Maquinas de Elevacion y Transporte

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES CAPITULO II FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA DEL PROYECTO INGENIERIA MECANICA

CAPITULO II

INGENIERIA DEL PROYECTO

2.1 PARAMETROS DE DISEÑO:

Para el presente proyecto se van a asumir algunos datos de importancia

referidos a lo que son movimientos, velocidades, tipos de cable, tambores,

guinches:

- Velocidad

De suma importancia para nuestro proyecto ya que de ella depende el

cálculo del correspondiente reductor, el cálculo del eje y demás

accesorios.

La velocidad que asumimos para el motor y la cual sacamos de

catálogos será la siguiente con una potencia la cual determinaremos en

su momento y que estará dado en HP.

n = 960 (RPM)

- Capacidad

Este parámetro nos permite dimensionar las características de la

estructura de soporte en si, y de los demás elementos, accesorios por

ejemplo tipo de guinche, tambor, cuerda, etc.

La capacidad del puente grúa será de

W = 10 Toneladas.

PUENTE GRUA 24


- Tiempo

Este parámetro es de suma importancia, por que nos indica el tiempo

que nuestra maquina tardara en elevar la carga de 10 toneladas.

- Cables

Los cables constituyen un elemento principal en la grúa ya que permiten

tanto su montaje como la traslación y elevación de la carga. Se emplean

preferentemente los cables metálicos constituidos por alambres

agrupados formando cordones, que a su vez se enrollan sobre un alma

formando un conjunto apto para resistir esfuerzos de extensión

Figura 1: Componentes de un Cable

Fuente: Escuela técnica superior de Ingeniería Barcelona

Sistema de trenzado

El sistema de trenzado determina en gran parte las características y el

comportamiento del cable. Si el sentido de torcido se hace siguiendo la

dirección de las agujas del reloj, se obtendrá torsión derecha y torsión

izquierda si es en sentido contrario. Según el sentido de torsión de los

alambres en los cordones y el de los cordones en los cables se tendrá:

PUENTE GRUA 25


· Z/s Cruzado derecha: Los cordones se arrollan a derechas y los

alambres de cada cordón a izquierdas.

· Z/z Lang derecha: Los cordones se arrollan a derechas y los alambres

de cada cordón a derechas.

· S/z Cruzado izquierda: Los cordones se arrollan a izquierdas y los

alambres de cada cordón a derechas.

· S/s Lang izquierda: Los cordones se arrollan a izquierdas y los

alambres de cada cordón a izquierdas.

Figura 2: Componentes de un Cable

Fuente: Escuela técnica superior de Ingeniería Barcelona

2.2 SISTEMAS Y SUBSISTEMAS

En el mencionado proyecto para el dimensionamiento, así como su

planteamiento dibujo de cada plano se podrá mencionar los siguientes

despieces o subsistemas:

1. Sistema carro:

1.1. Subsistema de gancho.

1.2. Subsistema de cable y tambor

1.3. Subsistema reductor

1.4. Subsistema freno y motor

PUENTE GRUA 26


2. Sistema monorriel:

2.1. Subsistema carro

2.2 Subsistema riel

2.3 Subsistema motores traslación.

3. Sistema Vías:

3.1 Subsistema monorriel

3.2 Subsistema carril

3.3 Subsistema motor de traslación

2.3 CALCULOS PREVIOS AL DISEÑO

2.3.1 Análisis Cinemática

Este es el principal factor que influye en el diseño del puente grúa, también es

el principal problema con el que nos topamos por que no se contaba con los

datos de las velocidades de los movimientos transversal y lateral, estas

velocidades se asumieron, debido a que de el depende el cálculo de los

elementos giratorios como ejes y poleas mas adelante en los cálculos se hará

un análisis de este factor.

