DISEÑO DISEÑO DE BANDA TRANSPORTADORA
NESTOR CARRILLO CAMACHO CA MACHO WILBER FERNANDO MARTINEZ MARTINEZ ZAMBRANO ZAMBRA NO GRUPO: GRUPO: E-111
UNIDADES TECNOLOGICAS TECNOLOGICAS DE SANTANDER S ANTANDER ELECTROMECANICA 2016
DISEÑO DISEÑO DE BANDA TRANSPORTADORA
NESTOR CARRILLO CAMACHO CA MACHO WILBER FERNANDO MARTINEZ MARTINEZ ZAMBRA NO
GRUPO: GRUPO: E-111 DOCENTE: DINA MARCELA PINZON
UNIDADES TECNOLOGICAS TECNOLOGICAS DE SANTANDER S ANTANDER ELECTROMECANICA 2016
OBJETIVOS GENERALES
Diseñar y modelar una banda transportadora para el equipaje de pasajeros de un avión comercial. Utilizar todas las herramientas de diseño aprendidas durante el transcurso de la materia.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Diseñar y modelar las partes y los mecanismos en solidword de una banda transportadora para un avión comercial. La utilización de tablas para establecer el correcto diseño del mecanismo
INTRODUCCION
Las bandas y rodillos transportadores son elementos auxiliares de las instalaciones cuya misión es la de recibir un producto de forma más o menos continua y conducirlo a otro punto. Son aparatos que funcionan solos, intercalados en las líneas de proceso y que no requieren generalmente ningún operario que manipule directamente sobre ellos de forma continuada. Se han inventado muchas formas para el transporte de materiales, materias primas, minerales y diversos productos, pero una de las más eficientes es el transporte por medio de bandas y rodillos transportadores, ya que estos elementos son de una gran sencillez de funcionamiento y una vez instalados en condiciones normales suelen dar pocos problemas mecánicos y de mantenimiento. Las cintas transportadoras se usan como componentes en la distribución y almacenaje automatizados. Combinados con equipos informatizados de manejo de palés, permiten una distribución minorista, mayorista y manufacturera más eficiente, permitiendo ahorrar mano de obra y transportar rápidamente grandes volúmenes en los procesos, lo que ahorra costes a las empresas que envía o reciben grandes cantidades, reduciendo además el espacio de almacenaje necesario.
MARCO TEORICO COMPONENTES DE UNA CINTA TRANSPORTADORA
Bandas Transportadoras. A.1. Defin ic ió n y Funciones.
La función principal de la banda es soportar directamente el material a transportar y desplazarlo desde el punto de carga hasta el de descarga, razón por la cual se la puede considerar el componente principal de las cintas transportadoras; también en el aspecto económico es, en general, el componente de mayor precio. Se sabe que conforme aumenta la longitud, también crece el costo de la banda respecto del total.
Cintas de Aramida Con Telas De Cordones A.2. Tipo s p ri nc ip ales.
Pueden llevarse a cabo las siguientes clasificaciones de las bandas: - Según el tipo de tejido: De algodón. De tejidos sintéticos. De cables de acero. - Según la disposición del tejido:
De varias telas o capas. De tejido sólido. - Según el aspecto de la superficie portante de la carga: Lisas (aspecto más corriente). Rugosas. Con nervios, tacos o bordes laterales vulcanizados. A.3. Constitución de la banda
La Banda al cumplir la función de transportar, está sometida a la acción de las siguientes influencias. De las fuerzas longitudinales, que producen alargamientos Del peso del material entre las ternas de rodillos portantes, que producen flexiones locales, tanto en el sentido longitudinal como en el transversal, y ello a consecuencia de la adaptación de la banda a la terna de rodillos. De los impactos del material sobre la cara superior de la banda, que producen erosiones sobre la misma. Para soportar adecuadamente las influencias anteriores, la banda está formada por dos componentes básicos: El tejido o Carcasa, que transmite los esfuerzos. Los recubrimientos, que soportan los impactos y erosiones. El tejido, como es bien sabido, consta de la urdimbre o hilos longitudinales, y de la trama o hilos transversales; las posiciones relativas de urdimbre y trama. La urdimbre, que soporta los esfuerzos de tracción longitudinales, es en general bastante más resistente que la trama, la cual solo soporta esfuerzos transversales secundarios, derivados de la adaptación a la forma de artesa y de los producidos por los impactos. La rigidez transversal de la trama, no debe ser excesiva, con el fin de que la banda pueda adaptarse bien a la artesa formada por la terna de rodillos Los recubrimientos o partes externas están formados por elastómeros (caucho natural), plastómeros (PVC), u otros materiales. 1. Tejido o Carcasa. Los tejidos empleados en la actualidad, son los siguientes: Tabla Tejidos de las bandas y su designación abreviada
