lanza platos

Mquina lanzadora de platos Memoria RESUMEN

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En este documento se pretende exponer con todo detalle el diseo de una mquina lanzadora de platos apta para ser utilizada en las modalidades de tiro olmpico y tiro universal. En el cuerpo central de la memoria de este PFC podremos encontrar los razonamientos necesarios para dotar a este diseo de la credibilidad propia de un proyecto profesional con el que se pretende entrar en el mercado. De la misma forma, un estudio de mercado y uno de viabilidad econmica ayudarn a valorar la competitividad que podra tener la mquina frente a fabricantes actuales. La observacin y el anlisis de mquinas de este tipo ya existentes ha sido un aspecto crucial para realizar un buen diseo con el que se pretende eliminar los problemas comunes en los mecanismos actuales. El anlisis detallado que aqu encontraremos se centra principalmente en el diseo y funcionamiento de los submecanismos de la mquina, entre los que podemos encontrar el mecanismo de lanzamiento, el mecanismo de carga de platos, el mecanismo de carga de la mquina o la base mvil de todo el conjunto. Aspectos como la seguridad de operacin de la mquina, el mantenimiento y el montaje ayudarn a que el uso, de un mecanismo relativamente complejo como es una mquina de lanzar platos, sea el correcto. Este documento tambin se compone de una serie de anexos, como el cuaderno de clculos o el cuaderno de estudio econmico que sirven de comprobacin y justificacin de algunos de los razonamientos expuestos en la explicacin del diseo de la mquina. Una serie de planos de las piezas ms relevantes -tanto a nivel funcional como a nivel de fabricacin- de la mquina, nos servir de muestra dentro de un conjunto de piezas mucho ms amplio.

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Mquina lanzadora de platos - Memoria

Mquina lanzadora de platos Memoria NDICE

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GLOSARIO DE TRMINOS ________________________________________________5 0. INTRODUCCIN _______________________________________________________7 1. MOTIVACIN DEL PROYECTO__________________________________________9 2. ALCANCE DEL PROYECTO ____________________________________________11 3. ESTUDIO DE MERCADO _______________________________________________13 3.1. Modalidades de tiro ______________________________________________13 3.2. Campos de tiro __________________________________________________13 3.3. Fabricantes _____________________________________________________14 4. PRESTACIONES _______________________________________________________19 5. ALTERNATIVAS CONCEPTUALES ______________________________________23 6. ESTRUCTURA DE LA MQUINA _______________________________________25 7. PROPUESTA CONCRETA DE SOLUCIONES _____________________________27 7.1. Mecanismo de lanzamiento ________________________________________27 7.1.1. Principio de funcionamiento ________________________________27 7.1.2. Clculos previos __________________________________________28 7.1.3. Elemento elstico _________________________________________31 7.1.4. Eje biela-ballesta _________________________________________35 7.1.5. Biela ___________________________________________________35 7.1.6. Eje biela-manivela ________________________________________36 71.7. Manivela ________________________________________________37 7.1.8. Eje principal _____________________________________________38 7.1.8.a. Casquillo de marcha libre ___________________________39 7.1.9. Soporte rodamientos del eje principal _________________________40 7.1.10. Brazo __________________________________________________41 7.1.11. Rampa ________________________________________________42 7.2. Mecanismo de carga de la ballesta __________________________________44 7.2.1. Motoreductor ____________________________________________45 7.2.2. Manivela del sistema de carga de platos _______________________46 7.2.3. Eje de arrastre ___________________________________________47 7.2.4. Tope-disparador __________________________________________47

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Mquina lanzadora de platos - Memoria 7.3. Sistema de regulado de carga ______________________________________49 7.4. Mecanismo de carga de platos _____________________________________52 7.4.1. Biela del mecanismo de carga de platos _______________________55 7.4.2. Eje biela-placa con plano inclinado __________________________56 7.4.3. Placa con plano inclinado __________________________________56 7.4.4. Eje eleva rampa __________________________________________57 7.4.5. Buje del eje eleva rampa ___________________________________58 7.4.6. Barra de transmisin ______________________________________59 7.4.7. Eje barra de transmisin-barra pivotante ______________________60 7.4.8. Barra pivotante __________________________________________60 7.4.9. Eje barra pivotante-trinquete ________________________________61 7.4.10. Trinquete ______________________________________________62 7.4.11. Tambor ________________________________________________64 7.4.12. Soporte rodamientos del eje tambor _________________________66 7.4.13. Eje tambor _____________________________________________66 7.4.14. Plancha base ___________________________________________67 7.5. Carcasa ________________________________________________________68 7.6. Base y sujeciones ________________________________________________70 7.7. Sistema elctrico ________________________________________________75

