TRILLADORA DE MAIZ
RICARDO VILLARRAGA VANEGAS 68798 HELMER MARTINEZ 65816 DAVID CALDERÓN G. 66466
JAIME ACERO (DISEÑO II)
UNIVERSIDAD INCCA DE COLOMBIA FACULTAD DE CIENCIAS TECNICAS E INGENIERIA INGENIERIA MECANICA 2013
CALCULOS PARA DETERMINAR LAS DIMENSIONES DEL EJE DE TRABAJO DESCRIPCIÓN La trilladora de maíz funciona mediante mediante un motor trifásico de 1800 rpm, el cual genera un momento torsor de 6300 Kg.mm, la relación de transmisión es 3:1, el mecanismo de transmisión se realiza mediante correa. Las revoluciones de trabajo en la trituradora son de 600rpm, la fuerza de corte requerida es de 30 kgf. La máquinaestá sometida a ciclos de tensión y torsión pulsante, debida a las características de trabajo la trilladora está sometida a choques altos.
EJE DE TRABAJO
RPM: 600 Material eje: SAE 1045 Longitud eje: 800 mm Superficie del eje: RECTIFICADO RECTIFICADO
CALCULOS PARA DETERMINAR LAS DIMENSIONES DEL EJE DE TRABAJO DESCRIPCIÓN La trilladora de maíz funciona mediante mediante un motor trifásico de 1800 rpm, el cual genera un momento torsor de 6300 Kg.mm, la relación de transmisión es 3:1, el mecanismo de transmisión se realiza mediante correa. Las revoluciones de trabajo en la trituradora son de 600rpm, la fuerza de corte requerida es de 30 kgf. La máquinaestá sometida a ciclos de tensión y torsión pulsante, debida a las características de trabajo la trilladora está sometida a choques altos.
EJE DE TRABAJO
RPM: 600 Material eje: SAE 1045 Longitud eje: 800 mm Superficie del eje: RECTIFICADO RECTIFICADO
DESCOMPOSICIÓN DE FUERZAS
F= 49,5 kgf Fmotor= 52,34 kgf FTan= 49,5 kgf x Cos 33ºFTan= 33ºFTan= 49,78 kgf FTan= 41,51 KgfFrad= 16,17 kgf Frad= 49,5 kgf x Sen 33º Frad= 26,95Kgf
∑ MO= -6,73(42,5)-13,47(327,5)- 6,37(612,5)+ FDy(655)- 16,17(749,5) FDy =
FDy =
=
31,98 Kgf Fuerza radial
MOMENTO TORSOR FTan= 49, 78kgf MTe= 49, 78kgf x 150 mm MTe= 7467 kgf x mm ∑ Mo= 10,37 kgf(42,5mm)+ 20kgf(327,5mm)+ 10,37kgf(612,5)+ FDz(655mm)- 49,78kgf(749,5mm)
= 36,217 kgf
FDz=
FDz =
∑Fz= 10, 37+20, 75+10, 37+36, 21-49, 78-FOz= 0 FOz= 27,927 kgf
1. REACCIONES TOTALES EN O Y D
RTo=
RTo=
RTo = 30, 05 Kgf RTd =
RTd =
RTd = 48,310 Kgf 2. CALCULO DEL MOMENTO EQUIVALENTE
Mflecmax= Mflecmax=
Mflecmax= 6426 kgf mm Meq=
Meq = 9852,15 kgf mm
3. CALCULO DEL EJE DE TRABAJO
Material: SAE 1045 σ= 65 kgf/mm2
Ǿ eje =
Ǿ eje =
xnp x 4
Ǿ eje =46,23 mm
4. CALCULO DEL ANGULO DE TORSION DEL EJE
Θ=
Θ=
L ; J=
nΘ =
= 800mm
Rad
= 60,86
5. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL RODAMIENTO
Rodamiento SKF referencia FYJ 45 TF C = 33.2 KN Co = 21.6 KN RPM = 3000
6. VERIFICACION DE RODAMIENTO Nc=
=
Nc = 43600 / 20689 = 2.1 Nco=
=
Nco =29000 / 616.09 = 47.07 Nrpm=
=
Nrpm = 3000 / 600 = 5 7. RESISTENCIA A LA FATIGA EN TENSION σ – 1 ≈ 0,4 X σr → 0.4 X 65Kgfmm2 = 26 kgf/mm2 8. RESISTENCIA A LA FATIGA EN TORSION T-1 ≈ 0,245 X σr → 0,245 X 65 Kgf mm2 = 15, 9 kgf/mm2 9. COEFICIENTE DE ACABADO SUPERFICIAL Rectificado β= 0, 95 10. TENSION MAXIMA QUE SOPORTA EL EJE σ maxflex =
σ maxflex =
= 0,65
11.
