diseño y construcción de una máquina para cribar semillas de frijol
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
EN INGENIER~A TECNOLOG~AS VANZADAS
DISENO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA
MÁQUINA PARA CRIBAR SEMILLAS DE
FRIJOL
Trabajo Terminal
Para obtener el título de
Ingeniero en Mecatrónica
Presenta
Amy Sue Agüero Almanza
Asesores
Dr. en C. Rafael Trovamala Landa
M.
en C. Alfonso Campos Vázquez
i
Ing. Emilio Nicéforo Brito Martínez
México D F Junio
2010
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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA
EN
INGENIER~A
TECNOLOG~AS
VANZADAS
UPllTA
''DISEÑO Y ONSTRU I~N E UNA MÁQUINA
PARA CRIBAR SEMILLAS DE FRIJOL
Trabajo Terminal
Para obtener el título de
Ingeniero
en
Mecatrónica
Presenta
Amy Sue
Agüero
Almanza
Asesores
vamala Landa Campos Vázquez
Brito
Martínez
Presidente Del Jurado
r
M en C Ceci lia ~ kr na n de z ava
México
D F
Junio 2010
Ing
Mecatrónica UPllT
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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edicatoria
mis padres
y
a laudia
Ing Mecatrónica
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gradecimientos
Al Instituto Politécnico Nacional
A
mis asesores
D. en C. Rafael Trovamala Landa
M.
en C. Alfonso Campos Vázquez
Ing. Emilio Brito Martínez.
A todos los m aestros que tuve a lo largo de m i formación.
A mi familia.
Al S r. David, Sra. Esther, D an iy Vale
A
mis amigos
Hugo
Eduardo la wera, /Justin)
Ale, Atole, Andrei
A
los del grupo estuvimos untos mucho tiempo los quiero)
Ing Mecatrónica UPIITA
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ontenido
Diseño y construcción de una máquina para cribar semillas de frijol 9
Resumen
Abstract
Objetrvo de l trabajo terminal 0
Prologo 0
Capítulo Antecedentes 2
1 1 impurezas en los granos 3
...........................................................................................................
2 1 Zarandas manuales 14
1 2 2
Limpieza con ventilador (Mesas de Gravedad)
15
1 2 3
Limpieza con mallas cilíndricas
6
1 2 4
Limpieza en máquinas con aire
y
zarandas 7
apítulo II Diseño de la maquina Cribadora
20
1 Caracterización de los granos
2 1
2 2 Diseño de las zarandas........................................................................................................
1
3 Tolva de alimentacion 22
2 4
Diseño del Sistemas de vibración 3
2 4 1
Calculo de masas 4
2 4 1 1 Zarandas...........................................................................................................................4
2 4 1 2
Canaletas
.......................................................................................................................
5
2 4 1 3
Carcasa de la mesa vibradora 6
2 4 6
Análisis del Fr ijol con Fuerza Aplicada
2
2 5 1
Condiciones estáticas del eje
.........................................................................................3
Anexo Propiedades de los materiales
7
Anexo Masa Excentrica 0
Anexo
III
Radio de Vacio 4
Anexo IV Manual de Diseño de Transportadores Helicoidales 7
Anexo V Data sheet CNY 02
Anexo VI Programa Control de Motor 04
Anexo VI1 Glosario 07
Anexo Vlll Dibujos 09
Ing Mec atrónica UPllT
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índice de ablas
Tabla
1
Características Mesa de gravedad Fehr 3)...........................................................................5
Tabla 2 Características Mesa de Gravedad Clipper lnternational 4) ................................................6
Tabla 3 Características Ma llas Cilíndricas 6) .....................................................................................6
Tabla 4 Características Mall as Cilíndricas Fehr
3)
.............................................................................
7
Tabla 5 Especificaciones Cribadoras Fehr 3)
.....................................................................................
7
Tabla 6 Especificaciones Cribadora Clipper 4) ..................................................................................8
Tabla 7 Especificaciones Cribadoras Felper 7)
..................................................................................
8
Tabla 8 Características físicas de los grano s
......................................................................................
1
Tabla 9 Propiedades del Resorte 13)
..............................................................................................
7
Tabla 10 Rodamientos
.......................................................................................................................
8
Tabla 11 1Rodamientos extracto m anual SKF pág 47 1 Rodarnientos de rodillos a rotula) ............40
Tabla 12 CEMA
...................................................................................................................................
0
Tabla 13 Tornillo seleccionado ......................................................................................................... 1
Tabla 1 4 Estándares para Tornillo Helicoidal
.....................................................................................
43
Tabla 15 Medid as para el torn illo a util izar.......................................................................................3
Tabla 16 Velocidad en m ot or CA 4
Tabla 17 Tiemp o para obtención de Distancias .................................................................................9
Tabla 18 Diagrama de Procesos ........................................................................................................3
Tabla 20 Propiedades del Acero AISI-304
..........................................................................................
8
Tabla 2 1 Propiedades del Acero AISI-306 8
Tabla 22 Propiedades del Aluminio 3003
.........................................................................................
9
Tabla 23 Propiedades de la Made ra ................................................................................................. 89
Tabla 24 Propiedades del Engranaje.................................................................................................. 9
Tabla 25
.
Pruebas de Radio de Vacio .................................................................................................5
Tabla 26.
Radio d e vacio .....................................................................................................................5
ng
.
Mecatrónica UPllT
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índice de iguras
Ilustracion Frijol 3
Ilustración 2
.
Zaranda Manual 4
Ilustración 3 Mesa de Gravedad 5
Ilustración 4 Limpieza por mallas Cilíndricas 6
.
lustracion 5 Cribadora 7
Ilustración 6 Dibujo de la desbrozadora 1
Ilustración 7 Zaranda Clasificadora 2
.
Ilustracion 8 Dibujo de Tolva..............................................................................................................3
.
Ilustracion 9 Modelo Masa excéntrica 3
Ilustración 10 Grafica de Factor de amortiguamiento 4
Ilustracion11 Masa Descentrada 4
Ilustración 12
Configuración de Resortes en Paralelo 7
Ilustración 13 Grafica de Esfuerzosy Momentos
..............................................................................
4
.
Ilustracion 14 Paso del tornillo a utilizar 0
Ilustración 15 Tornillo Helicoidal 16)
................................................................
..............................43
Ilustración 16 Arrancador de motor Monofásico 17) 7
Ilustración 17 Especificaciones de arrancadores de CA 17) .............................................................7
lustración 18 Sección transversal de una banda en Vy ranura de polea acanalada 17)
48
Ilustración 19 Coeficiente de Servicio 17) 9
lustración 20 Grafica de selección para bandas en V industriales de sección estrecha 17)
50
lustración 21 Especificación de potencias Bandas 3V 17)
51
.
lustracion 22 Correccion de ángulo 17) 3
Ilustración 23 Factor de corrección de
la
Banda 17) 3
Ilustración 24 Fuerza en polea acanalada para banda o polea 17) 4
lustración 25 Geometría de Engranes 19)
62
lustración 26 Fuerzas en Engranes Cónicos o Biselados 17)
62
lustración 27
.
Diagrama esquemático de Control
68
e
lustracion 28 Pinon Cremallera
6 8
lustracion 29.Circuito Sensor
69
lustracion 30 Estructura de Cribadora
70
lustración 31 Diagrama de Flujo
72
.
Ilustracion 32 Mallas de la Cribadora................................................................................................4
Ilustración 33 Estructura de la Cribadora 4
Ilustración 34 Hule 5
Ilustración 35 Eje Mesa vibradora) 5
.
Ilustracion 36 Masas descentradas 6
lustración 37 Tolva 76
Ilustración 38 Canaletas 7
Ilustración 39 Primer ensamble parcial 7
Ilustración 40 Motor y Moto-reductor 8
Ing ecatrónica UPIIT
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Ilustración 4 1 Transmisión de Eje 8
Ilustracion 42 Transmisión del Tornillo 9
lustracion 43 Engranes cónicos 79
lustracion 44 Tornillo alimentado r
lustracion 45 Tolva 8
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INGENIERI MEC TRONIC
Diseño construcción de una máquina para cribar semillas de frijol
Palabras Clave
Cribadora, productiva, frijol, económica
Resumen
El presente trabajo consiste en el diseño y la construcción de una máqu ina para la
criba de semillas de frijol, cribando un promed io de dos toneladas po r día, con un
mínimo de impurezas y cuidando las semillas para que no se maltraten.
El usuario debe co locar las semillas de frijol a cribar en la tolva d e la máquina, una
vez que se encuentre llena, ó que el usuario así lo decida, podrá encender la
máquina. La tolva dejará paso a las semillas de frijol para que puedan desp lazarse
por las zarandas, pasando por la desbrozadora, las semillas que caigan se
deslizaran por la zaranda clasificadora, quedando en está las semillas de frijol. Una
vez clasificada la semilla de frijol llegará a un em budo que estará conectado a un
tornillo transportador, siendo está la etapa final, previa al almacenam iento.
La máquina contará con una interfaz simple al usuario siendo dos los botones
principales, botón de inicio y paro de emergencia, así mismo contará con tres
botones para la selección del flujo a limpiar, botón que indica un 50 , 75 y 100 .
Se hicieron los cálculos necesarios para ahorrar energía, cuidar la semilla y poder
presentar una máquina que sea resistente a las condiciones de trabajo del campo,
logrando un diseño eficiente.
bstract
This work involves the machine's design for bean seed sieve, sifting through an
average of two tons per day, with a minimum of impurities and caring the seeds that
won't get mistreated.