2.3.1.1 Diseño y especificación de elementos

Se tomaran en cuenta los siguientes parámetros:

Tabla 1

DESCRIPCION NOMENCLATURA Y UNIDADES

Capacidad de Elevación Q=10 (Toneladas )Altura de Elevación h=10 (m )Velocidad de Elevación

V elev=0. 5 (ms)Longitud Del Puente L=8 (m )

Fuente: Elaboración Propia

PUENTE GRUA 27


Selección del Gancho

Para poder seleccionar correctamente el gancho se debe trabajar con la

carga dinámica la cual se calcula de la siguiente manera:

Qd=Q+Fa (1)

Fa=m∗a (2)

Q=m∗g (3)

Finalmente la ecuación a utilizarse será:

Qd=Q∗[ ag+1] (4)

Donde:

Qd → Carga Dinámica de Elevación

Q → Carga de Elevación

a → Aceleración de Elevación

g → Aceleración de la gravedad

Calculo de la aceleración:

a=vhta (5)

Donde:

vh → Velocidad de Elevación

ta → Tiempo de elevación se asume entre los siguientes valores 4 – 6 (s)

a=0. 5 (ms )

4 ( s )→a=0 .125 (ms2 )

(1),(2),(3),(4) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barriga”

(5) Referencia: Apuntes de Física Básica I “Ing Huayta”

PUENTE GRUA 28


Calculo de la carga dinámica

Qd=10000 (kg )∗[ 0. 125( ms2 )9.81( ms2 )

+1]→Qd=10127 . 42 (kg )

Con el valor de la carga dinámica se va a la tabla 18 (fig. 101) del Helmut y se

elige las dimensiones de los ganchos brutos de forja según la DIN 687, se

selecciona el gancho con carga superior a la nuestra que en nuestro caso es:

Tabla 2

Carga Util en Kilogramos

Abertur

a Caña Corte A-B Corte C-D

Motor Manual a w

d

1 f1 f2 h1 b1

b

2 g r1 h2

b

3

b

4 g r2 e l i k m n

10000 20000

12500 25000

13

0

10

5

8

5

49

0

65

0

14

0

12

5

4

5

1

5

11

9

9

5

6

0

2

5

27

0

1

5

2

0

3

5

4

6

9

5

16000 32000

Fuente: Maquinas de Elevación y transporte Helmut

Selección del cable

De la tabla 6 del Helmut, podemos decir que el puente grúa pertenece al grupo

III, seleccionamos el cable tipo cruzado, Tipo B según la norma DIN 4130

Tabla 3: Clasificación en grupo de los cables para maquinas de elevación (Extraída de la DIN4130)

GRUPO FRECUENCIA DE LOS MOVIMIENTOS IMPORTANCIA DE LA CARGA

I Movimiento de precisión Sin precisar

II Movimiento poco frecuente Raramente a plena carga

III

Movimiento frecuente Raramente a plena carga

Movimiento poco frecuente Plena carga

IV Movimiento frecuente plena carga

PUENTE GRUA 29


V Movimiento frecuente Todas las cargas en la industria siderúrgica


Calculo del diámetro del cable:

d=k∗√S (6)

Donde:

K → Coeficiente de seguridad

S → Tracción máxima sobre un ramal

De la tabla 7 del Helmut, para el gripo III obtenemos el valor de k

Tabla 4: Factores de seguridad v y coeficientes k y c (Extraído de la DIN 4130)

GRUPO

CABLE

TAMBORE

S POLEAS

POLEAS DE

COMPENSACION

v k c c c

I 5,5 a 6 0,30 a 0,32 5 a 6 5,5 a 7 4,5 a 5

II 5,5 a 6 0,30 a 0,32 6 a 7 7 a 8 4,5 a 5

III 6 a 7 0,32 a 0,34 7 a 8 8 a 10 5 a 6

IV 7 a 8 0,34 a 0,37 8 a 12 9 a 12 6 a 7,5

V 8 a 9,5 0,37 a 0,40 8 a 9 9 a 12 7 a 7,5


De esta tabla tomamos el valor máximo de k → 0.34

S=Qd

2=

10127 . 42 (kg )2

→S=5063 . 71 (kg )

PUENTE GRUA 30


Calculo del diámetro de cable

d=0 .34∗√5063 .71→d=24 . 19 (mm )

(6) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barriga”

Con el dato del diámetro vamos a la tabla 3 del Helmut y seleccionamos un

cable con un diámetro mayor al que obtuvimos:

Seleccionamos el cable tipo B6 x 37 cuyos datos mas importantes son.