Tmaxtorsion=
CALCULO DE TENSION MAXIMA A TORSIÓN
Tmaxtorsion =
12. AMPLITUD DE TENSION (Ciclo pulsante en torsión y tensión) Torsión
Tmax = 0,378kgf /
Tmedia= 0,378 / 2 = 0,189kgf / Ta= 0,189kgf/ Tensión
σmax = 0,65kgf/
σ media = 0,325kgf / σ a = 0,325kgf/
13. COEFICIENTE DE CONCENTRACION DE TENSIONES Kσ= 1 + ξ ((Kg)o – 1) ;
ξ = 0,5
(Kg)o = 1/ 55 (Kg)o = 0,018 Kσ = 1 + 0,5 (2,8-1) = 2,7 14. COEFICIENTE CORRECTIVO DE CONCENTRACION DE TENSION TANGENCIAL KT = 1 +ξ ((KT)o -1)
; ξ= 0,3
; (KT)o = 1,9
KT = 1 + 0,3 (1,9- 1) KT= 1.17 15. FACTOR DE ESCALA PARA TENSIONES NORMALES Y TANGENCIALES ЄT= Єσ = 0,8 16. FACTOR DE SEGURIDAD POR CICLOS DE TENSIONES A FATIGA EN FLEXION PURA Nσ= σ - 1 / ( Kσ*σa / β*E*τ) +ψσ*ψm Nσ= 26 / (2.7*0.325 / 0.95*0.8) +(0*0.325) Nσ=4.37
17. CALCULO DE FACTOR DE SEGURIDAD POR CICLOS DE TENSION A TORSION. Nτ = τ – 1 /(Kτ*τa / β*ετ) + ψτ*τm Nτ = τ – 1 /(Kτ*τa / β*ετ) + ψτ*τm ≥1.5 Nτ = 15.9 / (1.17*0.189 / 0.95*0.8) + 0 * 0.189 Nτ =24,22 18. CALCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD EN ESTADO DE TENSION EN ESFUERZOS COMBINADOS
√ = n= = n=
n = 1.60> 1.5 RECOMENDACIONES si n < 1,5. -
Se recomienda cambiar el factor de diseño preliminar para el eje. Cambio del material para mayor resistencia Mejorar el acabado superficial del eje
19. DURABILIDAD DEL EJE EN NUMERO DE CICLOS DE TENSION Nσ= Nσ=
() ()
ˆ1/b CICLOS ˆ1/-0.022
Nσ= 5.31
a= = 146.65 b= a=
b = 0.022 Nτ= Nτ=
() ()
ˆ1/b
ˆ1/-0.022
Nτ= 1.01 ciclos
a = = 239.8 a=
b= b = 0.02249
20. VELOCIDAD CRÍTICA DEL EJE
ɠ max =
= 0,04 M
1” = 0, 0254 M X
=
0, 04
= 1, 57 PULGADAS.
WCRITICA =
1 RPM =
0, 1047 Rad/seg
X
=
245 Rad/seg
Wcritica = 2340 Rpm
= 245 Rad/seg.
ESQUEMA SUBCONJUNTOS DE LA MAQUINA.
DESCRIPCION. La trituradora de maíz comprende un freno electromagnético instalado en el eje del motor eléctrico con el fin de eliminar la inercia del eje de trabajo en el momento de apagar el equipo, también un embrague electromagnético con la finalidad de enganchar y desenganchar el eje de trabajo de la rotación del motor, este embrague se instalará entre la polea del eje de trabajo y el eje de trabajo.
