DISEÑO DEL PUENTE GRUA De acuerdo al uso, las grúas se pueden clasifica clasificarr en grúas de servicio permanente permanente y grúas de servicio intermitente o de taller. Para la elección de las velocidades de trabajo, es fact factor or dete determ rmin inant ante e ante ante todo todo,, la expe experi rienc encia ia de las las casas casas fabr fabric ican ante tess en la construcción construcción de grúas semejantes. semejantes. Cuando se ha escogido escogido el tipo de grúa que se va a instalar hay que determinar.
PARAMETROS DE DISEÑO • • • • • • • • • •
Capacidad de carga !ltura de elevación de la carga "u# entre eje de carriles o distancia disponibles entre las paredes de la nave " $ipo de corriente el%ctrica disponible &i el mando es a distancia, de una cabina, o por pulsadores colgados 'elocidad 'elocidad de elevación 'e 'elocidad 'elocidad del carro 'c 'elocidad 'elocidad de traslación de la grúa 't !ltura de elevación de la carga ( "ongitud de despla#amiento del puente "d
FIGURA 8. DIMENSIONES D IMENSIONES NORMALIZADAS
"as velocidades de elevación, traslación del carro y traslación del puente se pueden seleccionar de acuerdo a tablas. )n cada una de las tablas encontramos tres tipos de velocidades de acuerdo al servicio que va prestar como se pueden ver a continuación*
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Velocidades Velocidades lentas &ervicios intermitentes +anipulación delicadas o de precisión Carga muy fuertes Velocidades Velocidades edias &ervicios industriales normales Velocidades Velocidades !"#idas &ervicios de manutención continua ecorrido muy largo
$a!%as de ine!cia& son las que surgen al frenar o embalar la carga -i max / 0max1g23a max34d Donde encontramos que 4d 5.6 según recomendaciones.
$alc'lo est!'ct'!al de la (i%a #'ente "a viga utili#ada en este tipo de grúa es un perfil laminado o armado con doble perfil. Para el c7lculo de las fuer#as que actúan sobre la viga 0eacciones debida a las ruedas2, debemos considerar dos casos*
)n primer lugar considerando las reacciones de las ruedas iguales Cuando las reacciones son desiguales debido a que los mecanismos sobre el carro no est7n uniformemente repartidas.
$eniendo en cuenta el primer caso, la fuer#a sobre cada pareja de ruedas ser7* P 0 / 8o2 1 9 Donde peso a levantar 8o peso del carrito con los mecanismos de elevación y traslación.
FIGURA ). $ARROS DEL PUENTE GRUA !nali#ando el diagrama de momentos por carga móvil, vemos que el momento m7ximo se encuentra a una distancia "16 de cualquiera de las ruedas al centro de la viga, siendo "5 la distancia entre las ruedas del carrito. +5 P
1 9"
Donde " lu# entre apoyos de la viga. )n el segundo caso, las reacciones de cada par de ruedas son diferentes, suponiendo por ejemplo que P9 : P5, el valor del momento m7ximo ocurre debajo de P9 a una distancia del centro de la viga y ser7. + Donde ;o distancia entre la carga y la reacción P9 P5 / P9 / 8o
16"
FIGURA *+. DIAGRAMA DE MOMENTOS
SELE$$I,N DEL PERFIL Con el valor del esfuer#o admisible obtenido en las tablas de los perfiles y con el valor del momento m7ximo determinamos el modulo de rigide#* < +max1
adm
Con el valor de < hallado entramos a las tablas y seleccionamos un perfil cuyo valor de < sea un poco superior a %ste= con el perfil seleccionado obtenemos las dem7s dimensiones como son* < modulo de rigide# momento de inercia alrededor del eje x
xx
P peso unitario del perfil !hora calculamos el momento originado por el peso propio de la viga el cual es* +9P">9 1? &umando los valores de los momentos debido a las cargas y al peso propio obtenemos el valor del momento total.