Tabla 5: Datos del cable según la norma DIN 655

Número de cordones 6

Numero de hilos por cordones 37

Numero total de hilos 222

Diámetro del cable 27 (mm)

Diámetro del hilo 1.2 (mm)

Sección metálica del cable 251.1 (mm2)

Peso del cable 2.38 (kg/m)

Carga a la ruptura 45200 (kg/mm2)

Esfuerzo máximo 180 (kg/mm2)

Fuente: Elaboración propia

Calculo del número de hilos rotos antes de la falla:

A=Sσ (7)

Donde:

S → Tracción máxima sobre un ramal

σ → Esfuerzo máximo

PUENTE GRUA 31


A=5063. 71 (kg )

180( kg

mm2 )→A=28 . 13 (mm2 )


El área total de hilos rotos será:

Ahilo=(251.1−28 .13 )=223 .1 (mm2 )

Entonces el número de hilos rotos es:

Nhilos=Ahilo

π∗d2

4

→Nhilo=223 . 1 (mm2)π∗1.22 (mm2 )

4

=197 .3

Como el número de hilos rotos no puede contener decimales adoptamos el

número inmediato inferior : Nhilos=197

Selección d: la polea de compensación

De la tabla 10 y 11 del Helmut, para un diámetro de cable de 22 a 27 elegimos

nuestros datos:

Tabla 6: (fig. 34 y 36, según DIN 15059)

POLEAS DE COMPENSACIÓN

D2

b1

Acero Mold.

b2

Acero

d

Cota máx.

l

Cota máx. r Diámetro del cable s

- - - - - - -

- - - - - - -

- - - - - - -

200 36 32 50 60 5,4 13-16

250 40 36 60 70 7 13-165

305 50 45 70 80 8,5 13-16

380 60 55 80 100 12 16-22

480 70 65 90 110 14,5 22-27

590 80 75 110 140 18 27-33

PUENTE GRUA 32


730 95 90 125 150 23 40-43

840 115 110 125 150 26 43-45-48

930 135 130 140 170 29 48-51-54


Calculo del tambor

Para el cálculo del diámetro del tambor utilizaremos la siguiente formula según

la DIN 4130:

DT=C∗√S (8)

Donde:

DT → Diámetro del tambor

C → Constantes según tablas

S → Tracción máxima en los cable

De la tabla 7 del Helmut adoptamos un valor de C→8

DT=8∗√5063 .71 ( kg )→DT=569 .28 (mm )

Tomamos el valor del tambor de:

DT=600 (mm )

Figura 3: Dimensiones de las ranuras de Tambores de los cables

PUENTE GRUA 33



Con el diámetro de cable de 27 (mm) entramos a la tabla 13 del Helmut y

obtenemos sus especificaciones para el tambor.


Tabla 7: Dimensiones de las ranuras de los tambores según la figura 39

Diámetro del

cable 10 13

1

6 19

2

2 27

3

3

4

0

4

4

s................ 12 15

1

8 22

2

5 31

3

7

4

5

4

9

r................

5,

5 7 9

10,

5

1

2 15

1

8

2

2

2

4

a............... 1

1,

5 2 2,5 3

3,

5 4 5 6


Obtenemos h de la tabla 14 del Helmut como se ve en la siguiente tabla:

Tabla 8: Espesor h en milímetros de los tambores soldados en acero de 37 Kg (St 37.21) y de tambores de fundición

de 18 kg (Ge 18.91)

Tracción del

cable (kg)

Diámetro del

cable (mm)

Paso

(mm)

Diámetro del tambor (mm)