Nombre Común Designación Abreviada Algodón
B
Rayón
Z
Poliéster
E
Poliamida
P
Cables De Acero St
2. Recubrimientos
Los recubrimientos de goma sirven para unir los elementos constitutivos de la carcasa y constan de dos partes, la superior y la inferior. El espesor del recubrimiento de la carcasa está en función del tipo de aplicación de la banda y de la anchura de esta. Como se ha dicho, la goma es el elemento básico de los recubrimientos; tomando en consideración las propiedades mecánicas de resistencia, alargamiento y abrasión, las Normas DIN 22102 y 22131, han establecido las categorías W, X, Y, Z, las cuales se indican en la Tabla 4. Tabla 4. Propiedades de los recubrimi entos W, X, Y y Z
Calidad de los recubrimientos
W
X
Y
Z
Resistencia a la tracción longitudinal (N/mm2) 18
25
20
15
Alargamiento de rotura longitudinal (%)
400
450
400
350
Abrasión mm3
90
120
150
250
Cintas Con Recubrimiento Especial. B. Rodillos y Soportes. B.1. Generalidades De Los Rodillos.
Los rodillos son uno de los componentes principales de una cinta transportadora, y de su calidad depende en gran medida el buen funcionamiento de la misma. Si el giro de los mismos no es bueno, además de aumentar la fricción y por tanto el consumo de energía, también se producen desgastes de recubrimientos de la banda, con la consiguiente reducción de la vida de la misma. La separación entre rodillos se establece en función de la anchura de la banda y de la densidad del material transportado.
B.2. Funciones De Los Rodillos
Las funciones a cumplir son principalmente tres: 1. Soportar la banda y el material a transportar por la misma en el ramal superior, y soportar la banda en el ramal inferior; los rodillos del ramal superior situados en la zona de carga, deben soportar además el impacto producido por la caída del material. 2. Contribuir al centrado de la banda, por razones diversas la banda está sometida a diferentes fuerzas que tienden a decentarla de su posición recta ideal. El centrado de la misma se logra en parte mediante la adecuada disposición de los rodillos, tanto portantes como de retorno. 3. Ayudar a la limpieza de la banda, aunque la banda es limpiada por los rascadores, cuando el material es pegajoso pueden quedar adheridos restos del mismo, que al entrar en contacto con los rodillos inferiores pueden originar desvíos de la misma; para facilitar el desprendimiento de este material se emplean rodillos con discos de goma (rodillos autolimpiadores).
Principales funciones de los rodillos. B.3. Tipos De Rodillos
Los más utilizados son: Rodillos de Alineación, sirven para alinear la banda dentro de la propia instalación. Rodillos de Impacto; recubiertos de discos de goma para absorber los golpes provocados por la caída de bloques en las tolvas de recepción. Rodillos de Retorno; los cuales están formados con discos de goma.
Rodillo cilíndrico; con la superficie exterior lisa, tal como la obtenida mediante el empleo de tubos de acero; es el más empleado. Rodillo cilíndrico con aros de goma; son adecuados para soportar los fuertes impactos del material en las zonas de carga, mientras que, si se montan en los rodillos de retorno, deben ser adecuados para facilitar la limpieza de la banda.
Rodillos de Impacto
Rodillo de reenvió
Rodillos Especiales
C. Tambores. C.1. Definición.
Los tambores están constituidos por un eje de acero, siendo el material del envolvente acero suave y los discos, ya sea de acero suave o acero moldeado. La determinación de los diámetros del tambor depende del tipo de banda empleado, el espesor de las bandas o el diámetro del cable de acero, según sea el caso; a su vez estos espesores o diámetros dependen de la tensión máxima en la banda. Por lo tanto, el diámetro exterior depende de la tensión en la banda. C.2. Princ ipales Compo nentes.