+total+5 / +9
FIGURA **. $ARGA DISTRI-UIDA (allamos el valor del esfuer#o real debido al momento total y con el modulo de rigide# del perfil seleccionado. +tot 1< Comparamos el valor del esfuer#o real con el valor del esfuer#o admisible y debe cumplir* real •
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@
adm
Diseo a /le0i1n #a!a ca!%a 1(il& según se asumen cargas iguales sobre cada pareja de ruedas o que resulten cargas desiguales. Selecci1n de #e!/il& conocido el momento m7ximo o flector para cargas móviles y adoptando una fatiga por flexión admisible, se selecciona un tipo definido de perfil para la viga principal, sencilla o doble. Diseo a /le0i1n #o! #eso #!o#io& definido un tipo de perfil para la viga principal o viga puente, debemos anexar sus caracterAsticas mas importantes* +odulo de sección +omentos de inercia Brea de la sección adio de giro Peso unitario propio
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$2e3'eo #o! de/le0i1n& comprobada la resistencia por flexión, debe chequearse el comportamiento por deflexión m7xima, la cual ocurre en el centro de la viga. $alc'lo est!'ct'!al de (i%as teste!as& se disean a flexión, como vigas simplemente apoyadas. Velocidad de t!aslaci1n& esta normali#ada velocidad de la carga y la lu# entre apoyos, de acuerdo a la carga E rango de velocidad entre FG a 59H m1min. Para las luces entre apoyos de 5G a IH m y valores de carga E de H, J,5H hasta JH $on. F!eno& locali#ado sobre el acoplamiento el7stico entre el motor y la caja de primera reducción, por ser este eje de menor torque ya que es el m7s r7pido.
F'e!4as a conside!a! en el c"lc'lo del #'ente5%!6a •
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$a!%a #e!anente& es la debida al peso propio, comprendida por la parte estructural, mas los mecanismos ensamblados en ella y sus accesorios. $a!%a accidental o no #e!anente $a!%a (i(a a le(anta! 79: variable según los requerimientos F'e!4a de ine!cia de las #a!tes 1(iles. La ca!%a #o! (iento& cuando el equipo esta expuesto a dichas condiciones.
VIGAS TESTERAS &on las vigas sobre las cuales van montadas las vigas principales con todas sus partes y en las que van instaladas las ruedas para movili#ar el puente. "a separación entre las dos vigas de las testeras, se toma según par7metros de la construcción.
FIGURA *;.FORMA DE UNION DE LA VIGA PRIN$IPAL $ON LA VIGA TESTERA
SELE$$I,N DE VIGAS TESTERAS )l perfil m7s conveniente para las testeras es el perfil C. )xisten dos tipos de testeras* 5. Con dos ruedas que se utili#an para cargas pequeas y moderadas hasta 9G $on y 5F m. de lu#. 9. Con cuatro ruedas para cargas y luces mayores
FIGURA *<. TESTERA DE DOS = $UATRO RUEDAS PARA UNA VIGA SIMPLE )s el c7lculo de viga testera m7s sencilla. Por concepto de carga móvil, llamamos ;o a la distancia mAnima de la rueda y calculamos la fuer#a sobre la testera. -5 9P 05K ;o1" L "51 9"2 ;o distancia limite del carro Por concepto de peso propio* -9 P"19 Donde P peso de la viga por unidad de longitud. )ntonces la fuer#a m7xima sobre la testera ser7* -m7x.-5 / -9 Con esta fuer#a hallamos el momento m7ximo de la testera +max -max."51 6 Donde* "5 distancia entre ejs de ruedas de la testera
Con el valor del momento m7ximo y el del esfuer#o admisible hallamos el modulo de sección 0<2* < +maxM1
adm
Con el modulo de sección entramos a las tablas y seleccionamos el perfil adecuado. Con el valor de < de la tabla y momento m7ximo hallamos el esfuer#o real de trabajo y lo comparamos con el esfuer#o admisible* +max1
trab
adm
$AL$ULO DE E>E Para el carrito* en el supuesto de que la carga 0 / 8o2 se halle centrado en relación a ejes de ruedas* d5 Debemos suponer una distancia le de separación de testera del carro. +maxP5 3 +max16
$AL$ULO DEL PUENTE GRUA Calculo de un puente grúa para el taller de maquinas herramientas de la Nniversidad -rancisco de paula &antander con cargas bajas cuyas caracterAsticas son* Capacidad 9 $on, "u#"5IH m. $odos los mecanismos el%ctricos o manuales con velocidades asA* Para elevación* F m1min Para translación de carrito* IGm1min Para translación del puente* FG m1min Datos tomados según recomendaciones de las casas constructoras 0!nexo a2
Distancia entre ejes asA* • •
Para el carrito* "51O IH1OI.?? m. Para el puente* "5
Peso del carrito 8o* F6G 4g 0!nexo b2
$AL$ULO DE LA VIGA PRIN$IPAL P? 034d3 /8o3 521 Q de ruedas $a!%a a t!ans#o!ta! ?IGGG 4g. Facto! de /'ncionaiento& @d& se determina según el tiempo neto de trabajo del aparato, comparado con el tiempo de funcionamiento, teniendo en cuenta paradas y tiempo fuera de servicio.
