INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
DISEÑO DE UNA CARRETILLA ELEVADORA CURSO: ESTATICA DOCENTE: ING. Wilfredo Rosales Vergaray Grupo N°03
BOCANEGRA MATTA , WILLY ELBERT
ZA R O V I L E L A L Á ZA
, FRANK YORMAN
Fernandez angel
TURNO: DIURNO CICLO: III – 2011 2011 – II II
1. Introducción 2. Teoría 3. Trabajo: I. Alcance II. Objetivos III. Descripción IV. Calculo V. Conclusiones
1. Introducción
El siguiente proyecto consiste en el diseño y calculo de una plataforma del tipo tijera que permita que la carga sea levantada por lo que es capaz de adaptarse a las diferentes posiciones de trabajo que requiere cada tarea para que el operario pueda trabajar con bastante comodidad. La plataforma consiste en un chasis sobre el cual se monta un sistema de tijera que eleva la superficie de trabajo. En primer lugar, se procederá al cálculo de los esfuerzos que deberá de ejercer el pistón para causar la elevación de la plataforma, así como el cálculo de los tijerales para que asi pueda elevar cargas de una altura de 1 pie ; la “tijera” que son brazos articulados en la parte central donde está montado el cilindro hidráulico que permite el ascenso y descenso de la misma, y la base para el traslado, donde nacen los módulos que conforman la tijera. una descripción general del equipo.
2. TEORIA Esta clase de plataforma es utilizada para desarrollar trabajos en altura de diversos tipos, es decir que los operarios que se encuentran dentro del cesto pueden realizar tareas de limpieza, reparaciones e inspecciones mecánicas, reparaciones de instalaciones eléctricas; montajes, etc., Siempre con la comodidad de tener los materiales y herramientas al alcance de sus manos. El equipo tiene una capacidad de carga de 400 lb el sistema de elevación es hidráulico y los comandos se ejecutan desde la plataforma. La plataforma elevadora hidráulica fija es un equipo estable para la elevación de mercancías. Tiene un amplio uso, principalmente se aplica al transporte de mercancías donde existe la diferencia de altura, carga y descarga de productos, montaje de piezas, transporte de materiales por alimentador en altura, alimentación y descarga de prensas grandes y entre los lugares de carga y descarga o almacenes para usar combinando con los vehículos de transporte, etc. La plataforma elevadora hidráulica fija se divide en dos tipos: Horquilla simple y Horquilla doble. De acuerdo a las necesidades de uso y situaciones, se puede equipar y combinar con otros dispositivos adicionales y realizar las regulaciones correspondientes para lograr un mejor efecto de uso.
Plataforma elevadora hidráulica fija
TIPOS DE PLATAFORMAS ELEVADORAS Definición de plataforma elevadora y tipos: La plataforma elevadora móvil de personal (PEMP) es una máquina móvil destinada a desplazar personas hasta una posición de trabajo, con una única y definida posición de entrada y salida de la plataforma; está constituida como mínimo por una plataforma de trabajo con órganos de servicio, una estructura extensible y un chasis. Existen plataformas sobre camión articuladas y telescópicas, autopropulsadas de tijera, autopropulsadas articuladas o telescópicas y plataformas especiales remolcables entre otras. Las plataformas elevadoras se pueden clasificar por dos conceptos: 1. Según su sistema de elevación. 2. Según su sistema de traslación.
Podemos combinar los distintos sistemas de elevación y traslación para satisfacer todas las necesidades. También es frecuente en los tipos articulados y telescópicos combinar ambos sistemas para obtener una mayor versatilidad
TIPOS DE PLATAFORMA SEGÚN Su sistema de elevación Tijeras Articuladas Telescópicas
Su sistema de traslación Autopropulsadas Remolcables Sobrecamión
PLATAFORMAS TIPO TIJERAS El sistema de elevación en estas plataformas consiste en un conjunto mecánico accionado por unos cilindros hidráulicos que permiten elevar una plataforma de
una superficie de más-menos 6 mts. cuadrados y con una carga superior a las plataformas anteriormente mencionadas. Las dimensiones de altura y anchura de estas plataformas dependerán del tipo de trabajo que tengan que hacer. Por lo general, para plataformas de mantenimiento en interiores, se demandan máquinas estrechas de hasta 0,80 mts. de anchura y 15 mts. de altura. Las alturas de estas máquinas pueden llegar desde 4,5 mts. hasta los 30 mts. Estas plataformas suben verticalmente y algunos modelos incorporan un suplemento de plataforma que se desliza frontalmente para poder salvar pequeños obstáculos de no más de 1,50 mts. Aproximadamente y, más raramente, algunos fabricantes han incorporado un desplazamiento lateral de 0,80 mts.