The user m ust place the bean seeds to be screened in the hopper of the m achine,
once it is full, or the user decides, may turn on the machine. The hopper will give
way to bean seeds so they can move through the sheets, through the brushcutter,
the seeds are falling by the slide sorter, staying in bean seeds. Once the bean
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UPIITA
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seeds classified into a drum that will be connected to a screw conveyor, where is
the final stage prior to storage.
The machine will feature a simple user interface by two main buttons, start and
emergency stop button and it will have three buttons for selecting the flow to be
cleaned, button indicating a 50 , 75 and 100 .
The calculations were made to save energy, to care the seed and present a
machine that is resistant to conditions of work in field, achieving an efficient design.
bjetivo del trabajo terminal
Diseño y construcción de una m áquina para cribar semillas de frijol, dirigida a hacer
más eficiente la producción, reducir costos y evitar pérdidas del producto cuidando
la semilla, así como a presentar una opción viable, económica y rentable para los
agricultores.
Prologo
El frijol es un cultivo tradicional en México el cual se siembra en todas las regiones
agrícolas del país. En e l estado de Zacatecas se siembran diferentes tipos de frijol,
como son: F lor de mayo, Flor de junio, Negro, Bayo, Vaca, entre otros, la época de
cosecha comprende los meses de Septiembre, Octubre y N oviembre, tiempo en el
que es necesario tener la maquinaria suficiente para tener un buen producto.
Actualmente empresas tanto nacionales como internacionales ofrecen a los
campesinos opciones para poder trabajar de forma eficiente. E llos ofrecen entre su
gama de opciones, maquinas que ayudan a limpiar la semilla de frijol, utilizando
despedradoras, cribadoras, mesas de gravedad y empaquetadoras.
El tipo de cribadoras que ellos ofrecen son para una producción muy grande, por lo
tanto cara e inaccesible para algunos campesinos. Los campesinos que no cuentan
con los recursos suficientes para comprar una máquina como la citada, caen en la
necesidad de rentar, sin opción a ser propietarios de una máquina propia ó de
utilizar procesos manuales quienes toman mucho tiempo y para los cuales se
necesita mucho esfuerzo físico.
En el presente trabajo s e busca realizar un sistema que les permita aumentar sus
ingresos, trabajar de forma eficiente utilizando maqu inaria propia que pueda
realizar todo e l proceso de forma autómata.
La máqu ina cribadora que se p resenta en este trabajo está hecha por encargo de
un grupo de agricultores del estado de Zacatecas, quienes están interesados en
Ing Mecatrónica UPIlT 1
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tecnificar algunos de sus procesos, pero a la vez impedidos de pagar los altos
costos como la de una m aquinaria comercial agrícola.
El diseño de la m áquina cribadora de sem illas de frijol se describe en e l siguiente
escrito com prendiendo cuatro capítulos.
Capítulo
I
(Antecedentes); Este capítulo muestra el estado del arte de las
maquinas cribadoras que ofrecen empresas nacionales como extranjeras,
siendo estas maquinas la base del diseño y la construcción del proyecto
propuesto.
Capítulo
II
( Diseño del prototipo ); Presenta el diseño
y
desarrollo de las
diferentes etapas que com ponen la maqu ina.
-
Capítulo ( Construcción del prototipo ); Según la etapa de diseño se
muestra de m anera amplia como fue la construcción del prototipo.
-
Capítulo IV ( Conclusiones ); Se detallan los objetivos cumplidos así com o
algunas observaciones.
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Capítulo I
ntecedentes
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UPIITA
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lmpurezas en los granos
Las impurezas que normalmen te se encuentran en los granos de frijol por lo
general son fragmentos provenientes de la propia planta como rastrojos hojas
trozos de granos ramas etc.
[Ver
Ilustración
11.
Asimismo existen otras impurezas
que no provienen de la propia planta a las cuales se les denomina materias
extrañas y que generalmente están constituidas por semillas silvestres parte de
otras plantas además de terrones arena piedras etc. Las impurezas presentes en
las semillas de frijol son consecuencia del descuido durante el cultivo
principalmente en e l control de malezas y d e los métodos u tilizados para la
cosecha.
Ilustración 1
rijol
Los granos cosechados de forma manual o mecánico siempre contienen
impurezas. Para la conservación de los granos durante el almacenamiento es
necesario considerar dos aspectos importantes de las impurezas; uno de ellos es el
hecho de que su presencia hace más difícil la conservación de los granos y el otro
se refiere a la dificultad que presentan para la buena operación de las unidades
almacenadoras
1).
El exceso de impurezas
influye en forma negativa en la
conservación de los productos almacenados porque normalmente son
higroscópicas y tienden a hum edecer los granos además d e ser un medio
favorable para el desarrollo d e insectos y microorganismos.
Ing Mecatrónica
UPllT
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1 2 Sistemas
y
Equipo
La -limpieza de los productos agrícolas es una práctica adoptada hace m iles de
años y que poco ha cambiado desde entonces pues en la actualidad se utilizan los
mismos principios mecánicos. No obstante siendo que las máquinas modernas
permiten una buena limpieza de los productos poseen un rendimiento bajo lo que
muchas veces limita la recepción de éstos en las grandes unidades de
almacenamiento.
En el medio rural los sistemas de limpieza son bastante rudimentarios; por lo
general utilizan cernidores manuales; ocasionalmente equipos más complejos
como m áquinas con sistemas de aspiración de aire y juego de mallas o zarandas.
En las unidades almacenadoras o en las grandes propiedades agrícolas donde se
requiere limpiar grandes cantidades de granos se utilizan máquinas de limpieza
con sistemas de aspiración de aire y zarandas. Estas máquinas tienen una alta
capacidad para una eficiente limpieza pero su operación es relativamente compleja
y el precio es alto.
1 2 1 Zarandas manuales
La limpieza con zaranda manual es el método más utilizado por los pequeños
agricultores. El método consiste en utilizar mallas o zarandas manua les y realizar
un movimiento hacia arriba con la zaranda lanzando el producto al encuentro de la
corriente de aire; el viento se encarga de eliminar las impurezas más livianas.
Enseguida se realiza un movimiento de vibración o vaivén de la zaranda para
propiciar que las impurezas menores pasen por los orificios. [Ver lustración
21
lustración 2 Zaranda Manual
Ing Mecatrónica UPllT 4
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Las zarandas manuales son muy utilizadas aunque solo permiten la limpieza de
pequeñas cantidades de productos estas pueden ser construidas fácilmente por
los -propios agricultores. La capacidad de limpieza con las zarandas manuales es
del orden de 120 a 180 kg por hora de trabajo
2).
Tiene la desventaja de ser una
operación de bajo rendimiento
y
de exigir gran esfuerzo físico habilidad.
1 2 2
Limpieza con ventilador (Mesas de Gravedad)
Consiste básicamente en un ventilador que produce un flujo de aire el que realiza
la separación de las impurezas del producto. Esta separación se efectúa a base de
las diferencias de la velocidad terminal de las impurezas
y
de los granos.
Este sistema de limpieza sirve para eliminar impurezas livianas tales como polvo
hojas tallos ramillas etc. y se recomienda para la limpieza de maíz arroz
frijoles a nivel de pequeños productores. La limpieza se lleva a cabo haciendo
pasar una corriente de aire por los granos; las impurezas más livianas son
lanzadas fuera de la máquina por la acción del aire del ventilador. Cuando el
producto contiene muchas impurezas pesadas como terrones
y
arena no es
posible con este método realizar una buena limpieza [Ver Ilustración
31.
Ilustración 3. Mesa de Gravedad
Especificaciones
R6 7 , .W
-
>= -a
Enerc
Moto
Tabla 1 Características Mesa de graveda d Fehr 3)
Ing Mecatrónica UPIIT 5
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Modelo Capacidad-ton. Motor Kw HP)
\
ación
ores.
vibrato
Separac
- -
..A
ria, cc
i ó n pc
tomat ti;
le frijol
tamaño unifornie, puede variar.
Tabla 2. Características Mesa de Gravedad Clipper International 4)
1.2.3
Limpieza con mallas cilíndricas
Las máquinas de limpieza con mallas cilíndricas rotativas son muy utilizadas para
altos volúmenes, debido a su gran capacidad para limpiar y porque requieren baja
potencia para su funcionamiento. Están constituidas básicamente por dos mallas
cilíndricas, colocadas una dentro de otra. La malla interior tiene forma de cono,
para que los granos se deslicen cuando se opera el equipo a una velocidad más
baja
ver Ilustración
41,
sin embargo este tipo de limpieza daña de forma
considerable la semilla ya que se quiebra en el intento de ser limpiado 5).
Ilustración4. Limpieza por mallas Cilíndricas
Se documento una cribadora propiedad de un campesino del estado de Zacatecas,
este es el tipo de máquinas que tienen a mano y a precios accesibles, la otra es
una cribadora de mallas cilíndricas comercial.
Mono
Especificaciones
r w
>m*er= .
S p ' ) r n T W m * X Y
Ener
Moto
Tabla 3. Características Mallas Cilíndricas 6)
Ing Meca trónica UPIITA 6
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Especificaciones
m r
n rq r u S
Enerc
Tabla
4.