@d?*BCa%?*:+B
Tie#o /!enado? t55 seg 0asumiendo2
Acele!aci1n? a ' elevación1$iempo de frenado a 0Fm1min2305min1FG seg2105 seg2G.5 m1seg 9 aG.5 m1seg9 )ntonces
@d 5 / 93a1g 5 / 93G.51O.? 5.G9 Facto! de co#ensaci1n& se determina por la clase de grúa 0anexo c2 ?5.9 L grúas tipo $oe/iciente de i#acto&
se debe al choque de las ruedas con las juntas
separadoras de los perfiles de vAa ave principal
?5.5H para '5 m1seg0 'elocidad de translación del puente20anexo
D2
P?0IGGG35.G935.9/F6G35.5H219 P?BB+< % "5"1OI.?? m ""u#IH m. PvigaG.FI Rg1cm
MOMENTOS DE INER$IA +5P530" L "5192919" +599G6305JHG291JGGG
M*?)
MB?)<8H. %c
MOMENTO TOTAL +total+5 / +9
Mtotal? *)B8);H. %c
ESFUERZO ADMISI-LE ?*<++ %cB ane0o EJ
ad
<+total1 Sadm < 5O9?OIJ.H156GG
Z?*;HH c; Del libro +ec7nica de materiales .C (TUU)") 0tabla JJ2 escogemos el perfil 0V6FG x J62 0!nexo -2 III cm6
xx
&xx 56FG cmI
yy
5F.F cm6
&yy 5JH cm I
$AL$ULO DE LA VIGA TESTERA Distancia ent!e eKes l5"16 -5 93P305K;o1" L l519"2 -9P3"19
Peso (i%a C 'nidad de lon%it'd P?99G6 Rg &egún tabla 9J p7gina ?F tomo TT ()"+N$ )&$ ;oH? cm
l5 ?JH cm. Distancia entre ejes
An"lisis de es/'e!4os -59399G6305K G.H?1IH L ?.JH1JG2 ;H8< % -9 99G619**+B % -m7x -5 / -9 <88 % +max-m7x3l516 6??F4g3 ?JH16 *+88*B. %5c ad
? *<++ %cB
< +max1
adm
< 5GF??59.H156GG H;.<; c;
$ON$LUSIONES •
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+ediante el desarrollo de este proyecto se integraron los conocimientos de diversas 7reas vistos hasta el momento , su elaboración requiere de un adecuado manejo de modelos fAsicos, matem7ticos y t%cnicos los cuales han sido aportados en las clases de tipo magistral y con las fuentes bibliogr7ficas adecuadas permitiendo de esta manera poner en practica el desarrollo experimental de estos conocimientos. "a solución total al problema planteado abarca conocimientos fuera del alcance de los cursos vistos, por lo tanto el desarrollo de este proyecto se ideali#a y se hace de forma parcial. o obstante en la medida del avance a trav%s de la carrera y la adquisición de mas conocimientos se complementar7 lo restante para llegar a dar solución total a la necesidad que presenta el taller de maquinasK herramientas. )l desarrollo de este proyecto esta enmarcado en las recomendaciones, normas y1o est7ndares encontrados en libros especiali#ados en cuanto a elevación de cargas.
-I-LIOGRAFIA
D'eel. +anual del constructor de maquinas ELLMUTT: )rnest, aparatos de elevación. $omo T y TT I--ELER: .C., +ec7nica de materiales, Prentice (all. Ira )dición, +%xico, 5OOH. NORMAS DIN *B+ WWW.ganmar.com.ar WWW.temsamex.com WWW.emic.org
ANEOS
ANEO A. PESO DEL $ARRO
ANEO -. VELO$IDADES RE$OMENDADAS
ANEO $
ANEO D
ANEO E. ESFUERZOS ADMISI-LES
ANEO F. PERFILES
LISTA DE FIGURAS
-T8N! 5. -orma de sujeción de los carriles a la viga principal
-T8N! 9. Puentes grúas -T8N! I. Clasificación de los puentes grúa -T8N! 6. +onocarril -T8N! H. Polipastos -T8N! F.$ipos de ganchos -T8N! J. Dimensiones normali#adas -T8N! ?. Carro del puente grúa -T8N! O. Diagrama de momento -T8N! 5G. Carga distribuida -T8N! 55. -orma de unión de la viga principal con la viga testera -T8N! 59. $estera de dos y cuatro ruedas -T8N! 5I. Posición extrema de la carga
LISTA DE ANEOS
!);X !. peso del carro
!);X U. 'elocidades recomendadas !);X C. clasificación de las grúas !);X D. factor de compensación !);X ). esfuer#o admisible !);X -. perfiles