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Motor eléctrico trifásico. Polea conductora. Freno electromagnético Transmisión por correa. Polea conducida Embrague electromagnético. Caja de trituración.
MOTOR ELECTRICO
Serie:
1LA3 134-4YA80.
Especificaciones:
Potencia
7,5 Kw
Torque nominal
45,87 Kg/ fuerza
Velocidad:
1745 rpm.
Dimensiones.
SISTEMA DE FRENADO DE BANDA
Determinación aproximada del par de frenado Material asbesto < =183° DT = 3 pulg u =0,25 n=1750 rpm
(FsK) (FsK) (para frenos y embragues de trabajo ligero) Mtf = (9550) (2,75) = 112,55 N Mtf = (9550)
Determinación del par de torsión necesario Mtf =
(FsK)
∑ MA = 117,6 *(o,3m) –T2 (0.1mm) = 0 T2 = 351,8 N T1 = T2 * (2,718183)0,25*3,19 T1 = 780,96 N
∑ MA =0 FR(RT) + T2 (RT) –T1 (RT) =0 FR= T1 –T2 = 780,96-351,8N = 429,16 N Mtf= FR * RT =(429,16 *38,1) Mtf = 163 Nm ∑ Mx = 0
-Rcx + 162,3 =
Rcx = 162,3 N
∑ My 117,6-351,8 +779,80 – Rcy = 0 Rcy = 545,6 N Rc=
+(545,6)2
Rc = 569,22 N
τ
adm mat pasador corte = SAE 1045
R pas = * 2
D pas pulg = 3/16
τ cirte
= 4,76
( ) *2 = 3,26
= 4,71
Material barrra SAE 1010 σr = 40 Kg/mm^2
Σad mat D barra =
barra flex = 0,38 * 40 = 15,2 Kg/mm^2
D barra = 11,46mm
= 21,09 Kg/mm^2
=1,83 Dpas = 3,67 Dpas (mm) = 4 mm
mat pasador = =
n pasd corte ==
σr = 73 *0,3
D (mm) = 12
D pulg = ½ = 12,7 mm
Area barra =
=
= 106,52 mm^2
Se calcula el momento de inercia (masa) (JL) de todas las piezas del lado de salida, reducido al eje que se debe frenar. JL = 0, 32 Kg.m^2 tota
Embrague electromagnético. Marca:
INTORQ
Embragues electromagnéticos / Mono discocon doble flujo m agnético Descripción: Las principales características de estos embragues son: - el doble flujo electromagnético que permite duplicar la fuerza de atracción - el reducido tamaño para el alto torque que entregan - la posibilidad de trabajar tanto en seco como en presencia de aceite Utilizados en cosechadoras y trituradoras, estos embragues remplazan con muchas ventajas el tradicional sistema de correa-palanca. Permite el arranque del motor en vacío y accionar el equipo solo en el momento necesario, evitando desgastes prematuros y ahorrando combustible. Funcionamiento: La función de todo embrague es la de unir dos ejes giratorios. Por este motivo ambas mitades del embrague deben ser giratorias. Entendemos por mitades de un embrague a la parte conductora como una mitad y a la otra mitad la parte conducida. Cuando la corriente eléctrica fluye las dos mitades por efecto del campo electromagnético se unen y giran solidariamente.
Despiece de Embrague electromagnético según fabricante.
Datos técnicos:
Calculo de acople elástico goma metal (Araña) para extensión de eje del motor Motor eléctrico = 7.5 kW
Velocidad = 1745 rpm
ᴓEje = 38 mm Fuerza Tangencial
Ft =
= N
Ft =
= 3225.78 N
Calculo del acople por esfuerzos de torsión Material acople Acero SAE 1045 σr = 65 Kg/mm^2 = 637404964,36 Pa
τ τ
adm mat acople a torsion = (0,75)(σr) adm mat acople a torsion = (0,75)( 637404964,36 Pa) = 478,04 MPa = 4874,8 Kg/cm^2
Calculoacoplepor torsion
≤ τ τ = ≤ τ τ =
τ =
;
adm mat acople a torsion
;
adm mat acople a torsion
206,8 KPa. = 2, 11 Kg/cm^2
npacople torsion = =
τ t ce tri τ tri ce
npacople torsion = =
= 2311,77
Calculo de torque nominal formula según fabricante.