250 300 400 500 600 700 800

500 8 9,5 4 (6) 4 (6) - - - - -

1000 10 12 6 (9) 6 (9) - - - - -

1500 13 15 - 8 (12) 7 (11) - - - -

2000 16 18 - 9 (14) 8 (13) - - - -

2500 16 18 - - 10 (15) 10 (12) - - -

3000 19 22 - - 11 (16) 11 (16) - - -

4000 22 25 - - - 12 (18) - - -

5000 24 27 - - - 14 (20) 14 (20) - -

6000 27 31 - - - - 15 (22) 14 (22) -

7000 29 33 - - - - 16 (24) 16 (24) -

8000 31 35 - - - - - 17 (26) -

9000 31 35 - - - - - 19 (27) 18 (26)

10000 33 37 - - - - - 20 (28) 19 (27)

PUENTE GRUA 34



Calculo del número de espiras:

n= HDT∗π

+3 (9)

Donde:

n → Numero de espiras totales

DT → Diámetro del tambor

H → Longitud del cable a arrollar


Figura 4: Dimensiones de la longitud de cable a arrollar


La longitud del cable será:

H= (8+1 ) (m)∗1000 (mm )1 (m )

→H=9000 (mm )

n=9000 (mm )600 (mm )∗π

+3→Ne=7 .77≃8 (Espiras )

PUENTE GRUA 35


La longitud total del tambor será:

L=n∗s (10)

Donde:

L → Longitud útil del tambor

n → Número de espiras

s → Paso


El valor de s se saca de la tabla 13 del Helmut cuyo valor es → 31(mm)

Finalmente la longitud del tambor es:

L=8∗31 (mm )→L=248 (mm )

Selección de la polea para el cable:

DP=c p∗√ S

Para este caso cp de la tabla 7 del Helmut para polea tiene un valor de 10

Dp=10∗√5063. 71→Dp=711. 60 (mm )

Calculo de la potencia de arranque del motor y elección

Para realizar los cálculos asumiremos los siguientes datos:

Tabla 9

PUENTE GRUA 36


Velocidad del motor nmotor=960 (r . p .m . )

Motor PDmotor2 =2 . 7

Acople PDacople2 =1 .2

Transferencia PDTrans2 =4 .5

Polea PD polea2 =10


La potencia de arranque se puede calcular de la siguiente manera:

Narranque=N R+N a+N α (11)


Donde:

N arranque → Potencia de arranque

N R → Potencia de régimen

N a → Potencia de aceleración lineal

N α → Potencia de aceleración angular

Calculo de la potencia de régimen:

N R=Q∗v

60∗75∗η (12)

Donde:


v → Velocidad de Elevación

Q → Carga dinámica

η → Rendimiento

PUENTE GRUA 37


N R=10127 . 42 (kg )∗30( m

min )

60( smin )∗

75(kg∗ms )1 (HP )

∗0 . 85

→N R=79 . 43 (HP )

Calculo de la potencia de aceleración lineal:

Na=Q∗v2

602∗75∗g∗ta∗η (13)

Donde:



(12), (13) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barriga”



t a → Tiempo de elevación

η → Rendimiento

Na=10127 . 42 (kg )∗(302)( m

min )2

9 . 81(ms2 )∗4 (s )∗602 ( smin )

2

∗75[ kg∗msHP ]∗0 . 85

→N a=1 .01 (HP )

Calculo de la potencia de aceleración angular:

Nα=M t∗nmotor716 . 2 (14)

Donde:

PUENTE GRUA 38


N α → Potencia de aceleración angular

n motor → Velocidad angular

Calculo del momento torsor:

M t=I∗α (15)

Donde:

M t → Momento torsor

I → Inercia

α → Aceleración angular

(14), (15) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barriga

α=π∗nmotor30∗ta (16)

α=π∗960 (rpm )

30( smin )∗4 (s )

=25 .13 ( rads2 )

Calculo de la inercia:

I=Imotor+ I acople+ I trans∗( npnm )2

+ I polea∗( n pnm )2

(17)

PUENTE GRUA 39


Imotor=PDmotor

2

4∗g=

2. 74∗9. 81

=0 .0689 (kg∗m∗s2)

I acople=PDacople

2

4∗g=1 .2

4∗9 . 81=0 . 0306 (kg∗m∗s2)

I transmición=PDtrans

2

4∗g=

4 . 54∗9.81

=0 .1148 (kg∗m∗s2 )