8. SEGURIDAD DE OPERACIN DE LA MQUINA _________________________77 9. MONTAJE ____________________________________________________________79 10. MANTENIMIENTO ___________________________________________________80 11. SECUENCIA DE UN CICLO DE FUNCIONAMIENTO _____________________83 12. ESTUDIO ECONMICO _______________________________________________85 13. IMPACTO AMBIENTAL _______________________________________________87 14. CONCLUSIONES ____________________________________________________89 15. AGRADECIMIENTOS _________________________________________________91 16. BIBLIOGRAFA _____________________________________________________93

Mquina lanzadora de platos Memoria GLOSARIO DE TRMINOS Ec = energa total necesaria en la ballesta [J] Elineal = energa cintica lineal del plato en la salida [J] Erotacional = energa rotacional del plato en la salida [J] Einergia = energa absorbida por el mecanismo de lanzamiento [J] mplat = masa del plato [kg] vplat = velocidad del plato en la salida [m/s] IGplat = inercia principal del plato [kgm2] plat = velocidad angular del plato en la salida [rad/s] Iredeje = inercia del mecanismo de lanzamiento reducida al eje principal [kgm2] eje = velocidad angular mxima del eje principal [rad/s] varrastre = velocidad de arrastre del plato [m/s] vrodamiento = velocidad del plato relativa al brazo [m/s] R = radio del brazo [m] rplat = radio del plato [m] Epe = Ec F = fuerza de la ballesta en el punto central de apoyo [N] = flecha de la ballesta [m] FA = fuerza en el extremo mvil de la ballesta [N] FB = fuerza de la ballesta en el punto de apoyo con la carcasa [N] a = distancia del extremo mvil de la ballesta hasta su punto de apoyo central [N] c = distancia del punto de unin con la mquina hasta el punto de apoyo central de la ballesta [mm] VAN = valor actualizado neto [] St = flujo de caja [] T = periodo de tiempo [ao] t = ao t i = coste del capital [%]

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Mquina lanzadora de platos Memoria 0. INTRODUCCIN

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Los orgenes del tiro al plato se remontan a mitades del siglo XIX, pero no fue hasta la segunda dcada del siguiente siglo cuando comenzaron a aparecer las primeras mquinas de tiro al plato. Desde su aparicin, estas mquinas han evolucionado de forma que actualmente podemos encontrar diversos modelos, todo ellos con la finalidad de realizar automticamente el lanzamiento del plato bajo las condiciones que especifica el reglamento tcnico de la Federacin Internacional de Tiro Deportivo. A pesar de la variedad de diseos de las mquinas actuales y sus amplios aos de evolucin, sigue siendo indispensable la figura de tcnico del campo de tiro, ya que estos aparatos presentan algunos problemas que se pretenden resolver en el diseo que se presenta en este proyecto. Para ello se ha realizado un pequeo estudio del mercado actual y se ha analizado los diferentes fallos que se producen en los diferentes tipos de mquinas.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 1. MOTIVACIN DEL PROYECTO

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El tiro al plato no es un deporte que practique habitualmente pero el enorme inters en la mecnica de mquinas que tengo desde hace aos me hizo fijarme en la forma de lanzamiento de los platos cuando iba a ver tirar al plato a todo un aficionado como es mi padre. Por entonces desconoca que tipo de mecanismo haca salir el plato a esa velocidad y la oferta del profesor y tutor de este proyecto Mateo Martn de disear una mquina de lanzar platos me pareci muy atractiva. Otro aspecto importante en la eleccin de este proyecto es el alcance del mismo, ya que no es un mecanismo especialmente complicado y se puede proyectar con aproximadamente unas 500 horas de trabajo.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 2. ALCANCE DEL PROYECTO

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En su conjunto, esta mquina requiere del estudio de su mecanismo y de una parte elctrica que se encarga de accionar el motor para que realice las operaciones de cargado de la ballesta y del plato, parar el motor cuando la carga se haya realizado y accionar el dispositivo que descarga la ballesta para lanzar el plato. En este proyecto solo se estudiar en detalle todos los aspectos que hagan referencia al mecanismo y se contemplaran soluciones conceptuales en los aspectos referentes a la parte elctrica. Otra forma de reducir algo ms el alcance del proyecto es diseando la mquina para unas modalidades en concreto de tiro, ya que en cada una de las modalidades se especifican diferentes normativas que influyen a las prestaciones y el tamao de las mquinas. Las modalidades escogidas sern la de tiro olmpico y tiro universal por razones que se expondrn ms adelante.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 3. ESTUDIO DE MERCADO

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El tiro al plato es un deporte ampliamente extendido tanto en Catalunya como en Espaa, por lo que la fabricacin de ests mquinas puede ser en series relativamente grandes. Para saber aproximadamente cuantas mquinas se pueden llegar a vender al ao deberamos primero determinar para qu modalidad de tiro estarn destinadas, ya que en todas las modalidades no se utiliza la misma cantidad de mquinas.