Características Mallas Cilíndricas Fehr
3)
3
ca 2
1.2.4 Limpieza en máquinas con aire
y
zarandas
Las máquinas de limpieza con ventilador y zarandas se utilizan cuando se requiere
una limpieza más e ficiente del p roducto
[Ver Ilustración
51
Ilustración 5 Cribadora
Estas máquinas pueden ser utilizadas en la operación de pro-limpieza para eliminar
parte de las impurezas de los granos, o en la operación de limpieza, después del
secado
2).
La diferencia entre máquinas de limpieza y pro-limpieza está
determinada básicamente por la eficiencia de la separación. Las máquinas de
limpieza tienen ventiladores más potentes, o un mayor número de zarandas con
orificios, cuya dimensión se aproxima más al tamaño de los granos, permite realizar
una limpieza m ás eficiente.
Por lo general, las máquinas con ventilador y zarandas están constituidas por un
depósito o alimentador, un sistema de aspiración de polvo que se encuentra a la
entrada o salida del producto) un conjunto de zarandas intercambiables y un
dispositivo para producir la vibración u oscilación del conjunto de zarandas.
Especificaciones
Capacidad
kglh)
q - 4vT - -7?p T
3
Características Principales
u u *--- ? ?-
is.
i o eléctrica
m
f i
Tensión
Con band2
O0 Sir
Ten:
Tabla
5
EspecificacionesCribadoras Fehr
3)
i banda
;ión
-
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Especif icaciones
Capacidad
r ,
a w
Req uis i tos Eléctr icos
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1 3 2 Excéntricas
Las cribas excéntricas portan un eje transversal excéntrico montados sobre dos
cojinetes vinculados al bastidor fijo de la máquina mientras que la parte excéntrica
está fijada mediante otros dos cojinetes a la estructura m óvil de la criba.
1 3 3 Sectores Síncronos
Consiste en dos ejes paralelos situados en la parte alta de la maqu ina que portan
sectores excéntricos que giran a la misma velocidad compensándose
sincronizadam ente la oscilación de ambos sectores de m anera que la vibración
final resultante es exclusivam ente lineal.
1 3 4 Electromecánico
Consiste en un dispositivo de tipo eléctrico que m ediante unos electroimanes
produce un m ovimiento de vaivén a la criba p roduciendo la m oción de tamizado.
Ing Mecat rónica UPIITA 9
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apítulo
Diseño de la máquina ribadora
Ing Mecatrónica UPlIT
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2 1 Caracterización de los granos
La tabla
8
muestra las características físicas y mecánicas de los granos d e frijol a
tratar 9).
longiti
mm
del peso coeficiente Densidad
seca
Humedad
ancho
frijol de fricción
9)
~ l k )
Tabla
8.
Características físicas de los granos
2.2 Diseño de las zarandas
La zaranda es una de las partes más importantes de la máquina cribadora, y se
clasifican de acuerdo al trabajo que desempeñan, en desbrozadoras y
clasificadoras.
Para obtener buenos resultados, la máqu ina cribadora solo necesita dos zarandas.
La zaranda desbrozadora se coloca al principio y la zaranda clasificadora en
segunda posición. Así se asegura que los contaminantes más grandes hojas,
tallos, vainas, piedras, tusas) queden retenidos en la primera zaranda, y los más
pequeños polvo, tierra, granos partidos) se separen al pasar a través de la
segunda.
Como zaranda desbrozadora, se diseñó, una de perforaciones redondas, la cual
separa los materiales con base a diferencias de anchura; cuando la diferencia entre
materiales es muy grande, también puede hacer separaciones en base a
diferencias de longitud 5).
Para el cálculo de los diámetros que conforman la zaranda desbrozadora, se
considero, según e l Manual para el Bene ficio de las semillas 5) las dimensiones
promedio de las muestras que se clasificaran, se obtuvo un promedio de longitud
en las semillas de 10,073mm [Ver tabla 81 por lo tanto el diámetro de la perforación
será de 16,78mm. Se considerará un diámetro comercial de 15mm .
Como estándar comercial 10) se tomo en cuen ta que entre los centros de cada
perforación exista una distancia de 20m m.
Ilustración 6. Dibujo
de
la desbrozadora
Ing
Mecatrónica
UPIITA 2
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Como zaranda clasificadora, se diseñó, una de perforaciones oblongas, la cual
separa los granos en base a diferencias de espesor. Estas perforaciones se
especifican en cualquiera de los sistemas de unidades por el ancho y la longitud de
la perforación, y según el Manual para el Beneficio de la Semilla 5) es más
eficiente si las perforaciones están o rientadas en el sentido del flujo de la semilla.
Para el cálculo de el ancho y la longitud de esta zaranda, se considero únicamente
el cálculo del primer parámetro, para este se recomienda según en Manual
previam ente citado 5), que exista una diferencia de solo O, 1mm para la separación
de la semilla. Considerando las dimensiones promedio de las m uestras de frijol que
se clasificará, se obtuvo un promedio en cuanto al ancho de 6,39mm [Ver tabla
81,
por lo que el ancho será de 6,29mm . No se considera el cálculo del largo del orificio
ya que por estandarización, para este tipo de zarandas está establecida una
medida de 19mm, por lo tanto las medidas comerciales serán 6mm de ancho por
19mm de largo.
Como estándar comercial se considera que entre centros de cada perforación
exista una distancia a lo largo de 21mm y a lo ancho de 7mm . 10)
Ilustración
7.
Zaranda Clasificadora
El material se escogió e n base a los dispuestos comercialmente para este tipo de
actividades, solo son tres: Acero AISI-304, Acero AISI-306 y Lámina Negra lo ) , se
consideró que el Acero AISI-304 calibre 20 es una buena opción, ya que la relación
costo beneficio que presen tó éste es mayor al Acero AISI-306 y la Lam ina Negra.
[Ver anexo 11
Las dimensiones de las zarandas, acorde a las dimensiones de la máqu ina, serán
de 1,2m de largo por 0,8m de ancho.
2 3
olva de alimentación
Dentro del diseño de la tolva se consideró su geometría material.
Las dimensiones de la tolva se propusieron como, 0,8m d e ancho, 0,5m d e largo y
0,3m de altura. El material es Aluminio 3003 calibre 20, ya que este material
presenta una excelente resistencia a la corrosión, fácil de trabajar, m etal formar y
soldar 11 [Ver anexo 11.
Ing Mecatrónica UPIITA 22
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Ilustración 8. D ibujo de Tolva
2 4
iseño del Sistemas de vibración
Para hacer los cálculos para determinar el desbalance rotatorio, se tomará en
cuenta el diagrama mostrado en la Ilustración 9 del libro Vibraciones (12).
Se m uestra el modelo de una máqu ina rotatoria de un grado de libertad, soportada
por una base con elasticidad
k y
amortiguamiento c. La máquina de masa total m,
tiene un rotor que gira con respecto al centro en e l punto 0 con velocidad angular
wR
r ad s ;
normalmen te la masa no está distribuida uniformemente, lo que produce
desbalanceo, el cua l es equivalente a una masa excéntrica
m ,
el cual es nuestro
caso, está gira con excentricidad e, del centro de giro del rotor, la fuerza centrífuga
de la masa m está dada por mteoR y su componente vertical por m'ewi senw,t:
La ecuación diferencial del
movimiento para este caso
es:
mx + x+ lu = mtewisenwRt
x i F = mtewR
lustración
9
Modelo Masa excéntrica
además
o
= ii
La solución de la ecuación para estado estable es de la forma x = X R
sen
(wR t y ,
para este tipo de movimiento existe un parámetro llamado factor de amplificación
[Ver anexo
2
para la justificación de este factor], en la siguiente gráfica muestra los
valores del factor de Am plificación (r,
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
24/116
Il 1 4
Ilustración 10 Grafica de Factor de amortiguam iento
La Ilustración 10 es importante ya que m uestra la amplitud de desplazamiento en
función de la frecuencia en donde se puede observar que la amplitud del
movimiento es máxima cuando la frecuencia se acerca a la frecuencia natural del
sistema. Deb ido a que uno de los objetivos principales es el ahorro de energía se
necesita que la amplitud de desplazamiento sea la mayor posible para esto se
necesita llevar la frecuencia de operación del sistema m uy cerca de la frecuencia
natural sin ser está ya que el sistema se dañaría.
Ilustración
11
Masa Descentrada
2 4 1 Calculo de masas
El calculo se hará sumando las masas de cada componente que se encuen tra en la
mesa de la cribadora compuesto por las zarandas las canaletas de residuos la
canaleta de producto y la carcasa.
2 4 1 1 Zarandas
Se consideró en el d iseño como material Acero AISI-304. [Ver anexo 11
Para la zaranda clasificadora se considera la densidad del acero AISI-304 p=7 93
g/cm3 utilizando calibre 20 las perforaciones son circulares el diámetro es 15mm
apoyándonos en la ecuación 1).
p =
1)
Ing
Mecatrónica UPIIT 24
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
25/116
El cálculo del volumen se considerará como:
1
x x h [cm2]
4230 n x
r2
x
h [cm2]
Donde: es la longitud de la zaranda 120cm
a
es el ancho de la zaranda 80cm
h es el calibre del acero
0 9lcm
r e s el radio de la perforación circular
O 75cm
Despejando m y sustituyendo los datos, se obtiene la masa de la zaranda
clasificadora.