I polea=PDpolea

2

4∗g=10

4∗9 . 81=0 . 2551 (kg∗m∗s2 )

Calculo de la velocidad angular de la polea:

n p=60∗vπ∗d p

=60∗0 . 5(ms )π∗0 .71 (m )

=13 . 45 (rpm )

I=(0 .0689+0 .0306+0 .1148∗(13 .45960 )

2

+0 .2551∗(13 .45960 )

2)=9 .95 x10−2 (kg∗m∗s2)

M t=0 .09957 (kg∗m∗s2)∗25 .13 (rads2 )=2 .50 (kg∗m)

Nα=2.50 (kg∗m )∗960 (rpm )716 .2

→Nα=3 .35 (kg∗m)

(16), (17) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barrig

Finalmente la potencia de arranque es:

Narranque=(79 . 43+1. 01+3 . 35 ) (HP )→Narranque=83 .79 (HP )

Selección de la dimensión de la polea de freno

Para poder seleccionar las dimensiones de las poleas de los frenos utilizamos

la tabla 34 del Helmut

Tabla 10: Dimensión de las poleas de los frenos de descenso en función de la potencia de los motores de elevación

(poleas sobre el árbol-motor)

POLEA DE FRENO POTENCIA DEL MOTOR EN CV

Diámetro Anchur Peso PD2 (kgm2) M. Inercia n = 570 n = 730 n = 960,

PUENTE GRUA 40


(mm) a (mm) (kg) (kgm2)

250 80 16 0,7 0,018 7 (197) 8 (219) 9 (248)

320 100 29 1,96 0,05 12 (330) 13 (370) 15 (426)

400 125 53 5,5 0,14 21 (610) 24 (688) 28 (790)

500 160 90 15,7 0,4 37 (1055) 42 (1195) 50 (1386)

630 200 135 43,2 1,1 67 (1925) 77 (2196) - (2570)

800 250 203 86,4 2,2 122 (3486)

144

(4011) - (4730)


Recalculo de la potencia incluyendo el tambor del freno

PDFreno2 =43 . 2

I freno=43 . 2 (kgm2 )

4∗9. 81(ms2 )=1 .1 (kgms2 )

I=(0 .0689+0 .0306+0 .1148∗(13 .45960 )

2

+0 .2551∗(13 .45960 )

2

+1 .1∗(13. 45960 )

2)=9 .97 x10−2

M t=0 .09977 (kg∗m∗s2)∗25 .13 (rads2 )=2 .51 (kg∗m )

Narranque=84 (HP )

2.3.2 Análisis Estático

Calculo de los engranajes para la reducción de velocidades para el motor

Para poder elegir los engranajes correctos primeramente se debe de calcular la

relación de transmisión.

v t=W∗R→W=v tR

=0 . 5(ms )0 . 3 (m )

=1 .66(rads )∗1 (rev )2∗π∗rad

∗60 (s )1 ( min )

W=15 .85 (r . p .m . )

PUENTE GRUA 41


rt=nconductornconducido (18)

Donde:

r t → Relación de transmisión

n conductor → Velocidad angular del motor

n conducido → Velocidad angular del tambor

rt=960 (rpm )15 . 85 (rpm )

=60. 31

Para obtener una relación de transmisión de estas características utilizaremos

un tren compuesto de engranajes

Figura 5: Disposición del tren de engranes


(18) Referencia: Apuntes de Elementos de Maquinas II “Ing Tapia”

RV=(−N2

N3)(− N4

N5) (19)

Realizamos un análisis por etapas

Para la primera etapa

10 # de etapas√60 .31=7 .77<10 Limite de diseño 2 etapas10 # dientes de piñon=12 minimo

Tabla 11

PUENTE GRUA 42


Relación de transmisión

# Dientes de Piñón

# Dientes Rueda

7,77 12 93,247,77 13 1017,77 14 108.287,77 15 116,55


Finalmente los números de dientes quedan:

Tabla 11

# DIENTESRUEDA PIÑON

101 13


Comprobando

(10113 )