3.1. Modalidades de tiro Las principales modalidades de tiro existentes son: olmpica, universal, skeet, trap y doble trap. Las modalidades olmpica y universal requieren de unos fosos donde se colocarn las mquinas segn la reglamentacin. Estos fosos debern disponer de cinco grupos de tres mquinas lanzadoras, lo que hace que estas modalidades sean las que ms mquinas requieren. La modalidad de skeet requiere de dos casetas (alta y baja) donde se colocarn dos mquinas. La modalidad de trap tan solo requiere de una mquina multioscilatoria que lanzar los platos en diferentes direcciones de forma aleatoria La modalidad de doble trap requiere de un foso que normalmente es el mismo que en las modalidades olmpica y universal, pero en este foso slo se colocarn tres mquinas. Teniendo en cuenta que las modalidades olmpica y universal son las ms extendidas y que utilizan el mismo tipo de mquinas, sern las escogidas para realizar nuestro diseo.

3.2. Campos de tiro Concretamente existen en Catalunya 74 campos de tiro y en Espaa unos 290. Teniendo en cuenta que la cantidad de canchas de tiro en cada campo puede variar entre 1 y 6 y que se utilizan 15 mquinas por cada foso tendramos un total aproximado de 3000 mquinas de tiro en Catalunya y unas 11000 en Espaa.

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La duracin de las mquinas se puede estimar en unos 20 aos, de forma que si cada 20 aos se cambian todas las mquinas de tiro de todos los campos de tiro tendramos que se consumiran unas 150 mquinas al ao en Catalunya y unas 550 en Espaa. Estos datos son sin duda optimistas para aquel que pretende vender mquinas de tiro al plato, ya que un buen mantenimiento de las mquinas, as como un uso reducido de stas puede hacer que duren ms de 20 aos. Tambin debemos considerar que no todos los campos de tiro se equiparn con esta mquina. As pues, considerando que las ventas de nuestra mquina ocupen una cuarta parte del mercado tendramos que: Mquinas vendidas al ao: Catalunya 40 Espaa 140 Tambin debemos considerar que la tecnologa en este tipo de maquinaria no evoluciona especialmente rpido (comparado con la electrnica o la informtica), por lo que sera factible fabricar una cantidad ms grande mquinas, dejando en stock durante algunos aos aquellas mquinas que no se vendan inicialmente. Considerando que las mquinas se puedan vender hasta 5 aos despus de su fabricacin, tenemos que la serie de fabricacin sera de unas 1000 mquinas.

Figuras 1 y 2: fotografas del campo de tipo de Mollet

Mquina lanzadora de platos Memoria 3.3. Fabricantes

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Actualmente podemos encontrar mquinas de lanzar platos de diversos fabricantes, de los cuales los ms importantes son:

Kromson S.A. Kromson es una compaa espaola que fue fundada por un reconocido tirador. Inicialmente la actividad de esta compaa estaba destinada a la relogera y la electromecnica, pero en 1964 comenz a desarrollar productos para instalaciones de tiro al plato. Actualmente su oferta de mquinas de tiro es amplia: manuales, para diversas modalidades, robots, de recorridos de caza y accesorios electrnicos diversos como temporizadores o computadoras para programar las mquinas de lanzar segn la modalidad de tiro.Figura 3: mquina manual Kromson

Laporte Laporte es una compaa americana que lleva ms de 75 aos fabricando mquinas de lanzar platos. Al igual que Kromson, dispone de un amplio catlogo de mquinas para diferentes modalidades as como de accesorios electrnicos programables. El elemento flexible que acumula la energa potencial para lanzar el plato en estas mquinas es un muelle.Figura 4: mquina Laporte

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Fabricante italiano con un modelo de mquinas de tiro tremendamente parecido a las fabricadas por Laporte.

Matarelli Esta compaa italiana, fundada en 1988 es la ms joven de las que actualmente se encuentran en el mercado de maquinaria para tiro al plato. Sus diseos son sencillos pero eficaces y el elemento flexible que acumula la energa para lanzar el plato es una ballesta que ha dado buenos resultados. Es, sin duda, el modelo que ms me ha inspirado para proyectar mi mquina y el que he podido analizar con ms detalle.Figura 5: mquina Matarelli

Rossini Fabricante italiano de mquinas lanzadoras de platos, sistemas electrnicos de control y platos que tiene la peculiaridad de utilizar un sistema de aire comprimido para lanzar el plato.