Para la zaranda desbrozadora se considera la densidad del acero p=7,93 g/cm3,
utilizando acero calibre 20, las perforaciones son ob longas, por lo que sus medidas
son 6mm de ancho por 19mm de largo, apoyándonos en la ecuación 1).
El cálculo del volumen se considerará como:
Donde: es la longitud de la zaranda 120cm
a es el ancho de la zaranda 80cm
h es el calibre del acero 0 9lcm
1 es la longitud de la perforación oblonga 1 9cm
a es e l ancho de la perforación oblonga 0 6cm
Despejando m y sustituyendo los datos, se obtiene la masa de la zaranda
clasificadora.
2 4 1 2
analetas
Se consideró en e l diseño como material Alum inio 3003. [Ver anexo
11
Para las 3 canaletas se considera como la densidad del aluminio p=2,7 g/cm3,
utilizando aluminio calibre 20, las dimensiones son 5cm de altura por 15cm de
ancho, apoyándonos en la ecuación 1).
Ing Mecatrónica
UPIITA
25
-
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El cálculo del volumen se considerará como:
v = h x L + a )
Donde: es la longitud de la canaleta
150cm
a
es la altura de la canaleta
5cm
h es e l calibre de l aluminio
0 8lcm
Despejando
m
sustituyendo los datos y considerando que son tres, se obtiene la
masa de las canaletas.
m x x v = x
2 7
x
1 62 0 131kg
2 4 1 3 arcasa de la mesa vibradora
Se consideró en el diseño como material Madera. [Ver anexo 11
Para las 2 carcasas de la mesa vibradora, se considera como la densidad de la
madera p=95 g/cm3, uti lizando madera con u n ancho de Ic m , las dimensiones son
1,4m de longitud, 15cm de altura,, y 25cm de altura*, apoyándonos en la ecuación
1 .
El cálculo del volumen se considerará como:
Donde: es la longitud de la carcasa
150cm
a l es la altura 1 de la carcasa
12cm
a2
es la altura 2 de la carcasa
20cm
h
es el ancho de la madera
?cm
Despejando m sustituyendo los datos, y considerando que son dos caras, se
obtiene la masa de la carcasa de la mesa vibradora.
Obteniendo una masa total:
Donde:
m~
es la masa total
m
masa de las zarandas (clasificadora y desbrozadora)
mk
masa de las carcasas
m masa de las canaletas
Ing Me catr ón ica UPIITA 2
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
27/116
Los cálculos anteriores se realizaron bajo la consideración de que el material es
isotrópico, debido a que esta condición en la realidad no se cumple tomarem os un
margen de error para la masa total calculada que será un 15 arriba de la masa
calculada, por lo tanto la masa total es igua l a:
2.4.2 Elección de resortes
Para la elección de resortes en el cálculo se tomaron en cuenta solo resortes
comerciales, en base al peso que iban a soportar, como observamos en la
siguiente tabla [Ver tabla 91, corroboramos que e l resorte seleccionado cum ple con
nuestras condiciones de trabajo.
Material
Ca De 16,45N a 9741N
rga
~ngitud
D
libre
El mecanismo m ostrado en la Ilustración 12 contiene una configuración de resortes
en paralelo. La teoría estipula que bajo esta consideración las constantes de los
resortes deben sumarse,
y
al mismo tiempo se sabe que el peso se divide entre
ambos resortes.
kT = x k l k
Como k = k k
kT = 2k
La
De 25,4mm
a
305mr
Ilustración 12 Configuración de Resortes en Paralelo
ata
r
alojamien
diá
[mm] L l l l i i l J
15,88 ;,72
Por lo tanto la constante de recuperación del resorte
k)
es igual a 10600,00[N/m]
2.4.3 Frecuencia Natural del Sistema
Tabla 9. Propiedades del Resorte 13)
Para determinar la frecuencia natural del sistema consideramos la formula 2 :
Diámetro hilo
Ing Mecatrónica UPIITA
27
Longitud
1
Carga
a
L1
11NI l fkgl
d
LIUI
1 1
259,08
Long a
bloque
aprox.
[mm]
222,50,O93X0,125
oeficiente
+i- lEOh
L I Y I I 111
111
5,3
04,80 24,50
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
28/116
Por lo tanto sustituyendo los valores antes calculados, determinamos la frecuencia
natural del sistema que es igual a 15,366 [radls] haciendo la conversión a
revoluciones por m inuto se ob tiene:
2.4.4 Cinemática de la partícula Frijol)
El medio que se está estudiando es un medio discontinuo, necesitamos
aproximarlo a u n m edio continuo para pode r trabajar con
él 14).
Para pasar de un medio discontinuo a un medio continuo necesitamos cumplir con
la siguiente relación:
Es decir algunos parámetros del medio discontinuo MD), nos pueden dar la
información, para poder conocer el movimiento de un medio continuo equivalente
MC).
Uno de los paráme tros utilizados para hacer esta aproximación es distribución de
tamaño de grano, este es un parámetro geométrico que nos indica que variación
existe, dentro de una m uestra, en los tamaños de granos.
Haciendo referencia a la tabla 8 que refiere la longitud media para la semilla en
cuestión es 10,07mm .
La distribución de tamaño de grano para la semilla en cuestión es pequeña, los
granos no varían mucho en tamaño, esto facilita la aproximación a un medio
continuo, m ediante el conocimiento de un parám etro llamado radio de vacio.
2.4.4.1 Geometría de arreglo
Considerado solo los aspectos isotrópicos de un arreglo podemos definir el factor
llamado radio de vacío, com o:
V Volum e n de l v ac io
e = - =
V Volu me n de l so lido
Este factor nos establece que tan denso es el arreglo. La exactitud presente en las
consideraciones de medio con tinuo son directamente proporcionales a este factor,
por lo que nos da una buena estimación de la naturaleza del m edio.
Haciendo una prueba sobre un volumen
V
como el radio de vacio en nuestra
muestra llena de frijoles, es similar al radio de vacio del mismo volumen lleno de
esferas de radio igual a la longitud mayor del frijol, por lo tanto e l considerar el frijol
como una esfera uniforme arroja errores despreciables [Ver nexo 31
Ing
ecatrónica
UPIITA 28
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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2 4 5 Frijol
como partícula
Ya que se aproximo el comportam iento de la semilla, al de una esfera, procedemos
al análisis de las fuerzas que actúan sobre la partícula semilla).
Haciendo una sumatoria de fuerzas. O btenemos:
m g sin 8
K
ma min
C F , = N
- m g c o s e
O
Despejando de la ecuación tenemos
N m g cos 8
5)
Sustituyendo la ecuación 5 e n 3.
m g s in 8 NpK mam in
m g sin 8 m g cos 8pK mam in
m g s i n 8 os 8 p K ) marni,,
6)
Hasta este m omen to en la ecuación 6 tenemos dos incógnitas
8
y amin,Analizando
desde otra perspectiva:
Según un estudio realizado sobre el cuidado de las semillas 5), el flujo por metro
cuadrado que puede limpiar una zaranda de semillas de soya es de 500 kglh,
considerando que las semillas de la soya y la semilla del frijol pueden suponerse de
características similares y dado que la zaranda que se utilizará es de m*,
suponemos un flujo de 500kglh para que no se maltrate la semilla. De esta
suposición se ob tiene:
Si conocemos el flujo podemos saber cuántas semillas se necesitan para cumplir
con este flujo, si el peso promed io de un frijol de las especies que vamos a limpiar
es de:
Ing Mecatrónica UPllT
9
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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El número de frijoles o de esferas es:
Realizando un análisis en las mallas:
Los frijoles tienen un d iámetro aproximado de:
El largo y ancho de las zarandas son respectivamente:
El número de esferas que entra a lo ancho y a lo largo suponiendo que no existe
traslape
y
se encuentran distribuidos uniformemen te es:
Al considerar la masa total del flujo de frijoles es:
Suponiendo un tiempo de un segundo se requiere saber cuál es la distancia que
recorre cada frijol es decir sin que exista traslape analizando el comportamiento
regular de m anera uniforme podemos dividir el numero de frijoles que
necesitamos para cump lir para nuestro flujo con el num ero de frijoles que hay a lo
ancho esto nos dará el num ero de frijoles que debe haber a lo largo para que el
flujo se cumpla es decir:
Esto quiere decir que necesitamos 5 filas para que e l flujo propuesto se cum pla sin
aplicarle otra fuerza más que la gravedad.
Ahora obtenem os una distancia multiplicando el diámetro de cada frijol por el
número de filas suponiendo que no existe espacio entre ellos.
Ing Mec atrón ica UPIITA 30
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Regresamos a hacer un análisis de la dinámica del frijol, si el movimiento es
uniformemente acelerado, la ecuación que rige este movimiento es:
En condiciones iníciales al no existir un desplazamiento inicial
S)
ni una velocidad
inicial
V,),
la ecuación se sim plifica a:
Al conocer
S,
que es la longitud de la zaranda igual a 1 2my t, en este caso igual a
1s Despejamos nuestra
a
por lo que obtenemos:
Regresando a la ecuación 6 y despejando el ángulo obtenemos:
min
sin 8 cos 8 pK=
7)
De la ecuación
7
suponemos que el valor de
8
será un valor pequeño, por lo que:
s in
8 8
Sustituyendo estos valores en la ecuación 7, se obtiene:
amin
8 p K =
El coeficiente de fricción entre el acero de l material de las zarandas y un promedio
de las especies de frijol es de 0.42, [ er tabla 11 sustituyendo en la ecuación 8 y
despejando@, btenemos:
amin
,g=-
0 l m s2
p K
=
0 42 = 0 43
9 9 81 m s2
Este resultado nos dice, que solo con el efecto de la gravedad, y a una orientación
de 0.43, nues tro flujo propuesto, pasará por la malla.