=
Mt =
Mt
= N.m
= 61,29 N.m
Se selecciona el factor de servicio de acuerdo a la aplicación del diseño. (Ver anexo tabla 1) Para un motor eléctrico con un torque tipo estándar y para Crusherscane (sugar), Stone or Ore (Trituradoras de caña de azúcar, piedra o mineral y trilladoras en general ), El factor de servicio = 3.0
Se calcula el par de diseño. Par de diseño = Mt * Fs Par de diseño = 61,29 N.m * 3.0 = 183,87 N.m
Se selecciona el tipo de material (elastómero ver tabla anexo 2) SOX (NBR) Nitrilo Butadieno rango de temperatura -40 °C a 100°C Grado de desalineación angular = 1° (0,15 in) Dureza en escala Short = 80 A Alta capacidad de amortiguación.
De acuerdo al par de diseño y al tipo de elastómero seleccionado se establece el tipo de acople (Ver anexo 2 tabla inferior) L – 190 con un par de torsión de 195.0 N.m (Elastómero Ref-685144-12274) (Cubos Ref-68514441474), ᴓ= 55 mm máximo Chavetero: B =10 * L =33
Material Chaveta Acero SAE 1020σr = 54 Kg/mm^2 = 529,54 MPa
τt chvet crte ≤ –
0,4)
σr = (0,3 * (529*10^6))Pa σr = 158,86 KPa = 1,62 Kg/cm^2
τ
a corte transversal chaveta =
b=
τ
= ()
≤ τ
admmat chaveta a corte
2,03 * 10^-3
a corte transversal chaveta =
=161250 Pa
Embrague electromagnético INTORQ 14.105 (7.5 – 480 Nm) Factor de seguridad Para lograr la seguridad de transmisión necesaria tambiénen condiciones de funcionamiento extremas, el par de embragado calculado debe incluir el factor de seguridad K, cuya dimensióndeberá elegirse dependiendo de las condiciones defuncionamiento. K≥2 Determinación del par de embragado requerido JL = JL =
= = 0,010 Kg.m^2
Kg.m^2
Mt eje = 7467 Kg.mm = 74, 47 N.m Mt emb =
Mt emb =
= N.m = 5, 23 N.m
t12 = 0.06 t3 = 0, 15 Mt emb= 5, 23 N.m Mreq = (Mt emb +Mt eje) (FsK) Mreq = (5.23 +75,47) (2) = Mreq = 161,4 N.m
Embrague electromagnético seleccionado INTORQ 14.105.20.1.1 con un MK = 200 N.m Calculo térmico Q=
* = J
Q=
* = 31,93 J
La comprobación de la frecuencia de conmutación admisible según el embregue electromagnético seleccionado se realiza en la siguiente gráfica y se compara con la energía de conmutación calculada.
Fuente:catalogo INTORQ I
ElectromagneticclutchesI en 7/2007
Anexo 1 Tabla para la selección del factor de servicio para cálculo de acople
Fuente:http://www.tecnongroup.com
Anexo 2 Tabla para la selección del tipo de elastómero
Fuente:http://www.tecnongroup.com
Anexo 3 Tabla para la selección del tipo de acople Referencia según fabricante.
Fuente:http://www.tecnongroup.com
Anexo 4 Tabla para la selección de los tiempos de conmutación.
Fuente:catalogo INTORQ I
Freno de resortes INTORQ BFK458
I de 7/2010
Anexo 5 Abreviaturas para la selección de los pares de embrague.