CARACTERÍSTICASDE TRABAJO Este tipo de elevación permite acceder con material y más de dos personas al área de trabajo. También nos permite realizar la traslación sin necesidad de bajar la plataforma, aunque esto dependerá de las características de la máquina. Este tipo de plataforma puede disponer de estabilizadores hidráulicos, lo que permite que el usuario nivele la máquina y pueda subir.
PRINCIPALESTRABAJOS QUE DESEMPEÑA Es una plataforma que se emplea en todos los trabajos que, por sus condiciones, permitan que una plataforma se eleve verticalmente sin encontrar obstáculo y, que además, precisen de subir abundante material... Emplean este tipo de elevación:Montadores de instalaciones eléctricas, fontanería, sistemas contra incendios, mantenimiento, limpieza en naves diáfanas.-Rehabilitación de viviendas sin obstáculos en el área de trabajo
3. TRABAJO ALCANCE El proyecto no analiza al detalle todas las piezas, uniones y mecanismos. Los cálculos se centran en los aspectos más importantes del diseño, de cómo un operador pueda ejercer cómodamente una fuerza de 20 lb para efectuar el levantamiento de una carga máxima de 400 lb. El sistema ha ser diseñado funcionará de la siguiente manera: En primera instancia aplicar mediante un análisis de fuerzas que permita que la plataforma sea elevada hasta una altura de 1 pie. El proyecto se basa también con el diseño de la plataforma elevadora, contando con las características elementos y partes que lo conforman debiendo asi conocer a detalle de cuál es el funcionamiento de cierta maquina
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
El objetivo de este proyecto es el cálculo y posterior diseño de una plataforma elevadora flexible para el levantamiento de cargar u otras faenas que pueda ejercer un operador en un determinado trabajo
La máquina en cuestión pretende cubrir las posiciones básicas y de este modo se utilizan para realizar las tareas de mantenimiento en diferentes empresas.
De este modo es posible proporcionar al operario la opción de desplazar, elevar o rotar la plataforma a cada momento dependiendo de la operación que esté realizando, y de este modo poder facilitarle la faena.
Para alcanzar las diferentes posiciones de trabajo, será necesario estudiar las múltiples soluciones primando que el operario pueda trabajar de forma ergonómica y segura.
Un requisito que cumple la plataforma es que se trata de una estructura extremadamente rígida para que el operario nunca tenga sensación de inseguridad, ya que trabaja a grandes alturas.
Efectuar una selección de los elementos idóneos constitutivos del sistema, acorde a los requerimientos del diseño.
Realizar un análisis de fuerzas de cómo funciona esta plataforma
Concluir de acuerdo con los resultados y experiencias obtenidas.
DESCRIPCION Elevador electro hidráulico de Tijera Un pistón hidráulico acciona un sistema de tijera que eleva una plataforma, ver
ANALISIS DE LA ESTRUCTURA DE LA TIJERA.
Adopto para la estructura tijera una aleación de aluminio, de tubos rectangulares (según catálogo de Kicsa, fotocopias adjuntas), la sección adoptada (MC - 038) se detalla en la La composición química de la aleación adoptada (6061 T4) es: Aluminio 97,93 % Silicio 0,60 % Magnesio 1,00 % Cobre 0,27 % Cromo 0,20 % Tiene además las siguientes características físicas y mecánicas: Densidad 2,7 Kg/dm3 Dureza 65 Brinell Resistencia a la fluencia fl 14,8 Kg/mm2 Resistencia a la tracción 24,6 Kg/mm2 Tensión de fatiga 9,9 Kg/mm2 Modulo elástico 7030 Kg/mm2 Resistencia al corte 16,8 Kg/mm2
Descripción de la plataforma elevadora 1. Elementos de la plataforma elevadora
La plataforma elevadora puede dividirse en 8 grupos principales que son chasis, tijeras, plataforma de trabajo, trampolines, barandillas, escalera de acceso e n reposo, escalera de acceso en posición de trabajo y grupo motriz.