Envolvente cilíndrica y discos laterales, formando un solo cuerpo. Eje. Elementos de Unión. Recubrimientos.
Componentes de un Tambor C.3. Tipos De Tambores y Funciones Que Realizan.
a. Desde el punto de vista de las funciones a desempeñar, haremos dos grandes grupos: Tambores MOTRICES, que transmiten la fuerza tangencial a la banda Tambores NO MOTRICES, los cuales realizan la función de cambio de trayectoria de la banda y las cuales pueden dividirse en ( Reenvió ,Tensores ,Desvió ,Presión) b. Dependiendo de la magnitud de la tensión Tambores Tipo A: Tambores motrices de alta tensión de la banda, con ángulo abrazado mayor de 30° (tambores motrices).
Tambores Tipo B: Tambores en zona de baja tensión con ángulo abrazado mayor de 30° (tambores de cola). Tambores Tipo C: Tambores con ángulo abrazado menor de 30° (tambores de desvió).
Tambor de Reenvió.
Tambor de Tracción. D. Tensores De Banda. D.1. Funciones Princip ales.
Los Dispositivos de tensado cumplen las siguientes funciones: Lograr el adecuado contacto entre la banda y el tambor motriz. Evitar derrames de material en las proximidades de los puntos de carga, motivados por falta de tensión en la banda. Compensar las variaciones de longitud producidas en la banda, estas variaciones son debidas a cambios de tensión en la banda.
Mantener la tensión adecuada en el ramal de retorno durante el arranque. .
Dispositivos de Tensado D.2. Tipos De Tensores.
Se clasifican Por su forma constructiva: De lazo sencillo De lazo múltiple Por la forma de aplicar la fuerza tensora: Automática Fija
Por el equipo mecánico que aplica la fuerza: Gravedad Husillo Cabrestante manual fijo Cabrestante eléctrico fijo Cabrestante eléctrico automático Por la situación del equipo de tensado: En cabeza En cola
No todas las posibilidades de combinación entre los aspectos o formas anteriores se presentan en la práctica; los más utilizados son el tensor Automático y Fijo.
E. Bastid ores. E.1. Generalidades y Funcio nes.
Los bastidores son estructuras metálicas que constituyen el soporte de la banda transportadora y demás elementos de la instalación entre el punto de alimentación y el de descarga del material. Se compone de los rodillos, ramales superiores e inferior y de la propia estructura soporte. Los bastidores son el componente más sencillo de las cintas, y su función es soportar las cargas del material, banda, rodillos y las posibles cubiertas de protección contra el viento. PROYECTO
La banda para su estudio se tomó en cuenta un avión comercial ERJ145 mostrado en la Figura, con una capacidad máxima de 50 personas y que como regla solamente pueden llevar 1 maleta por persona.
Avión comercial ERJ145 El peso de la maleta no debe exceder los 25kg (50lb) y una longitud máxima de 1.58m (62 pulgadas) tomando esta medida sumando largo+ancho+alto. Los cálculos se efectúan en base al producto más crítico, es decir, el de mayor peso, definido por lo permitido en la aerolínea. Determinar Velocidad del Transportador. Como datos iníciales tenemos que 50 maletas x Banda x 10 min
50 maletas = 5 maletas 10 min min metros 5 maletas x 1. 5 8metros=7. 9 min min m =33.69 pies 7.9 metros + 30%(mas eficiencia) =10. 2 7 min min min ∴ Velocidad necesaria= 34 FPM DETERMINAR CAPACIDAD DE CARGA
25 Kilogramos maleta x 2 = 50kilogramos en 1.58 m 1 metro x 2.2 lb =21.22 lb/pie ∴31.64 kilogramos x metro 3.28 pie 1 kg Capacidad =
22 lb/pie CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR
Para el cálculo de la unidad motriz del transportador (potencia necesaria para mover la carga y el cálculo del motor reductor), tomando en cuenta el coeficiente de fricción dado por el tipo de banda a utilizar y tipo de transportador a utilizar obtenido en la Tabla 2.