Fuente:catalogo INTORQ I
ElectromagneticclutchesI en 7/2007
Anexo 6 Tabla para la selección del momento de embragado requerido
Fuente:catalogo INTORQ I
ElectromagneticclutchesI en 7/2007
MANUAL DE FUNCIONAMIENTO TRILLADORA 125 KG/HORA
CARACTERISTICAS GENERALES
La máquina Trilladora de maíz 125 kg/hora, es de uso múltiple, permitiendo trillar Maíz; logrando obtener un grano de buena calidad. El porcentaje de grano partido o defectuoso no supera el es de 2 %, siendo el daño mecánico no significativo. La cantidad de impurezas es mínima. La Máquina Trilladora 125 kg/hora, tiene una Producción Promedio de 125 – 130 Kg/hora. Este nivel de producción mucho dependerá del tipo de grano que puede ser de (Maíz amarillo o Maíz blanco) y las condiciones en que éste se encuentre.
MOTOR REQUERIDO:
La Máquina Trilladora de maíz 125 kg/hora, trabaja con motor eléctrico de 7,5 kW a 1745 rpm por medio de una transmisión por poleas y correas.
OPERACIÓN
1. Coloque la máquina sobre una lona o carpa para recoger el desperdicio que sale de la trillada de maíz (salvado de maíz). 2. Despeje el área de trabajo de elementos ajenos al material a trillar. 4. Alinee y ancle la maquina al piso por medio de chasos metálicos, o espárragos anclados al piso. 5. Verifique que la tensión de las correas sea la adecuada. Si las correas están flojas no se Transmitirá la potencia necesaria al eje que soporta las cuchillas. 6. Verifique que las cuchillas sean las adecuadas y que se encuentren afiladas para tal operación 7. Arranque el motor. En caso de que éste no responda con todas las correas colocadas, Quítelas; arranque en vacío y déjelo calentar unos minutos, luego párelo y coloque las Tres correas. Arranque nuevamente. 8. revise el apreté y el corte de las cuchillas cada 300 horas de operación 9. Una vez en marcha la máquina, proceda a alimentar la misma por la tolva de entrada, Observando la calidad del producto trillado y realizando los siguientes ajustes en caso de Necesidad: 10.1 Regulación de la salida del salvado de maíz: la máquina cuenta con una tapa De regulación de la salida de los desechos de trilla. Esta tapa permite graduar el Tiempo de permanencia del producto a procesar dentro del cilindro. A mayor Abertura menor el tiempo de permanencia del producto en la máquina.
SALIDA DEL PRODUCTO DE LA MAQUINA Los granos trillados caerán por el canal de salida ubicado en la parte superior de la máquina. Los desechos de la trilla como son: tusas, harina de maíz u otros saldrán por la parte inferior de la maquina, y serán expulsados por el funcionamiento de las mismas cuchillas.
Es conveniente que el trabajo de la maquina se realice al menos con tres personas. Una persona que alimente la Máquina 125 kg/hora, una segunda persona que recoja los granos trillados y la tercera que despeje los desechos arrojados por la parte inferior de la máquina. (Harina de maíz).
MANUAL DE MANTENIMIENTO TRILLADORA 125 KG/HORA
El equipo requiere poco mantenimiento ya que no cuenta con muchas partes móviles. A pesar de esto, se deben seguir las siguientes instrucciones para extender la vida Útil de la máquina:
-
Después de utilizar la máquina limpiar los materiales que hubiesen quedado dentro de la misma.
-
Lubrique periódicamente los rodamientos (chumaceras) tipo SY 50 marca SKF de los ejes tambor, 1 a cada lado de la máquina.
-
Ajuste los prisioneros de los rodamientos.
-
Revise periódicamente el estado de las correas.
-
Revise periódicamente alineación de las polea tanto del motor como el de las correas.
ATENCION: NO REALICE LA LUBRICACION NI AJUSTES DE PERNOS Y CORREAS CON LA MAQUINA EN FUNCIONAMIENTO.
CAMBIO DE CORREAS
En caso de necesidad debe reemplazar las correas por otras de las mismas características. Debe tener cuidado de elegir la correa de acuerdo a la polea que tenga instalada. Revisar figura para conocer la correcta elección de correas al momento de realizar el cambio.
MALO
MALO
CORRECTO