2

=60 .36

Entonces

RV=60. 31=(−10113 )(−101

13 )(19) Referencia: Diseño de mecanismos Norton pag. 459 Ec. 10.2 (a)

Calculo de los engranes Rectos para el motor 1

Para los engranajes 2 y 4

M=D e

Z+2 (20)

Donde:

M → Modulo

De → Diámetro Externo

Z → Numero de dientes

Asumimos un M = 2.5

PUENTE GRUA 43


De=M∗(M∗Z )=2 .5∗(101+2 ) (mm )=258 (mm )

Calculo del diámetro primitivo:

Dp=M∗Z=2 .5∗101=252.5 (mm )

Calculo de la altura del diente:

h=2. 167∗M (21)

Donde:

h → Altura del diente

M → Modulo

h=2. 167∗2 .5=5. 415 (mm )

Calculo del espesor del diente

e=1 .57∗M (22)

(20), (21), (22) Referencia: Cálculos de taller A.L. Casillas pag.182

Donde:

e → Espesor del diente

M → Modulo

e=1 .57∗2 . 5=3 . 93 (mm )

Calculo del paso del diente:

P=M∗π (23)

P → Paso del diente

M → Modulo

PUENTE GRUA 44


P=2 .5∗π=7 .85 (mm )

Calculo del largo del engranaje:

l=10∗M (24)

Donde:

l → Longitud del engrane

l=10∗2 .5=25 (mm )

Para los engranajes 3 y 5

Diámetro externo

De=2. 5∗(13. 2 )=37. 5 (mm )

Diámetro Primitivo

Dp=2 .5∗13=32. 5 (mm )

(23), (24), Referencia: Cálculos de taller A.L. Casillas pag.182

Altura del diente:

h=2. 162∗2. 5=5 . 415 (mm )

Espesor del diente:

e=1 .57∗2 . 5=3 . 93 (mm )

Paso del diente

p=2. 5∗π=7 .25 (mm )

PUENTE GRUA 45

2 3

2 3


Largo del diente

l=10∗2 .5=25 (mm )

Realizamos un análisis de Fuerzas

Figura 6


d2=252 .5 (mm )d3=252 .5 (mm )H=100 Hp=74 .6 KWPara la carg a transmitida actuante en los engranajes :

W t=60 (103 ) Hπ d n

W t=60 (103 ) (74 .6 )π (252 .5 ) (985 )

W t=5.73 (KN )

Figura 7: Disposición de fuerzas

Fuente: Elaboración Propia

PUENTE GRUA 46


F23r =5 .73 (KN )

F23r =F23

t tg 20o= 5.73 tg 20o

F23r =2 .09 (KN )

F23=F23t

Cos 20o=5 .73Cos 20o

F23=6 .10 (KN )

Reacciones en el eje:

Fb3x =−(F23

r )= − 2. 09 (KN )Fb3y =−(F23

t )=−5 .73 (KN )

Fb3=√(F23r )2+(F23

t )2=√(2.09 )2+(5 .73)2

Fb3=6 .10 (KN )

Figura 8


∑ F y=0

R yA=6 . 10 (KN )R yB=6 .10 (KN )

PUENTE GRUA 47


Momentos en A :SC 1:0≤x≤2 p lgFb3 (X )=MM=6 . 10∗2M=12 .2 (KN−p lg)V=Fb 3

¿SC 2 : ¿2 p lg ≤x≤5 p lgFb3 (X )−R (X−2)=MM=6 . 10∗2−6 . 10(2−2 )M=12 .2 (KN−p lg)Fb3−R−V=0V=R−Fb3

SC 3:5 p lg≤x≤7 p lgFb3−2 R−V=0Fb3 (X )−2 R(X−2)=M

M 1=12. 2 (KN−p lg)M 2=−18 .3 (KN−p lg )

Figura 9: Diagrama de momentos


Calculo de eje:

PUENTE GRUA 48


Momento torsor:

T=F23rD2

2=2 .09 (KN ) 252.5

2T=263 .9 (KN−mm )=10 .4 (KN−p lg)

Momento Flector:

Del momento máximo de la grafica tenemos:

M=18 .3 (KN−p lg )=464 . 8 (KN−mm )