Figura 6: mquina Rossini

Mquina lanzadora de platos Memoria

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Una vez vistos los principales fabricantes de mquinas lanzadoras de platos, miraremos cuales son los inconvenientes y problemas ms comunes que encontramos en las mquinas, de forma que el diseo de nuestra nueva mquina sea ms eficaz: Rotura del elemento elstico que acumula la energa potencial para lanzar el plato: Las mquinas que disponen de un muelle para acumular la energa potencial que necesita el plato son las qu ms problemas han dado en este sentido; por este motivo he escogido un accionamiento mediante ballesta como es el caso de los modelos Matarelli. Rotura del plato al caer desde el tambor a la rampa de lanzamiento: Este es un problema que actualmente est resuelto en prcticamente todos los modelos. Las formas de evitar la rotura del plato al chocar contra la rampa son diversas. Yo he optado por un mecanismo similar al de los modelos Matarelli que posteriormente se explicar con ms detalle. Deslizamiento del brazo de lanzamiento respecto a su eje: Debido a las fuertes tensiones que soporta la unin del brazo que lanza el plato con su eje, muchos modelos han tenido problemas en este aspecto. En el apartado Propuesta concreta de soluciones se explica detalladamente la forma de evitar este problema. Deslizamiento del elemento antigiro del eje principal respecto a su sujecin: El elemento antigiro (casquillo de marcha libre) situado en el mismo eje que el brazo que lanza el plato y del cual estn provistos todos los modelos, tambin soporta grandes esfuerzos, por lo que es comn que ste se deslice respecto al soporte que tendra que mantenerlo fijo. En el apartado Propuesta concreta de soluciones se explicar, tambin, la forma de evitar este problema.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 4. PRESTACIONES

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Para saber que caractersticas tiene que tener nuestra mquina, debemos conocer cuales son las condiciones en que se deben lanzar los platos segn la reglamentacin vigente. Esta reglamentacin depender de la modalidad de tiro para la que est destinada nuestra mquina, que, en nuestro caso sern el tir olmpico y el tiro universal. Generalidades: Cada mquina debe estar provista de un sistema de precinto de los ngulos, alturas y del muelle de lanzamiento despus de que hayan sido inspeccionados y aprobado por el jurado. Todas las mquinas deben estar provistas de un dispositivo para fijar la trayectoria establecida para el lanzamiento del plato. Cada mquina debe contar con los sectores de los ngulos y alturas marcadas con aumentos de 10 en 10 grados. Plato: Segn el reglamento tcnico general los platos pueden ser de color negro, blanco, amarillo o naranja en su totalidad o bien el saliente puede estar pintado de color blanco, amarillo o naranja, o puede llevar pintado un anillo blanco, amarillo o naranja alrededor del saliente.A Peso B Dimetro base C Anillo de giro D Altura total 105 g 5 g 110 mm 1 mm 95 mm 98 mm 25 mm 26 mmm E Altura F Altura del anillo de giro G Altura del saliente H Altura de la base del anilo

Figura 7: plato11 mm 1 mm 7 mm 1 mm 8 mm 1 mm 18 mm 1 mm

El foso: Tanto las dimensiones del foso como las distancias entre las mquinas estn delimitadas por el reglamento, de forma que nuestra mquina tendr unas medidas lmite.

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Mquina lanzadora de platos - Memoria Como podemos ver en esta figura, la distancia desde el brazo de lanzamiento de nuestra mquina hasta el techo del foso est delimitada en 50 cm ( 10 cm). En esta otra figura podemos ver que la anchura de nuestra mquina no podrFigura 8: vista lateral del foso

exceder de 1 metro ya que la distancia entre mquinas debe ser de 1 m o 1,1 m.

Figura 9: esquema del campo de tiro

La cantidad de platos que debe poder lanzar la mquina antes de su recarga no est estipulada por el reglamento, pero podemos estimar una cantidad de platos lgica antes de su recarga haciendo las siguientes estimaciones en base a una serie de foso olmpico: Tiradores por serie: 5 Platos por tirador y serie: 25 Distribucin de los lanzamientos: 5 por cada grupo de 3 mquinas distribuidos de la siguiente manera: 2 en las mquinas de izquierda y derecha y 1 en la mquina central. De forma que las mquinas que ms platos lanzarn en una serie lo harn en 10 ocasiones.