Los valores obtenidos anteriormente son resultado de a lgunas aproximaciones, por
lo que estos no son determinantes, sino que sirven de cotas para los valores
finales. Los valores finales de estas variables dependerán del análisis m atemático,
aquí realizado, y de las condiciones reales de la m aquina.
Ing. Me cat rón ica UPIITA
-
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2 4 6 nálisis del Frijol con Fuerza plicada
Se tiene el diagrama de la partícula de esta manera, considerando que la fuerza se
aplica perpendicular al plano, esta fuerza es provocada por la excentricidad,
obtenemos:
La sumatoria de las fuerzas es:
Despejando la fuerza normal de la ecuación 10, se obtiene:
Sustituyendo la ecuación 11 en ecuación 9, tenemos:
m a m g sin
8
= m g sin Fc mg cos 9 ) p K
m a m g
sin
FcpK m g
cos
pK
12)
Si la fuerza que ejerce el vibrador es de:
2
Fc meew,,
Sustituyendo ecuación 13 en 12, obtenemos:
m a m g sin m , e w i p K m g cos 9 ,uK
m a = m g sin K m g cos 8 m e e w z )
14)
Si se reduce al máximo la fricción, se tendría:
Conociendo la frecuencia natural del sistema, obtenemos que la excentricidad está
dada por:
m g cos
m e e
w,2
Ing Mecatrónica
UPIIT
3
-
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Proponiendo una e 7cm la masa excéntrica está dada por
Donde m es solo la m asa del frijol. Debido a que la fuerza excéntrica afectará tanto
a la zaranda como al flujo suponiendo este homogéneo esto es que el frijol
analizado está en el centro de gravedad del sistema. Podemos sustituir la masa
total de l flujo Mf más e l peso de la zaranda M .
De igual
Por lo tanto la ecuación 13 queda:
Los valores obtenidos para m Fc
y
e son valores que aseguran bajo las
condiciones dadas que la componente de la fricción es anulado por efecto de la
fuerza excéntrica. Com o queremos que el grano salte sin dañarse aumentaremos
la fuerza excéntrica obtenida en un factor de 2 con lo que tenemos.
2 5 Diseño del eje
Para diseñar el eje partimos proponiendo un m aterial encontramos un diámetro
que cumpla con las condiciones estáticas. Posteriormente con ese diámetro
calculamos la velocidad crítica del eje.
Conociendo la velocidad crítica del eje debemos de asegurar que está se
encuentre lejos de la frecuencia natural del sistema que se rá la velocidad a la que
girará el eje.
2 5 1 Condiciones estáticas del eje
En la Ilustración 13 se muestran las condiciones del eje:
Donde
w 2
es la mitad del peso total de la criba
e es la fuerza excéntrica producida en el eje.
Ing Mecatrónica
UPIITA
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Ilustración
13.
Grafica
de Esfuerzos y Momentos
Primero calculamos las reacciones en los apoyos, para esto realizamos una suma
de momentos en e l primer apoyo, cumpliendo l ecuación:
Tomando L=0.8m y a=0.2m
Despejamos
Rb
b 0.5[W e ] 195.25
Debido a que e l sistema es simé trico tenemos que:
R 0 .5[W e ] 195.25
Conociendo las reacciones en los apoyos procedem os a trazar las curvas de
V
y M,
estas se muestran en la ilustración
13.
Debido a que el máximo m omento es a 0.5 [ M F e ] si sabemos que a=0.2
M O. l[M e ] 3 9 N m
Para un eje de sección circular sometido a flexión, el esfuerzo máximo esta dado
por:
M
O i Y
14)
Ing
Mecatrónica UPIITA
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Donde es el mom ento de inercia para una sección circular
Sustituyendo 15 en 14 obtenemos:
M,, 64d 3 M,,,
=
rcd42 rcd
Si conocem os el esfuerzo máximo para el material propuesto podem os conocer un
diámetro que cubra las especificaciones de carga para ese material. Despejando d
de la ecuación 16 tenemos:
Con este diámetro procedemos a calcular la velocidad crítica del eje mediante la
ecuación de Rayleigh-Ritz que es:
Donde: W es e l peso de la masa n-ésima
6 deformación producida por la m asa n-ésima
j número total de m asas
Para nuestro caso consideraremos
3
masas por lo que la ecuación 17 quedaría de
la siguiente manera:
l
Para el cálculo de las deformaciones procederemos a utilizar las siguientes
ecuaciones partiendo de la función de carga.
4 d 4 y
l d x 4
V d 3 y
El
d x 3
d 2 y
- = -
El
d x 2
d y
o =
d x
Y x >
Donde:
E
es el Esfuerzo
es la inercia del cuerpo
Ing Mecatrónica UPIIT
5
-
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es la carga
Ves el esfuerzo cortante
M
es el momento de torsión
es la desviación angular
La función de carga para nuestro caso tomando en cuenta las reacciones es:
q R,(x O)-
( x )- F,(x .4)-
( x )- Rb(x .8)-
Obtenemos:
Obtenemos:
Vdx Clx
C2
M = R,(x )
- - ( X
a) Fe(x 0.4)
- - ( X
) + R , ( x - 0 . 8 ) + C 1 x + C2
Considerando
c 2 x c3}
Finalmente tenemos:
Debido a que las reacciones son tomadas en cuenta en la función de carga las
constantes Cl
y
C2 son igual a cero.
Si evaluamos O , la constante C3=0.
Si la evaluamos y O la constante C4 O La ecuación final para el
y
es:
Ing Mecatrónica UPIIT 6
-
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Haciendo referencia a la ecuación
18:
Debido a que esta velocidad es muy cercana a la que va a girar el eje, nos
pasamos al inmediato superior que es de 314 [in].
g W 4
WZ W363I
2100
rpm]
w Sl2
w2SZ2W363
Esta velocidad es mucho mayor a la que girará el eje, por lo tanto este diámetro
resulta plausible.
2 5 2 Rodamientos
El apoyo de las piezas giratorias, ejes, se realizará mediante cojinetes, los cuales
ofrecen la particularidad de minimizar el rozamiento entre las piezas en movimiento
y soportar esfuerzos radiales, axiales y combinados.
Para el caso estudiado los cojinetes deben soportar cargas axiales y tener
compensación a errores de desalineación. Según el catalogo general SKF
15),
el
rodamiento de rodillos a rotula presenta las mejores características para estas
condiciones: compensación de desalineación en funcionamiento y carga radial
pura.
Los rodamientos de rodillos a rótula tienen dos hileras de rodillos con un camino de
rodadura esférico común en el aro exterior. Cada uno de los caminos de rodadura
del aro inclinado formando un ángulo con el eje del rodamiento. Estos rodamientos
son autoalineables, este tipo de errores se presentará en el eje al momento de
vibrar.
Los rodamientos de rodillos a rotula están disponibles con agujero cilíndrico o
cónico. Utilizaremos uno de agujero cilíndrico de 3/4 , porque este es el ancho del
eje.
Debemos determinar cuatro parámetros para verificar que el rodamiento funciona
de manera correcta:
Ing Mecatrónica UPIITA
7
-
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1. Capacidad de carga
2 Carga mínima
3. Carga dinámica equivalente
4. Carga estática equivalente
2 5 2 1 Capacidad de carga
Segun el manual SKF pág. 466). La magnitud de la carga axial que el rodamiento
puede aceptar está determinada por:
Donde:
F representa la máxima carga axial admisible [N]
B representa la anchura del rodamiento [mm]
representa el diámetro del agujero del rodam iento [mm ]
Usando la tabla 10 que es un extracto de la tabla que se encuentra en el m anual
SKF 15)
Capacidad de Carga limite Velocidad
Masa Designaciones
imensiones carga de fatiga nominal
principales dinám estát
o
Pu Lubricación Agujero Agujero
d D B
grasa Aceite
cilíndrico cónico
Tabla 10 Rodamientos
Si tenemos un diámetro de
%
=19.05mm I tomarem os el rodamiento de 20mm .
Ing Mecatrónica
UPllTA
-
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Haciendo el respectivo ajuste de 0.95mm en e l maquinado del eje, para el correcto
montaje del rodam iento.
Calculamos la carga axial permitida.
Este valor supera las cargas axiales que puedan presen tarse en el sistema.
2 5 2 2 arga mínima
Todo rodamiento de bolas o rodillos siempre debe ser som etido a una determ inada
carga minima con el objeto de asegurar su correcto funcionamiento. Según el
manual SKF 15), la carga radial mínima requerida que se debe aplicar en estos
casos se puede calcular con la siguiente formula.
Fr
0,02C 0,02 x 30500 610 [N]
Donde:
F es la carga radial mínima [N]
C es la capacidad de carga dinámica [N]
La carga de la criba así como la fuerza excéntrica es suficiente para cumplir este
requisito.
2 5 2 3 arga dinámica equivalente
La carga estática equivalente se obtiene mediante la siguiente fórmula, según el
manual SKF.
P Fr
YF
Donde X e son datos tabulados tabla 10.1), Fa y
F
son las cargas axiales y
radiales.