Para el diámetro utilizamos el teorema de momento máximo:

d=[(32 nπ S y ) (M 2+T 2 )1/2]

1/3

Material Θ G 10500 Estirado a 600 ºF S y=180 ( kip / p lg2)=810(KN / p lg2 )

d=[(32∗4π∗810 )(10 .42+18 .32)1/2]

1/3

d= [(0 .025)(21 .05)]1/3

d=0 .807 ( p lg)Asumiendo para valores es tan dar :d=1 ( p lg )

Calculo del diámetro de la rueda del Carril

Partimos de la siguiente ecuación:

Dmin=P

(b−2∗r )∗kadm (25)

(25), Referencia: Apuntes de maquinas de elevación y transporte “Ing Barriga”

Donde:

P → Carga de trabajo

(b-2r) → Ancho de carril

PUENTE GRUA 49


kadm → Factor Empírico

Para cuatro ruedas se tiene lo siguiente:

WTotal=11000 (kg )4

=2750 (kg )=P

P=26950 (N )

El valor de k se obtiene de la tabla 48 del Helmut → k = 60

Calculamos el ancho del carril:

b−2∗r=44 .3 (mm )

Finalmente el diámetro de la rueda queda:

Dmin=10 .14 (mm )∗1009 .81

→=Dmin=103. 4 (mm )

Calculo para los motores de traslación:

Narranque=N R+N a (26)

Donde:

N arranque → Potencia de arranque



Calculo de la potencia de régimen:

F traslación=μ Q (27)

N R=Q∗v

60∗75∗η (28)

(26), (27), (28) Referencia: Apuntes de Maquinas de Elevación y Transporte “Ing Barriga”

Donde:


PUENTE GRUA 50




η → Rendimiento

Coeficiente de rozamiento para superficies:

μ = 0 . 1 − 0. 3

F traslación=μ Q=0 .15∗12000

F traslación=1818 . 3 (Kg)

N R=1818 .3 ( kg )∗30( m

min )

60( smin )∗

75(kg∗ms )1 (HP )

∗0 . 85

→N R=11.4 (HP )

Calculo de la potencia de aceleración lineal:

Na=Q∗v2

602∗75∗g∗ta∗η (29)

Donde:





t a → Tiempo de elevación

η → Rendimiento


PUENTE GRUA 51


Na=18 . 3 (kg )∗(302 )(mmin )

2

9. 81(ms2 )∗4 (s )∗602(smin )2

∗75[kg∗msHP ]∗0 . 85

Na=0 . 1148 (HP )

Narranque=N R+N a=11. 4+0 . 1148

Narranque=11.5 (Hp )

El valor calculado de la potencia de cada motor se tiene de tablas un valor

estándar.

Se debe tener cuatro de estos motores para el movimiento de traslación.

∑M o=0M−5 . 5⋅X=0M=5 . 5⋅XM Max=5,5⋅4

M Max=22(Ton⋅m)

PUENTE GRUA 52


Para acero B-254

σ y=2530(Kg /cm2 )σ u=4080(Kg /cm2 )

Con la ecuación de esfuerzo máximo:

σ t=M Max⋅b

I (30)

Tomando un factor de seguridad de 1.6 se tiene:

η=1. 6=σ yσ t (31)

Si modificamos la ecuación 30 dividiendo entre b.

σ t=M Max

Ib

Si I/b = S que es la resilencia.

Reemplazando 31 en 30 se tiene.

σ y

1 .6=MMax

S

S=MMax⋅1. 6

σ y

=2200000⋅1 . 62530

S=1391.3(cm3 )

Con el dato de resilencia entramos a tablas y buscamos un valor superior al valor hallado.