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200 o 300 platos por mquina parece una cantidad razonable ya que se debera recargar las mquinas cada 20 o 30 series. Lanzamiento del plato: el plato deber ser lanzado de forma que llegue a 76 m de distancia, con una desviacin de 1 m pasando a una altura de entre 1,5 y 3 m a 10 metros de la mquina. En definitiva, nuestra mquina deber tener las siguientes caractersticas: Distancia mxima entre punto de lanzamiento y punto ms alto: 50 cm Anchura mxima: 1 m Capacidad del cargador de platos: entre 200 y 300 Distancia mnima de lanzamiento del plato: 75 m Alturas mnima y mxima del plato (respecto al punto de lanzamiento) a 10 metros de distancia de la mquina: mn: 1,5 m mx: 3 m Variacin del ngulo de lanzamiento (guiada y cabeceo) de 10 en 10 grados, con un mximo de 45.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 5. ALTERNATIVAS CONCEPTUALES

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Una vez tenemos definida la modalidad/es de tiro a la que va destinada la mquina y por tanto, las prestaciones que debe tener, queda decidir cual ser el elemento de acumulacin de energa de esta mquina, que es, si cabe, el concepto ms importante en donde podemos encontrar diversas alternativas a discutir. Las tres formas utilizadas hasta la fecha para acumular energa cintica en este tipo de mquina son: aire comprimido muelle helicoidal lmina a flexin o ballesta Aire comprimido: a priori, el mayor inconveniente de este modo de acumulacin de energa es la necesidad de un circuito de aire en las instalaciones del campo de tiro, siendo su mayor ventaja la suavidad con que se desplaza el plato desde el cargador hasta la zona de disparo, aspecto que evita rotura de platos. Muelle helicoidal: su mayor inconveniente lo encontramos en el ciclo de vida del muelle, que normalmente es inferior al del resto de elementos de la mquina, adems, an siendo elementos comunes en todo tipo de maquinaria, son de difcil fabricacin y alto precio, si lo comparamos con las lminas a flexin. Lmina a flexin o ballesta: Su mayor ventaja la pone de manifiesto la experiencia de los fabricantes de mquinas de lanzar platos, que demuestra que es un elemento longevo y que da buenos resultados. La mayor fiabilidad que ofrecen las lminas a flexin frente a los muelles helicoidales es debido al menor coeficiente de aprovechamiento que tiene este elemento. Adems son elementos de diseo sencillo, fcil fabricacin y bajo coste. Descartando de entrada el sistema de acumulacin de energa mediante aire comprimido por la complejidad que supondra el diseo y la instalacin de un circuito de aire en los campos de tiro, el sistema escogido es la lmina a flexin, debido a la mayor fiabilidad que ofrece. Adems, las lminas a flexin tienen una caracterstica elstica regresiva, es decir, la fuerza aumenta ms lentamente que la deformacin, por lo que la descarga de la fuerza es ms progresiva, factor que puede ser importante para evitar rotura de platos.

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Mquina lanzadora de platos Memoria 6. ESTRUCTURA DE LA MQUINA

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Antes de pasar a la explicacin detallada de cada una de las partes de la mquina, conviene tener una visin global de la mquina y los sistemas que la integran, as como de la relacin entre ellos. Los principales sistemas integrados en la mquina son: - Mecanismo de lanzamiento Es el encargado de lanzar el plato. Los elementos ms importantes de este mecanismo son el brazo, que tiene contacto directo con el plato, y la ballesta, el elemento encargado de acumular la energa necesaria para el lanzamiento. - Sistema de carga de la ballesta Su misin es recargar la mquina aportndole al elemento elstico la energa necesaria. - Sistema de regulado de carga Mediante este sistema se puede regular la cantidad de energa que acumular el elemento elstico. De esta forma se podr variar la distancia de lanzamiento de forma intuitiva hasta encontrar la regulacin ptima. - Mecanismo de carga de platos Es el encargado de proporcionar al mecanismo de lanzamiento un nuevo plato despus de haberse realizado un lanzamiento. - Carcasa y base orientable La carcasa y la base orientable, a la cual est unida, constituyen la bancada de la mquina. La carcasa soporta y protege los mecanismos anteriormente mencionados y la base permite mover todo el conjunto de la mquina para realizar los lanzamientos en diferentes direcciones.