2. PARTES DE LA PLATAFORMA ELEVADORA A continuación, se hace una breve descripción de los diferentes elementos, que se analizarán con detalle en siguientes apartados
Chasis El grupo A se corresponde al c hasis de la plataforma. Sobre esta estructura se montan todos los demás grupos de la plataforma. La estructura soporta todo el peso de la plataforma, que es de aproximadamente veinte toneladas, y además con una flecha máxima inferior a tres milímetros en el peor de los casos. Para conseguir esta rigidez tan alta, se han colocado dos cajones aligerados a lo largo de la plataforma, unidos en los extremos por dos cabezas. Además, se colocan dos tubos que van de viga a viga en el centro que sirven como refuerzo al chasis para que la estructura no sufra grandes esfuerzos cuando la plataforma está desplazándose o girando. La unión entre las cabezas y los cajones se realizan mediante tornillos y unas chavetas que nos aseguran una correcta posición del conjunto.
Vista isométrica del chasis de la plataforma Montado sobre el chasis están también las carrileras para los rodamientos que llevan instaladas las tijeras en la punta que se desplaza. Cuando la plataforma está siendo utilizada por los operarios, seis pies hidráulicos salen para asegurar que la plataforma está correctamente calzada. Además, al tratarse de seis pies, y dos estar colocados en la parte central, también se consigue que la estructura sea más rígida cuando los operarios están trabajando y cambiando la altura del sistema de tijeras.
Detalle pie
El chasis monta seis cáncamos distribuidos de dos en dos en las puntas y en el centro. Estos cáncamos tienen la función de permitir a la plataforma ser cargada por el puente grúa en caso de avería.
Detalle cáncamo
La plataforma se mueve por todo el hangar, por lo que es autosuficiente. La energía para poder hacer todas las maniobras proviene de una batería que se carga cuando está en la zona de aparcamiento de plataformas. Estas baterías alimentan un grupo hidráulico que da presión a todo el circuito, del que se alimentan motores y cilindros.
Detalle del sistema eléctrico y del sistema hidráulico
Tijeras Las tijeras son el mecanismo más importante de la tijera, ya que es el que estará sometido a mayores esfuerzos, es móvil y además debe te ner una flecha pequeña, para que la r igidez del sistema sea muy alta y no transmitir sensación de inseguridad a los operarios que trabajen en la plataforma Estructuralmente hablando, la tijera está compuesta de una e structura central y un cajón unido a cada lado de esta estructura mediante un eje sobre el cual pueden girar
Los extremos fijos de la tijera, están equipados también con dos casquillos cada uno que giran sobre un eje de iguales características que el de la unión central. Para elevar todo el peso de la tijera y de los demás grupos será necesario aplicar una gran fuerza. Para conseguirlo, dos cilindros de gran tamaño se montan entr e la cabeza del chasis y el tubo central de la e structura interior de la tijera. Estos cilindros pivotan sobre unos ejes fijos a las estructuras de lado y lado
Vista general de la tijera abierta
Plataforma de trabajo El grupo C es el encargado de soportar la superficie de trabajo. Además debe albergar en su interior los trampolines y montar las guías sobre las cuales se deslizarán los extremos de las tijeras. La estructura principal de éste g rupo está compuesta por perfiles tubulares rectangulares de acero común, consiguiendo de este modo una estructura rígida de forma barata. Sobre esta estructura principal, se montan en la parte superior diferentes perfiles en C que servirán de guía para los trampolines. El sistema no es nada sofisticado, y es cierto que existen diferentes alternativas para conseguir la misma función, y todas más elegantes. La razón por la que se utiliza un sistema en C por el que se deslizará el trampolín empujado por el cilindro, es que es una solución barata y práctica, y c ualquier otra solución más cara no estaría justificada.
Detalle de la estructura tubular
Barandillas El grupo de barandillas es el más laborioso de todos. A pesar de no requerir de complicados cálculos para su diseño, si requiere del est udio de las diferentes situaciones de riesgo del operario, que variarán según la posición de trabajo en la que se encuentre la plataforma. Por este último motivo, se requiere que diferentes barandillas sean flexibles o desmontables, para que puedan adaptarse a las necesidades de cada posición.
Vista con las barandillas plegadas
Escalera extensible La plataforma elevadora trabajará a diferentes alturas dependiendo de la operación de mantenimiento que deba realizar. Más de un operario estará trabajando sobre la plataforma, así que es necesario tener alguna opción para que uno o más de los operarios pueda abandonar la plataforma de trabajo sin que interrumpa el trabajo del resto. Con este objetivo se ha construido el grupo F, que corresponde a una escalera telescópica instalada en unos laterales de la plataforma, que va extendiéndose a medida que la plataforma se eleva. La escalera tiene tres tramos. Uno de ellos es fijo a la plataforma de trabajo, otro es fijo al chasis y el tercero se desliza entre ambos. De este modo, al elevar el grupo C, la primera parte de la escalera se desliza sobre la segunda hasta llegar un tope, momento en el que el segundo tramo será arrastrado por el primero y se deslizará por el tercero. Para evitar el roce acero-acero, se han instalado unos tacos de material plástico deslizante, que asegura el buen funcionamiento del mecanismo. En la parte superior de la escaler a se han instalado unos aros unidos por tiras de tela que irán desplegándose también con la escalera. De este modo se evita que el operario pueda caer al suelo desde una posición elevada si se resbalara en la e scalera.