Tabla 2. Características de band as comerciales
Mediante los dos datos de la tabla anterior se obtiene las características de la banda necesaria para este proyecto, las características de la banda son: FEBOR 15 NF PVC color negro 01 Ancho de 3000 mm Peso 2,6kg/m2 El coeficiente de fricción es de 0.4 Para determinar la potencia del motor necesaria se utiliza la siguiente ecuación:
)(f )(s) HP = (W+w 33000
Donde: W = peso de carga (lb) w = peso de banda (lb) f = coeficiente de fricción s = velocidad (FPM)
La potencia para el retorno de la banda se considera despreciable, por lo tanto, tenemos:
22 ⁄(39.37 ) = 866.14
2.6 ⁄ (0.9 ) =2.34 ⁄ =1.57 ⁄ (39.37 ) = 61.81 81 lb)(0.4)(34 FPM) HP = (866.14 lb+61.33000 HP = 0.38 HP (1.5 factor de servicio) ideal=0.5736 ≈0.75 CALCULO DEL MOTOR REDUCTOR
La relación de reducción necesaria la obtenemos respecto a la Figura 1.11.
= 2 12
⁄ 1233. 6 9 12 ∴ = 2 = 2(0.333 ) = 193.22 DIÁMETRO DE LA CATARINA ⁄ 33. 6 9 = = 193.22 =0.55 0.66´´ RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
= 1800 =9.3 = 193.22 FLECHA
El eje tiene las siguientes características: Con lo que se estima en el siguiente diagrama de cargas
El torque ejercido por la Catarina ( T ) se calcula mediante la siguiente formula, en la que se hace uso de la potencia del motor ( P ) y la velocidad ( rpm ) requerida por la banda transportadora ( n ).
= 63000 () = 63000 () (0.75) = 63000 193.22 = 244.53 .
Este torque aplicaría cuando el motor se encuentra en el mismo ángulo que el motor, pero el motor se encuentra ubicado de la siguiente manera:
Y esta posición modifica el torque que la transmisión aplica sobre el eje, con lo cual se hace uso de la siguiente ecuación:
= = (244.53 .)20 = 229.8 . Ahora tomando en cuenta la carga máxima que soporta este eje es de 866.14 lb la distribución de la carga queda de la siguiente manera:
Usando la siguiente formula se obtiene el momento de flexión máximo para la flecha (eje):
= 2 43) =32.48 = (1.833 .)(35. 2 Tomando en cuenta que el material utilizado es un acero ASTM-A501, el cual tiene un límite de fluencia (Sy) de 36 Ksi y su esfuerzo ultimo (Sut) de 58 Ksi. Con estos datos es posible calcular el diámetro del eje, por el método de cargas estáticas mediante la siguiente ecuación.
⁄ 32 . = ( +)⁄ Par a el diseño de este engrane se considera como factor de seguridad “n” un valor de 2.
⁄ 32 2 = [36000 (32.48 . +229.8 . ) ⁄] = 0.74
En producto comercial tenemos un eje cuyo diámetro es de ¾ de pulgada CALCULO DEL CIRCULO DE MORH d= r= A= I= J=
0.74 0.37 0.43008403 0.01471963 0.02943925 0 σx = 23.0376097 τxy = 6146.63033 σy = σpromedio 3073.31516 =
R= σmax = σmin = θp = θs =
3073.40151 6146.71667 -0.0863439 0.21474093 44.7852591
CALCULO DE COJINETES
Mediante el diámetro del eje calculado se busca en la página de SKF un rodamiento para un diámetro de 0.75 in, como resultado se tiene.
La transmisión ejerce la torsión en dos ejes, el primero el eje de xy y el segundo en el eje xz, por lo que hay que calcular un diagrama de cortantes contemplando estos dos esfuerzos. CALCULO PARA EL PLANO XY
∑=0 =13.94 =230.58 CALCULO PARA EL PLANO XZ
∑=0 =12.29 =217.54
CONCLUSIONES
Establecimos la importancia de escoger un buen material de fabricación de acuerdo a las necesidades de uso. El buen conocimiento a la hora de conocer las tablas que nos determinan las propiedades de los materiales de diseño son de gran importancia para la fabricación de los mismos.
BIBLIOGRAFIA
Diseño en ingeniería mecánica shigley 8 edición.
Libro mecánica materiales BEER, jhonston, quinta edición.
Libro mecánica de materiales RC HIBBELER, sexta edición.