Se eligió:

Perfil I Estándar (IE):

IE-457x140.0 donde su resilencia es igual a 1688 (cm3). Tabla (IMCA Pag. 54)

(30), (31) Referencia: Apuntes de Elementos de Maquinas “Ing. Tapia”

PUENTE GRUA 53


2.4 DISEÑO Y ESPECIFICACION DE ELEMENTOS

2.4.1 Diseño de elementos

Nº DESCRIPCION DIMENSION MATERIAL

Diámetro 600mm

1 Tambor Longitud 248mmAcero St - 37

2 Ejes Longitud 177.8 mm Acero 1040

Diámetro 25.4 mm

3 Cable DiámetroCable 27 mm Acero Galvanizado

Diámetrohilo 1.2 mm

4 Gancho DIN 687 Acero St C 22

5 Reductor (Engranajes)

DRueda 252.5mm

DPiñon 32.5mm Acero 1040

6 Carro

LargoCarro 1500mm

AnchoCarro 800mmAcero 1040

7 Perfil Longitud 8000mm Acero B - 254Perfil IE

8 Riel Ancho B 67mm Acero 1040

9 Ruedas Diámetro 11mm Acero Moldeado

10 Polea Diámetro 480mm Acero Moldeado

PUENTE GRUA 54


2.4.2 Especificación de elementos

Nº DESCRIPCION ESPECIFICACIONES PESO

1 Cojinete Tipo: Abierto 6705 0,006 Kg.

2 Polea eje Mercado Nacional 1,69 Kg

Polea motor Mercado Nacional 0,0042 Kg.

3 Bandas Tipo “ V” A 60

4 Bolas - Perdigón ¾ (Pulgada) 0.027 Kg

5 Motor 1/3 (Hp) – 400 RPM

2.1 MEMORIA DE CALCULO

Nº DESCRIPCION CODIGO PLANO Nº MATERIAL DIMENSIONES OBSERVACIONES Para este tipo de

1 Tambor MB - 1 01-01-000Acero St - 37

Diámetro 600mmplancha se determino el factor

Longitud 248mm de seguridad ¿ 1

2Ejes

MB - 2 01-02-000Acero 1040

Longitud 177.8

mm

3Cable

MB – 3

Acero

Galvanizado

Diámetro 25.4

mm Valor hallado de

DiámetroCable

27 mm Catalogo.

GanchoMB – 4.1 01-04-001

Acero St C

22

Diámetrohilo

1.2 mm

4 DIN 687

5

Reductor

(Engranajes)MB – 4.2 01-04-002

Acero 1040

DRueda

252.5mm

DPiñon

32.5mm

6 Carro MB - 5 Acero 1040 El peso de la banda, no se lo

LargoCarro

Calculo.

PUENTE GRUA 55


1500mm

AnchoCarro

800mm

7 Perfil MB - 6 01-06-000Acero B -

254 Se especifica solo

Perfil IELongitud 8000mm

la longitud total a usar en todo el soporte

Se lo construirá8 Riel MB - 7 01-07-000 Acero 1040 solo con

Ancho B 67mm Planchas.

9Ruedas

MB - 8

Acero Moldeado

Se comprara.

2.6 BALANCE DE MATERIALES

Nº DESCRIPCION Nº PIE CODIGO PLANO Nº MATERIALPESO

BRUTO PESO NETO

1 Tambor MB - 1 01-01-000

ACERO INOXIDAB

LE 2,43 Kg. 2,43 Kg.

2 Eje MB - 2 01-02-000ACERO

AISI 1040 1,2 Kg. 0,8 Kg.3 Cojinete MB - 3 01-03-000 ACERO 0,006 Kg. 0,006 Kg.4 Polea eje MB – 4.1 01-04-001 ALUMINIO 1,71 Kg. 1,69 Kg.

Polea motor MB – 4.2 01-04-002 ALUMINIO 0,0042 Kg. 0,0042 Kg.5 Bandas MB – 5 GOMA

6 Soporte MB – 6 01-06-000ACERO PERFIL 15,14 Kg. 15,14 Kg.

7 Tolva MB – 7 01-07-000ACERO

PLANCHA 5,68 Kg. 5,68 Kg.8 Bolas -Perdigón MB - 8 ACERO 100 Kg. 100 Kg.

TOTAL 126.2 (Kg) 125.7 (Kg)

2.7 Planos de Conjunto y detalle-

PUENTE GRUA 56

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Maquinas de Elevacion y Transporte