La carga radial será la reacción en el apoyo dada por
r
195.21NI la carga axial
solo será producida por el desbalanceo, pero esta será muy pequeña para fines
prácticos, se considero cero con lo que tenemos. P ara este caso la carga estática
equivalente es igual a la carga d inámica equivalente ya que no existe carga axial.
La carga está dada por:
P
195.21N
Esta carga es m ucho m enor a la carga mostrada para el rodam iento de rodillos a
rotula de 20m m d e radio interno, ver tabla 10) por lo que e l rodamiento escogido es
el 21304 CC.
Ing Mecatrónica UPIITA 9
-
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0 33 2
0 31
2 2
0 27
Tabla 11 1Rodarnientos extracto manual SKF
pág.
471 Rodarnientos de rodillos a rotula)
2.6 Tornillo Alimentador
El cálculo del tornillo a limentador se hará por m edio de especificaciones mostradas
en el manual de fabricación de tornillo helicoidales con estándares CEMA
Conveyor Equipment Manufacturers Association) Thomas Conveyor CompanyB
[Ver
anexo
41, para escoger un tornillo que se adapte a las necesidades de la
máquina.
Primero se establecen los factores conocidos, según el material que se requiere
transportar frijoles) tenem os:
rmedio Rodamiento
Tabla 12
C E MA
Considerando que se requiere un tornillo y según el manual de diseño de
transportadores helicoidales se recomienda que se utilice como paso de tornillo
distancia entre crestas de la hélice) 2 / 3 ~ or ser un tornillo inclinado:
Ilustración 14 Paso del tornillo a utilizar
Tomando en cuenta que se limpiará un volumen de 31 999ft3/h y basándonos en el
porcentaje de carga de la tabla 11 se propone el diámetro del tornillo de 4
pulgadas de diámetro, por lo que obtenemos:
1
Estandarización dedicada al diseño de transportadores.
Ing
Mecatrónica UPIlT 40
-
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0 62 114
abla 13 ornillo seleccionado
Calculando la velocidad de giro del transportador:
Capacidad requerida
[y ]
=
Capacidad a u n a RPM
y]
Para saber cuál es la capacidad requerida, debemos multiplicarla por algunos
factores:
Capacidad Re que rida CF,) CF,) CF,)
[:]
La capacidad Requerida viene en base al volumen de la cantidad de frijol que
limpiará la máquina (500 kglh) en sistema Ingles (31,999 ft3/h).
CF1 será referido al diámetro de paso del tornillo, como utilizaremos un tornillo
inclinado, se recomienda reducir el diáme tro de paso a 213, por lo tanto CF1=2/3
CF2 es una constante para la hélice, en nuestro caso la constante es CF2= l .
CF3 una constante que viene en referencia al número de paletas utilizadas en e l
transportador, en nuestro caso no hay, por lo tanto C F3= l.
Sustituyendo estos valores en la ecuación 19, obtenemos:
Capacidad Requerida CF,) CF , ) CF,)
31.99 3) 1 ) 1 )
=
=
77,4169[RPM]
Cap acidad a 1 RPM
0,62
La potencia requerida para satisfacer esto se calcula de la siguiente m anera:
[Ver
anexo 41.
Donde:
L
es la longitud del tornillo transportador [ft]
Nes la velocidad de operación [RPM]
d es el factor de diáme tro del transportador
bes e l factor de tipo de cojinete
Ing
Mecatrónica
UPIITA 4
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Donde: es la capac idad [ft3/h]
W
es e l peso del m aterial [lbs/ft3]
Ff
es e l factor de vuelo
F
es e l factor de m aterial
F
es e l factor de paletas
Por lo tanto, sustituyendo estos valores se obtiene:
LNFdFb 7 ,657 ) 77 ,41 7) 12) 2 )
HPf 1000000 1000000
0,01423 [HP]
Total HP
H P ~ HP,)FO
Donde:
F
es e l coeficiente resultado de la sumatoria de HPf
y
HP,
es la eficiencia de transm isión
H P ~ HP,)F~
0 ,01423 0 ,01176)3
Total
HP
0 , 0 8 2 1 [H P ]
0,95
Considerando que el tornillo alimentador está inclinado en un ángulo de 35 , se
toma como consideración un aumento en la potencia proporcional al ángulo
establecido, por lo tanto la potencia total se dividirá entre e l seno de 35 , dejando
como po tencia total:
H P ~ HP,)F,
0 ,01423 0 ,01176)3
Total
HPT
0,1571[HP]
sin 35 x 0,5225 x 0,95
Considerando la tabla 14 tomaremos las medidas estándar para el tornillo que se
utilizará.
Ing
Mecatrónica
-
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Ilustración 15. Tornillo Helicoidal (16)
P
Torni
igitud
indar
Ilo :e
eto únicamente
Por ongitud Por
Hélic
Di;
acop
rcopiarr
compl
lnter
ior
nto de
cojinett
inch]
ongitud
,, .
rior
esranaar pie estándar pie
Tabla
14.
Estándares para Tornillo Helicoidal
La tabla con los estándares de nuestro tornillo en base a la tabla 15, es:
[ft-inch]
1 .u
.
U 32 6 --,
3 . l .
Tabla 15. Medida s para el tornillo a utilizar
eso
H l i
ongituc
iiento
iete
F
srior
,a
a .
comF
Por
73
s
)leto
pie
.
w..
únican
Por
7 7
w
lente
pie
7
No se hace la especificación del tipo de material a utilizar, sin em bargo por tratarse
de sem illas al que estará som etido se propone el uso de un acero inoxidable.
2.7 Selección de motor
El motor eléctrico se utiliza mucho para proporcionar la energía motriz principal a
maqu inaria industrial, productos de consumo y equipo de oficina. El tipo de motor
que se utilizara en este proyecto será de CA, esto es debido al suministro de
energía presente en el lugar donde trabajará la maquina.
2.7.1 Factores de selección de motores
Como mínimo, para los motores es necesario especificar los siguientes aspectos
1
7 :
Tipo de m otor: CD, CA, m onofásico, trifásico
Especificar potencia y velocidad
Voltaje y frecuencia de operación
Ing Mecatrónica UPIITA 4
-
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44/116
Para dimensionar un m otor es necesario conocer:
Torque de operación velocidad de operación
Torque de arranque
Variaciones de la carga
Limitaciones de corriente
Factores ambientales
2 7 2 Tipo de Motor
El motor que se desea utilizar es un m otor de CA mono fásico debido a la facilidad
para obtener este tipo de energía. La corriente alterna tiene 120 V a A y tienen
una frecuencia de 60Hz.
2 7 3 Velocidad del motor
Un motor de CA a carga cero tenderá a operar a su velocidad síncrona o a una
velocidad muy cercana a esta. La velocidad síncrona se relaciona con la frecuencia
de CA y con el numero de polos eléctricos que se bobinan en el motor de
acuerdo con la ecuación:
Dentro de los motores de CA elegimos el motor de inducción debido a que este
opera a velocidades cada vez más baja que su velocidad sincrónica conforme se
incrementa la carga es decir el torque. Com o nuestro sistema necesita trabajar a
bajas velocidades y con cargas variables debido a que no se puede determinar
con exactitud la masa com pleta del sistema en cada mom ento este tipo de motor
se adaptará con más facilidad a las demandas del sistema. Además este tipo de
motores son los más comerciales y fáciles de conseguir por lo que podría presentar
una ventaja y un ahorro a l momen to de m ontarlo ya sea por primera vez o por una
reparación. En la tabla 16 se m uestran las velocidades nom inales de un m otor de
inducción
Velocidad de motores en C
Numero Velocidad Velocidad
de polos sincrónica con carga
600
* F S
rsffa
2';
3450
Tabla 16 Velocidad en motor
C
Ing Me catró nica UPIITA
-
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El motor de inducción es sencillo y económico no obstante su torque de arranque
también es bajo pero en secciones subsecuentes se determinara el par que
necesita el motor para sacar al sistema de su inercia el cual cabe mencionar es
bajo. Este tipo de motores es útil cuando se usa intermitentemente como es
nuestro caso.
2 7 4 Potencia del motor
El par de arranque del motor debe ser tal que pueda vencer la inercia del sistema y
ponerlo en movimiento. El par del motor debe ser igual al par que se necesita para
mover el tornillo transportador más el par producido por la inercia del sistema:
Donde:
s el par de arranque del motor
z i par para vencer la inercia del sistema
z
par para mover el tornillo transportador
Para determinar el cálculo de
zi
l torque en función de la inercia está dada por:
Para un cilindro solido nuestro caso del eje tenemos:
Donde:
wk
nercia de la carga
6
densidad del material
radio del eje
L
longitud del eje
Para el caso especial del acero que es el caso de nuestro eje tenemos:
Para el eje conocemos los siguientes datos convirtiendo a unidades de sistema
ingles y sustituyendo en la ecuación 21
Ing Mecatrónica UPIIT 5
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
46/116
Para la primera polea la cual tienen un diámetro de 13 ,95[in] un espesor de l[ in ]
tenemos:
Para la segunda polea la cual tiene un diámetro de 2,95[in]
y
un espesor de 2[in]:
Sumando las tres cantidades anteriores
w; ~
0 2373 116.58 0 4676 117 28[1b
t ]
Si buscamos que e l sistema se acelere del reposo a la frecuencia natural
146rpm
en 5 seg, tenemos:
~ ; n
17 28
x
146
i=--
308t 308 x 5
[f in]
133 32[1b n]
l l l l [ l b
t ] x
Obtenemos la potencia para este torque mediante la fórmula:
Por otro lado la potencia obtenida para m over el tornillo transportador es:
Suponiendo que la potencia que administra el m otor debe distribuirse venciendo la
inercia del sistema
y
moviendo el tornillo transportador, sumamos estas dos
potencias, por lo que obtenemos:
Para que el sistema comience a moverse es necesario que suministre como
mínimo esa potencia, un motor de HP.