Ruedas, accionamiento y dirección del chasis Las ruedas deben soportar todo el peso de la plataforma, y a su vez deben ser accionadas mediante unos motores unidos a sus respectivos reductores. Por último, estas r uedas deben tener la capacidad de girar, y además hacerlo de forma que la plataforma sea muy maniobrable para ser colocada fácilmente en cualquiera de las posiciones requeridas.
Descripción de los materiales utilizados en la construcción La plataforma está formada mayormente por elementos estr ucturales que se han fabricado en acero común (F-111) sin ningún tipo de tratamiento superficial. Sí es cierto que en los conjuntos soldados se han eliminado las tensiones producidas por la soldadura antes de mecanizar según S/I+D-P-181. Para los ej es se ha utilizado acero F-114 con un tratamiento superficial Cr-Ni para asegurar su rigidez y su resistencia al desgaste. Para la cremallera del sistema de dirección se ha utilizado un acero F-114 bonificado y templado por inducción, y para el piñón que acciona se ha utilizado acero F-1540 cementado templado. Los tacos que se han instalado en diferentes lugares de la plataforma para asegurar el correcto deslizamiento entre piezas para evitar desgastes, ruidos o encallamientos, están fabricados con durogliss, un polietileno muy resistente al roce y de bajo coeficiente de fricción, que además es resistente a la mayoría de elementos químicos comunes. Por último, las barandillas extraíbles se han fabricado en aluminio corriente, al igual que las partes móviles del resto de barandillas, con el objetivo de aligerar peso y hacer que fueran fácilmente manipulables por el operario. Hacer más partes de aluminio para aligerar el peso no estaba justificado dado que no había una restricción de peso y en cambio, encarecería la máquina.
Calculo Cálculo de Esfuerzos para Realizar el Movimiento de Elevación Las condiciones que deseamos que cumpla la plataforma elevadora de nuestro proyecto Son: Carga de trabajo: 400 lb Altura de trabajo: próxima a 1 pie Encontrar la fuerza que nos permita levantar la carga de 400 lb: F
PARA EL CALCULO HEMOS PUESTO ESTA FIGURA QUE NOS AYUDARA A ANALIZAR EL FUNCIONAMIENTO MEDIANTE UN ANALISIS DE FUERZAS
CONCLUCIONES
El diseño del sistema de elevación posee la mayor cantidad de elementos sometidos a cálculo.
Debido a que soporta la mayor carga y posee un número considerable de piezas que deben ser construidas. Este sistema está formado básicamente de una estructura metálica y componentes que permiten la transmisión de potencia, para la elevación de un bastidor. Esto permitió enfocar el cálculo en un análisis de fuerzas para el funcionamiento de la plataforma tipo tijera
Después de todo el proceso de diseño se ha conseguido el objetivo que se planteaba al inicio del proyecto, que consistía en diseñar una plataforma elevadora que se ajustara a las necesidades de las operaciones que puede ejercer ciertos operadores en un campo de trabajo
Durante el diseño de la máquina, el proyectista ha intentado optimizar su diseño pensando en todos los procesos y personas implicadas desde el diseño hasta el mo ntaje de la plataforma, pasando por fabricación, compras y demás, pero ase gurando la funcionalidad de la máquina.
Para desarrollar el proyecto se han utilizado gran parte de los conocimientos adquiridos durante el proceso del curso de estática en la carrera universitaria, especialmente los ingenieros mecánicos,
Se han aplicado también todo el aprendizaje ac umulado durante el ciclo que el proyectista lleva laborando en la universidad en el sector del diseño mecánico como proyectista de máquinas especiales.
A pesar de los conocimientos adquiridos en la carrer a académica y profesional, el proyectista se ha encontrado con multitud de nuevos problemas que hasta este proyecto eran desconocidos para el grupo que e laboro.
De este modo, este proyecto sirve para añadir nuevos conocimientos y más experiencia en
el mundo del diseño mecánico, que de bien seguro serán utilizados en el futuro.