26 - Sistema elctrico


Constituye todo el circuito elctrico que alimenta a elementos como el motoreductor, el sensor inductivo o el electroimn, cuyas funciones y caractersticas se explicarn posteriormente.Carcasa Sistema elctrico

Sistema de carga de la ballesta

Mecanismo de carga de platos

Mecanismo de lanzamiento

Sistema de regulado de carga

Base orientable

Figura 10: esquema bsico de la mquina

Mquina lanzadora de platos Memoria 7. PROPUESTA CONCRETA DE SOLUCIONES

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7.1. Mecanismo de lanzamiento

7.1.1. Principio de funcionamiento Para realizar el lanzamiento de un plato necesitaremos aportarle una energa que se puede acumular de diversas formas (aire a presin, energa potencial mediante muelles, lminas a flexin, etc), adems, el plato debe recibir esta energa de forma progresiva ya que un impacto producira su rotura y debe tener una rotacin sobre su propio eje para que la fuerza de oposicin que ofrece el aire se desve al contacto con el plato y no lo haga caer. La forma de conseguir todos estos requisitos bsicos es confeccionando un sistema de palancas que transmitan la energa potencial acumulada a un brazo que arrastre el plato aportndole la energa cintica necesaria. ste ser el tpico mecanismo biela-manivela: Cuando la fuerza F acta sobre la biela a, la manivela b arrastra al brazo c de forma que el plato comienza a rodar (idealmente sin deslizar) por encima de l. Cuando el plato llega al final de su recorrido, saldr despedido con los movimientos de translacin y rotacin que le han sido aportados por el brazo. En la siguiente figura podemos ver el mecanismo de lanzamiento que he diseado para esta mquina.Figuras 11 y 12: principio de funcionamiento del mecanismo de lanzamiento

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Brazo (c) Manivela (b)

Biela (a)

Figura 13: Mecanismo de lanzamiento

7.1.2. Clculos previos Una vez claro el principio bsico del lanzamiento del plato, pasaremos a realizar unos clculos previos como la energa potencial necesaria o la velocidad de rotacin del eje principal que nos ayudarn a disear la mquina, especialmente en aspectos como el dimensionado de las piezas ms solicitadas. Energa potencial necesaria en el elemento elstico para lanzar el plato: La energa que deberemos aportarle al plato (Ec) la calcularemos con la siguiente expresin E c = Elineal + E rotacional + Einercias (ec. 1), es decir, calcularemos la energa que necesita el plato (Elineal + Erotacional) para salir a una velocidad que le permita llegar a 76 metros de distancia (esta velocidad fue tomada experimentalmente en el campo de tiro) y la energa que perdemos en el movimiento del mecanismo de lanzamiento (Einercias).1 2 siendo Elineal = m plat v plat 2m plat = 0,105 kg v plat velocidad de salida del plato

(ec. 2)

dato obtenido

experimentalmente en el campo de tiro = 120 km/h (= 33,33 m/s). (media aproximada de varias medidas)


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1 2 E rotacional = I Gplat plat 2

(ec. 3)I Gplat dato extrado del programa de CAD = 1,97410-4

kgm21 2 E inercias = I redeje eje 2

(ec. 4)I redeje inercia reducida al eje del mecanismo de

lanzamiento 0,034 kgm2

dato extrado del programa de CAD =

Para calcular plat y eje utilizaremos el siguiente planteamiento:

Figura 14: esquema para el clculo de velocidades angulares

v plat = varrastre + vrodamiento

2

2

(ec. 5)varrastre = eje R

(ec. 6) extrado del (ec. 7)

Siendo R radio del brazo programa de CAD = 0,38 mvrodamiento = plat rplat

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Mquina lanzadora de platos - Memoriarplat = 0,055 m

Llegado a este punto tenemos 2 incgnitas ( eje y plat ) en una sola ecuacin (ec. 5). El valor mnimo de plat que podemos tener es el que se observa la situacin de la figura 15, donde toda la velocidad de salida del plato viene dada por la velocidad con que lo arrastra el brazo, siendo 0 su velocidad angular plat . El valor mximo de plat es el que se observa en la situacin de la figura 16, donde toda la velocidad de salida del plato viene dada por su rotacin. Este valor mximo vendr entonces definido por la expresin plat = ronda los 600 rad/s.

v plat rplat

(ec. 8) , y

Figura 15: velocidad angular del plato mnima

Figura 16: velocidad angular del plato mnima

En realidad, ambas situaciones son imposibles ya que, en el caso de la situacin de la figura 15, el plato debera desplazarse por el brazo deslizando completamente y en la situacin de la figura 16 el brazo no debera moverse; pero el anlisis del rango de velocidades entre el qu nos encontramos nos proporcionar un rango de energas dentro del cual se encontrar la energa potencial necesaria en la ballesta. El anlisis es el siguiente:

Mquina lanzadora de platos Memoria plat (rad/s) 0 50 100 200 300 400 500 600 eje (rad/s) 87,72 87,42 86,52 82,81 76,22 65,90 49,57 12,37 Elineal (J) 58,33 58,33 58,33 58,33 58,33 58,33 58,33 58,33 Erotacional (J) 0 0,25 0,99 3,95 8,88 15,79 24,67 35,53 Einercias (J) 130,81 129,92 127,26 116,57 98,76 73,83 41,77 2,60 Ec (J) 189,14 188,50 186,58 178,85 165,97 147,95 124,77 96,46

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En esta tabla podemos ver que la energa cintica necesaria Ec oscila entre los 97 y 190 J. En cualquier caso y gracias a estudios que se han hecho anteriormente, sabemos que la relacinElineal es aproximadamente 2,5, por lo que escogeremos la solucin: Erotacional

plat (rad/s) 500

eje (rad/s) 49,57

Elineal (J) 58,33

Erotacional (J) 24,67

Einercias (J) 41,77

Ec (J) 124,77

Por tanto, la energa necesaria ser Ec = 125 J. Teniendo en cuenta que los clculos no son altamente precisos y que hay factores como las resistencias pasivas que no he tenido en cuenta, cogeremos como valor de clculo Ec = 135 J.

7.1.3. Elemento elsticoEl elemento elstico es el que se encarga de acumular la energa potencial suficiente para lanzar el plato a la distancia requerida. Como se ha comentado anteriormente, el elemento de acumulacin de energa escogido es la lmina a flexin o ballesta. Para poder calcular la fuerza que deber hacer nuestra ballesta partiremos de la siguiente situacin:

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Figura 17: Esquema de cargas sobre la

La ecuacin que nos relaciona directamente la energa potencial acumulada con la fuerza desarrollada esE pe = F 2

(ec. 9)

Siendo la flecha de la ballesta. No es necesario un clculo preciso de este valor, ya que el regulador de carga de la ballesta tan solo nos permitir variarlo intuitivamente. El valor mximo de la flecha lo calcularemos entonces de una forma aproximativa con la ayuda del programa de CAD.

Figura 18: Regulador en posicin de carga mxima. Flecha mxima

Del modelo en 3D obtenemos un valor 43 mm, aunque tambin debemos tener en cuenta la compresin del muelle del sistema de regulacin de carga, que puede llegar a un mximo de 5 mm antes de comprimirse por completo. Por lo tanto, y de forma estimativa, utilizaremos 40 mm como valor de flecha mxima en la ballesta. El resto de posiciones del regulador de carga de la ballesta harn que la flecha sea menor a la anteriormente calculada y por tanto, la energa del plato a la salida ser menor. De forma que utilizar la configuracin de carga mxima para realizar el resto de clculos, ya que es aqu donde encontraremos los valores crticos.

Mquina lanzadora de platos Memoria Utilizando la ecuacin (ec. 9) tenemos que F = 6750 N

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Aplicando las ecuaciones de la esttica al esquema de la figura 17 obtenemos:

F = 0 M = 0y

FA + FB F = 0 FB a FA c = 0 a = 190 mm c = 370 mm

(ec. 10) (ec. 11)

FB = 4460 N FA = 2260 N valores que nos sern tiles para clculos posteriores. Unin con la mquina

Lo ideal sera que la unin de la ballesta con la mquina fuese una articulacin perfecta, solucin que se podra conseguir mediante un eje unido a la mquina sobre el cual girase la ballesta. Pero debemos tener en cuenta que la fuerza en este eje es de 4460 N y la distancia entre los puntos de apoyo del eje es relativamente grande, por lo que deberamos disearlo con un dimetro considerable para evitar su flexin. En este diseo he optado por no utilizar ninguna unin especial, dejando que la ballesta se apoye en la carcasa. Como los esfuerzos en este punto son en el sentido indicado en la figura 20, la ballesta no escapar de su posicin. Con esta solucin conseguiremos un diseo sencillo y fiable.

Soporte soldado

Figura 19: diseo alternativo de unin con la mquina

Figura 20: ballesta. Unin con la mquina

-

Unin con la biela

En la figura 21 se muestra la unin de la ballesta con el siguiente elemento de la cadena cinemtica.

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La ballesta no podr nunca salirse del eje ya que todos los esfuerzos que hace la ballesta sobre el eje son en el sentido indicado en la figura. El ngulo girado relativo entre biela y ballesta es muy pequeo, por lo que he considerado que no era necesario utilizar casquillos de friccin.

Figura 21: unin biela-ballesta

La forma de sujetar el eje es mediante una interferencia de forma con la biela ya que esta unin padece movimientos violentos que haran saltar los anillos de retencin, adems de esta forma el movimiento relativo lo tendremos entre eje y ballesta. N de plano: MLP-0-31 Material: acero para conformacin en fro segn DIN 17722 (F-1410). Proceso de fabricacin: se utilizan tcnicas como corte y doblado para la conformacin de la pieza; posteriormente se aplica un temple y revenido y finalmente un pavonado.