2 7 5
rrancadores
La ilustración 16 muestra el diagrama esquemático de conexión que corresponde a
arrancadores manuales para motores monofásicos. El símbolo M indica un
contactor que se activa de forma manual. Los contactores se clasifican de acuerdo
con la potencia que pueden manejar con seguridad. La Ilustración 17 muestra las
especificaciones para tamaños NEMA.
Ing Mec atrónica UPlITA 6
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Ilustración 16. Arrancador de motor Monofásico (17)
Espccíficacioncs cfc
sn nmdorer dc
CA
de v o ~ j ~ol l para
mrrienf~
monofzísica
-
Ntímern
Especiflcac ones 11 V 221
V
440
y 550 V
&-EhfA dr
corriertrc
----- -
de rnrr;ario amperes)
-
hp kW
ÁP
kW h~
k
a
tr z
0.37
0.56
-
O
5
0.75 I r i
1.12
M
1.12
25 iM
1-12
2.24 3.73
2 50
3
2.24 74
5.60
10 7 46
3
tOO
7tn
5.60
15
11 19
25
18.65
--
Sirlo
s
spl~ca
a m a d o r t s QIIC Crprsn
rrsgrd:icamcn~r-
Ilustración 17. Especificaciones de arrancadores de CA de voltaje to tal para co rrien te rnonofásica (17)
El motor que se utilizará es
/2 HP.
2.8 Transmisión
En la elección del motor se tomaron en cuenta los mecanismos que se busca
alimentar se debe acop lar el motor a las particularidades de cada fase del proceso.
La banda es un elemento flexible para la transmisión de potencia los cálculos
siguientes se elaboraron en base al capítulo de lmpulsores de Bandas y Cadenas
del libro Diseño de elementos de Maqu inas 17)
Se hará uso de una banda V como la mostrada en la ilustración 18.
Ing Mecatrónica
UPIITA 7
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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a c a l l 2 ~ < h
Ilustración18 Sección transversal de u na ba nda en
V
y ranura de polea acanalada 17)
2 8 1 Eje
Se busca que la velocidad del eje sea la frecuencia natural del sistema siendo este
valor menor a la velocidad critica.
Dado que la frecuencia natural del sistema es de 146 736 [rpm] se debe reducir la
velocidad del eje. P ara esta función se hará uso de las poleas.
Las poleas servirán para reducir la velocidad y al mismo tiempo las bandas que
conectaran los mecanismos aislaran en m enor parte las vibraciones al sistema.
El factor de servicio lo propondrem os en base a la Ilustración 19 considerando que
es una herramienta para máquina que se usará en un rango de a
15
horas
diarias y el tipo de m otor que es
CA
de torque normal el factor de servicio es 1 2.
Ing Mecatrónica UPllT 8
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Ap:udcrcs. vrn::'rd~as.
r,oiin~s balr,
rnalacat-c.
c x t r ~ i < ~ c t sfc h i~r
.3 1.4
1 5 l ? 1
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.K
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paro m m n r
qnt
2jV.G r k l torqici m
czrsa lord1
Ilustraci6n 19.Coeficiente de Servicio 17)
Este factor de servicio ayuda al cálculo de la potencia de diseño que se utilizara
para los siguientes cálculos:
Potencia de Diseño Co eficiente de Servicio x Potencia
1 2 x
112 0 6
En base a esto se calcula la selección de banda con ayuda de la Ilustración 2 en
este caso una banda 3V.
Ing. Mecatrónica
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Ilustración20 Graficade selección para bandas en industriales de sección estrecha 17)
Como se había mencionado anteriormente se parte del hecho de que buscamos
reducir la velocidad, por lo tanto calculamos la relación de velocidad, de la
velocidad que habrá en e l motor con respe to a la cual debe girar el eje.
Debido a que no es recomendable que la relación de velocidad se exceda de 3,8 se
buscará un arreglo de poleas que logren reducir la velocidad del motor a la
velocidad natural del sistem a.
Proponiendo el uso de cuatro poleas, obtenemos sus relacio.nes de velocidad.
1750
R
VI 3 s
500
Y
Proponiendo desde un principio un diámetro comercial para la primera po lea, sea
éste 3,3 proseguimos a calcular el diámetro de la segunda polea, esto
multiplicándola por e l factor de relación de velocidad.
Ing Mecatrónica
UPIIT
50
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Considerando que el diámetro de la polea dos no es comercial, proponemos uno
que este cerca, el cual será de 10,55 .
Por lo tanto la relación de velocidad real es entonces:
Determinando la potencia especifica con ayuda de la Ilustración 21
Ilustración 21 Especificación de potencias Bandas 3V
17)
Tomando en cuenta la velocidad de giro del motor y el diámetro uno de la polea. La
potencia especificada por banda es de 2,5 [HP].
Se continúa con el cálculo de la distancia entre centros a la que se encontraran las
poleas. Para esto se debe cumplir la siguiente condición:
Se propondrá una longitud entre centros de 30 , lo que satisface la condición.
Se prosigue al cálculo de la longitud de la banda, para esto nos apoyamos de la
formula:
Ing Mecatrónica
UPllT 5
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Donde: L longitud de la banda
C es la distancia entre centros
D
es e l diámetro de la polea 2
I
es e l diámetro de la polea
Lo que sustituyendo los valores, se determinó que la longitud de la banda es:
En base a las longitudes comerciales tomam os la más p róxima que es
80 ,
or lo
que utilizaremos esta medida.
Corrigiendo la distancia entre centros en base a la longitud de la banda que
utilizaremos, nos basam os en las formulas siguientes:
B = L ,28(D2 DI)
24)
Sustituyendo valores obtenemos la distancia corregida que es:
Calculando el ángulo de la envolvente:
8 180 2 sin-'
[ Z ~ C ~ ' ]
Sustituyendo valores se obtiene un ángulo de envolvente igual a:
8 180 sin-'
[2(:8:g:3]
163.99
Proseguimos a calcular el factor de corrección, esto e n base a la Ilustración 22.
Ing. Mecatró nica UPIITA
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Angulo de la
envoivente.
gradas
Ilustración
22
Corrección de áng ulo
17)
Ya que nuestro ángulo de la envolvente es de
166 ,
nuestro factor de corrección
Ce) será de 0,96.
iongikuc
de
la b:ict
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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La potencia corregida es:
P o t e n c ia e sp e c i f i c a d a po r b a n d a
x
ce
x
cL = 2 568
Por lo que el número de bandas que es recomendable usar es:
016N u m e r o d e b a n d as
=
0 23
2 568
Se usará una banda.
El determinar la potencia que se está transmitiendo en cada una de las poleas es
de suma importancia, ya que en base a esto se determinaran algunas fuerzas que
ejercen las poleas sobre algunos ejes, por lo tanto, buscando la relación de
potencia que se maneja nos basam os en:
Giro
j
- ...;A-
/ - mt airin
.
x
Ilustración
24
Fuerza en polea acan alada para banda
o
polea
17)
Apoyados en la Ilustración
4
y en los cálculos del libro Diseño de elementos de
Maquinas (17) se considera que ambos lados de la banda se encuentran en
tensión, suponiendo la tensión en el lado tenso F1, la cual es d e mayor m agnitud
que la tensión en el lado flojo , F2,por lo tanto la fuerza neta de impuso en las
poleas equivale a:
N =
l z
Ing
Mecatrónica UPIITA
5
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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La magnitud de la fuerza neta de impulso FN)puede calcularse a partir del torque
que se transmite:
Sin embargo, la fuerza de flexión en el eje
FB)
que soporta la polea acanalada
depende de:
Considerando la relación que existe entre la tensión del lado tenso y el lado flojo :
Dado que es conven iente obtener una relación entre
FN
y
FB
a partir de la forma:
Se
sugiere que la relación
C
siempre sea igual a
1 5
sustituyendo en la ecuación
27, obtenemos.
Calculando el torque:
Donde: P es la potencia transmitida [HP]
n
es la velocidad en [rpm]
Obtenemos el torque que es igual a 18 [lb-in] es decir 2,035
[Nm]
Sustituyendo datos en la ecuación 28.
Despejando FNde la ecuación 28.
El torque en la segunda po lea es:
T F N x r
Ing Me catr óni ca UPIITA
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Sustituyendo valores en la ecuación 30, obtenemos:
10 55
T
10 91 x
57 545
lb in]
Es decir 6,503 [Nm]
Se considera que el torque entre dos poleas que se encuentran sobre el mismo eje,
girando a las mismas revoluciones, es el mismo. Considerando el cálculo de la
fuerza neta de impulso.
F
=
(31
r
Donde: T es el torque
r e s el radio de la polea
Sustituyendo los datos en la ecuación 31
Calculando la fuerza de flexión obtenemos según la ecuación
28
Considerando que la potencia se conserva, en la polea
3
habrá:
Continuando con el arreglo de poleas, se deberá recalcular la relación de
velocidad, por lo que obtenemos:
Esta relación es aun aceptable.
