamiento d- las prestaciones de rpm " capacidad de carga están por encima de las exigencias de la ma%uinaria del elevador.
'ab)a #" So&ortes de &ie
F!ente" Aoporte de pie con rodamientos S- soporte de (undición " prisionero.
Fi.
11 Di*ensiones de so&orte de 2 67
Fi. 12 Di*ensiones de so&orte de 27
11. SELECCI9: DE 5O'OR RED;C'OR Fi!ra 13. 5otorred!ctor con +reno
En la selección de motoreductores para elevadores se de'e determinar el (actor de servicio H'- considerando el total de las *oras de operación por d=as- el nGmero de partidas paradas por *ora " la clasi(icación de la carga%ue puede 'ásicamente ser determinada calculando el (actor aceleración de masas.
C)asi+icaci(n de cara. ;
Carga uni(orme. Hactor de aceleración de masas permisi'le U 0.2.
;;
Carga con c*o%ues moderados. Hactor de aceleración de masas permisi'le U
;;;
Carga de c
%actor
Acele%aci3n de masas
&omentos de inercia del sistema &omento de inercia del motor accionado
El tipo de c*o%ues del elevador son moderados- clasi(icación ;; el nGmero de partidas paradas *ora es )00 " el tiempo de tra'ao 8 *oras. H total = H P H) PH2 H = Factor de ser2!c!o %eneral = &.- !%. &4
Fi. 14 Diara*a de +actor de ser,icio &or trabajo
H) = Factor de ser2!c!o por temperatura amb!ente = &.' se%n !%ura &5
Fi 1#. Diara*a de +actor de ser,icio &or te*&erat!ra
FG' = Factor de ser2!c!o por trabaHo de corto t!empo = & se%n !%ura &
Fi 1-. Diara*a de +actor de ser,icio &or trabajo corto &ara *otorred!ctores Sin+=n.
M FB total
3 ma#
M
3
<- = 45.5 Nm
Bmax Bmotor T0.4 Nm
FG total = &.
B- = 4. rpm = .)5 radse% @ Potmotor = Bmotor * B- = T0.4 Nm * .)5 radse%. Potmotor = 4940.1 Kw = 6.62 Hp.
12. C!EQUEO DE ELEMENTOS )2.)
C
$ara %ue el ca'le tenga una vida larga- la (uer&a de (ricción total Ht de'e ser menor %ue la (uer&a de (atiga permisi'le Ht U H(1W- donde.
L diámetro de la polea 0.5: mts. d diámetro del ca'le 0.0)58 mts.
Iu ):54.T4 Bpa.
Ae cumple la desigualdad
)2.2 C
ionante de cab)es. El momento (lexionante de los alam'res de un ca'le %ue pasa so're una polea es
E módulo de elasticidad del alam're :9000 Bpa. !l igualar am'as ecuaciones se o'tiene
r radio de curvatura al %ue se someterá el ca'le c distancia desde el ee neutro *asta la (i'ra externa del alam're El radio de curvatura al %ue se someterá el ca'le es similar al radio de la polea L2 " c es similar a d2.
El
σ
del ca'le es de 5:0 Bpa. /o %ue signi(ica %ue el ca'le tendrá un
da,o prematuro pero no podemos construir una polea de 2 metros de diámetro- seria antieconómico por (a'ricación " consumo del motor %ue accionara esta polea.
)2.
C
•
$er(il ;$E )00 !#:
•
$er(il >$? )00 !:
•
/amina estriada 2.5 mm en tec*o " .9 mm en piso
'(--&- 'E %0E-* -(-,E*
'(--&- 'E %0E-* +-)E* 22
'(--&- 'E &+&E)+* %,E+E* 33
'(--&- 'E %0E-* +-)E* 339
'(--&- 'E &+&E)+* %,E+E* 339
E-(+)E* %0E- +-)E 11 :,-);-
'E:,--&(E)+* 010203 E) 9
'E:,--&(E)+* 010203 E) 9
'E:,--&(E)+* 010203 E)
'(*E<+ 'E ,+* :E%(,E* (:E 1 -36
'(*E<+ 'E ,+* :E%(,E* 0:) 1 -36
'(*E<+ 'E ,- -()- 'E, E,E>-'+ %>&
El es(uer&o admisi'le es ma"or %ue el es(uer&o eercido- entonces el dise,o de las estructurasper(iles1 de la ca'ina- es acepta'le en la ma"or=a de los elementos anali&ados por lo tanto el dise,oES ACE$'A?LE