Se propone un diámetro para la tercera polea buscamos desde un principio un
diámetro comercial, que sea 3,6 proseguimos a calcular el diámetro de la cuarta
polea, esto multiplicándola por el factor de relación de velocidad.
Considerando que el diámetro de a polea cuatro no es comercial, proponemos uno
que este cerca, el cual será de 13,95 .
Ing
Mecatrónica
UPIIT
5
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Por lo tanto la relación de velocidad real es en tonces:
Considerando que una de las recomendaciones que se hace en e l l ibro de Diseño
de elementos de Maquinas (17) es que una polea se recomienda para velocidades
mayores a las 1000rpm se considero el uso de poleas ya que comercialmente se
encontraron modelos que soportan bajas velocidades
18),
por lo mismo se sigue
de forma normal el cálculo de las poleas.
Por lo tanto, calculando la potencia de diseño, considerando el m ismo coeficiente
de servicio y com o la potencia, la determinada para la polea 3:
Potencia d e Diseño = oeficiente d e Servicio x Potencia 1,2 x 0,4998 0,5998
En base a esto se calcula la selección de banda, según los proveedores (19) una
banda 3V resulta apta.
Continuando con e l cálculo de la distancia entre centros a la que se encon traran las
poleas y cum pliendo la condición de la ecuación 22, se propone una longitud entre
centros de 30 , lo que satisface la condición.
Se prosigue al cálculo de la longitud de la banda, para esto nos apoyam os de la
ecuación 23.
Sustituyendo valores, la longitud de la banda es:
En base a las longitudes comerciales tomam os la más próxima que es 90 , por lo
que se usará esta m edida.
Corrigiendo la distancia entre centros en base a la longitud de la banda que
utilizaremos, nos basamos en las ecuaciones 24 y 25, sustituyendo valores
obtenemos la distancia corregida:
Calculando el ángulo de la envolvente, de la ecuación 26, sustituyendo valores se
obtiene un ángulo de envolvente.
180' 2 sin- [2;3:,,8; ] 158.497'
Ing
Mecatrónica
UPIITA 7
-
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Proseguimos a calcular el factor de corrección, esto en base a la Ilustración 22, ya
que nuestro ángulo de la envolvente es de 159 , nuestro factor de corrección será
0,95.
Consideramos el factor de corrección de longitud de banda con ayuda de la
Ilustración 23, com o la banda es 3V, la longitud es de 90 , el factor de corrección
de longitud de la banda 1,08.
El número de bandas que se recom ienda utilizar la proporcionan los proveedo res,
sugieren una banda.
Recordando que e l torque que se está transmitiendo en la polea 2 es e l mismo que
en la polea 3 igual a 57,545 [lb-in] y la potencia 0,4998 [HP].
Considerando que la transmisión de la polea 3 se divide entre la polea 4 y la
transmisión de m ovimiento de la m esa cribadora, se hace la consideración de esta
división de la potencia como:
Donde:
P3 es la potencia de la polea 3
Pzarandass la potencia que necesita las zarandas
P4 es la potencia de la polea 4
Sustituyendo los datos anteriormente obtenidos, despejamos la po tencia 4:
Calculando el torque e n la polea 4, sustituyendo los datos en la ecuación 29:
63025
x
0,1898)
T = 84,682[1b n]
141,26
Por lo tanto el cálculo de la fuerza neta de impulso según la ecuación 31,
sustituyendo los datos, obtenem os:
Calculando la fuerza de flexión obtenemos según la ecuación 28
Considerando que la potencia se conserva, en la polea 4 habrá:
Ing Mecatrónica
UPIITA
8
-
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59/116
2 8 2 To rnillo alimentado r
Debido a que se utilizará un motor para la maquina, se debe considerar la forma
más optima para la transmisión del motor hacia la alimentación del tornillo
transportador.
Debido a que el motor gira a 1700 rpm, y de ahí se reducirá la velocidad para el
eje, a fin de que sea en la última polea una velocidad de 144 radls, se montará
partiendo de ahí una nueva transmisión para el eje.
Como especifico anteriormente se necesita una velocidad para e l tornillo de 77,42
radls, se reducirá la velocidad por medio de poleas, y dado que las poleas están en
un plano y la transmisión debe hacerse a 90°, recurriremos a los engranes cónicos
para este propósito.
2 8 2 1 R educción de velocidad
Ya que se consideró una reducción de velocidades que alimentara al eje, podemos
apoyarnos de ahí, partiendo de la última polea, para hace r una reducción más, que
alimentará a l tornillo transportador.
Retomando el arreglo de poleas anterior, el factor de servicio lo seguimos
considerando igual que los caculos anteriores, y la potencia es la que está en la
polea 4, por lo tanto:
Potencia de Diseño oeficien te de Servicio x Potencia 1,2 x 0,1898
=
0,2278
En base a esto se calcula la selección de banda, según los proveedores 18) una
banda
3V
resulta apta.
El cálculo de la relación de velocidad:
Se propone un diámetro para una quinta polea,
la cual buscamos desde un
principio un diámetro comercial, para lo que proponemos
2,95 . Proseguimos a
calcular el diámetro de la sexta polea, la cual ya estará unida a los engranes, esto
mu ltiplicándola por el factor de relación de velocidad.
Considerando que e l diámetro de a polea seis no es com ercial, proponem os al más
cercano, 5,25 .
Ing Mecatrónica UPIIT 5
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
60/116
Por lo tanto la relación de velocidad real es entonces:
Dado que la velocidad que necesita el tornillo es de 77, 42[rpm] es aceptable esta
velocidad, recalcando la recomendación que se hace en el libro de Diseño de
elementos de Maquinas (17), que una polea se recomienda para velocidades
mayores a las 1000rpm se consideró el uso de poleas ya que comercialmente se
encontraron modelos que soportan de m anera aceptable bajas velocidades, por lo
mismo se sigue de forma normal el cálculo de las poleas.
Proseguiremos con e l cálculo de la distancia entre centros a la que se encontraran
las poleas. Para esto se debe cumplir con la ecuación 22.
En base a la posición a la que se busca que se encuentre el tornillo y la longitud del
mismo, se propondrá una longitud entre centros de 15,3611. Lo cual satisface la
condición a la que está sometida.
Se prosigue al cálculo de la banda, para esto nos apoyam os en la ecuación 23.
En base a las longitudes comerciales obtenemos la más próxima que será de 45 ,
por lo mismo utilizaremos esta m edida.
Corrigiendo la distancia entre centros en base a la longitud de la banda que
utilizaremos, nos basam os en las ecuaciones 24 y 25.
Calculando el ángu lo de la envolvente, según ecuación 26.
180 2
sin-
170,853
El cálculo del factor de corrección en el ángulo envolvente lo tomamos de la
Ilustración 22, y ya que es de 170°, nuestro factor de co rrección será de 0,98.
ebido que nuestra banda es 3V la longitud es de 4511 btenemos como factor
de corrección de longitud de la banda según Ilustración 23 0,95.
El número de bandas que se recomienda utilizar la proporcionan los proveedores
(19), quienes sugieren una banda.
Ing. Me cat rón ica UPIITA 6
-
8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
61/116
Considerando que el torque entre dos poleas que se encuentran sobre el mismo
eje, girando a las misma s revoluciones, es el m ismo. El cálculo de la fuerza neta de
impulso, según la ecuación
31
Calculando la fuerza de flexión ob tenemos según la ecuación 28
Considerando que la po tencia se conserva, en la polea 5, está será: 0,1898[HP]
Dado que la potencia se transmite igual, la potencia de la polea 5 será igual a la de
la potencia
6
Debido que para el tornillo transportador, se necesita una potencia de
0,15[HP], no hay ningún prob lema.
Ya que no cambia la potencia, debem os determinar la fuerza ne ta de impulso y la
fuerza de flexión que existen en la polea 6
por lo tanto, según la ecuación 28:
63025 x 0,1898)
T = 150,71[ lb
in
79,37
Despejando
N
de la ecuación 28.
2 8 2 2 Engranes Cónicos o iselados
Como se menciono anteriormente, una vez obtenida la relación de velocidad que
se buscaba para e l tornillo, se busca la transmisión al eje del tornillo transportador,
el cual estando a 90 hace preciso el uso de engranes cónicos.
2 8 2 2 1 Geometría del engrane
Debido a que se busca establecer una transmisión entre el eje del tornillo y los
engranes, y ya que no se busca una reducción sino únicamente transmisión,
recurrimos a los proveedores para conocer las características de los engranes.
Ing Mecatrónica UPIIT 6
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8/18/2019 Diseño y Construcción de Una Máquina Para Cribar Semillas de Frijol
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Debido a que el eje del engrane tiene un diámetro de acoplamiento de l[ in],
y
que
la relación de velocidades es de 1 : l ve r
Ilustración 251
se seleccionaron dos
prospectos 19 .
Ilustración 25. Geometría de Engranes(19)
ENGRANAJES CÓNICOS
DENTADO
RECTO
Tipo
A
BEVEL
GEAR
STRAlGHT
TOCTHED Ty oeA
dngulo de presión 20°
relacion
:l
r rm cda L . 0 . J
Se escogió el engrane marcado con rojo, ya que cumple con las especificaciones
que requiere la maquina, entre ellas el diámetro de paso, las especificaciones del
material se muestran en el anexo 1.
5
105.6
100 0 45 8 70 2 7 3 5 40 18
Convertimos algu