Figura 22: ballesta. Situacin en la mquina

Mquina lanzadora de platos Memoria 7.1.4. Eje biela-ballesta

35

Las tensiones que se dan en este eje son de las ms grandes que podemos encontrar en esta mquina, as que tendremos que asegurarnos de que tenga un dimetro suficiente para aguantarlas (clculos de comprobacin en el anexo de clculos). En la figura 23 podemos ver el grafilado de la parte central del ejeFigura 23: Vista isomtrica eje biela-ballesta

que hace que ste entre a presin en el agujero de la biela. Como he decido no utilizar casquillos de friccin para esta unin, la parte del eje que entra en contacto con la ballesta deber tener

un acabado N3 para conseguir un contacto lo ms deslizante posible. N de plano: MLP-0-04 Material: acero F-1250 por cuestiones de resistencia., ya que es un elemento que soporta fuertes tensiones. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 16 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

7.1.5. Biela La funcin de la biela consiste en convertir la energa que recibe de la ballesta en energa cintica de rotacin. Sus dimensiones se pueden consultar en el plano MLP-0-12 y han sido estimadas en funcin de los tamaos de bielas de mquinas ya existentes. Unin con la manivela

Mediante un casquillo de friccin conseguiremos que el desplazamiento relativo entre biela y manivela sea suave y sin perdidas por friccin. Como se puede comprobar en el anexo de clculos, las tensiones en esta unin son importantes, por lo que el casquillo deber ser de acero en lugar de bronce.

36


Las tolerancias de ajuste entre biela y casquillo son: s8-H7 N de plano: MLP-0-12 Material: a pesar de ser una pieza que gira a alta velocidad, su material ser Acero F-1120 en lugar de aluminio principalmente porque es ms barato, resistente, fcil de mecanizar y permite realizar sin problemas unos buenos ajustes con el casquillo de friccin queFigura 24: biela. Situacin en la mquina

tiene insertado la pieza. Proceso de fabricacin: despus de

obtener la forma geomtrica de la pieza mediante corte por LASER se mecanizarn aquellas zonas que lo requieran, bsicamente los alojamiento de los casquillos y finalmente se le aplicar un zincado.

7.1.6. Eje biela-manivela Mediante un escaln en la parte inferior del eje y un anillo de retencin en la parte superior evitaremos que pueda desplazarse axialmente, a su vez, mediante un separador eliminaremos el desplazamiento axial de biela y manivela. Se debe tener en cuenta que este eje dispone de una cabeza (buln) que al entrar en contacto con el eje manivela-biela del sistema de carga de platos (y de carga de ballesta) permite cargar la mquina, por lo que el acabado de la superficie de este buln debe ser N3 para asegurar un contacto deslizante. La tolerancia de ajuste entre eje y casquillos es: f7-G8

Mquina lanzadora de platos Memoria N de plano: MLP-0-05 Material: acero F-1250 por cuestiones de resistencia.

37

Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 22 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

Figura 25: eje manivela-biela

7.1.7 Manivela Es el siguiente elemento en la cadena cinemtica del mecanismo de lanzamiento y puede llegar a alcanzar velocidades angulares cercanas a 480 min-1. Para evitar que se generen vibraciones no deseadas he optado por disear un disco cuyo centro de gravedad est los ms prximo posible a su centro de rotacin, de esta manera se generarn muy pocas inercias. Adems, es conveniente que la inercia del sistema de lanzamiento sea lo ms pequea posible, por lo que esta pieza dispone de unos rebajes que hacen que su peso sea el menor posible. Unin con el eje principal

La unin con el siguiente elemento, el eje principal, se realizar mediante tres chavetas paralelas. El clculo de comprobacin de estos elementos se puede encontrar en el anexo de clculos. N de plano: MLP-0-13 Material: considerando que tanto el tamao como la velocidad angular de esta pieza son considerables, debera estar fabricada en aluminio, pero este material nos dara problemas de resistencia en el chavetero, ya que las tensin son importantes. Por esta razn he optado por acero F-1120. Proceso de fabricacin: despus de obtener laFigura 26: manivela. Situacin en la mquina

forma geomtrica de la pieza mediante corte

38


por LASER, se mecanizarn aquellas zonas que lo requieran, bsicamente el alojamiento del casquillo y el chavetero. Otras caracterstica: Momento de inercia Izz = 2,2610-3 kgm2 Peso = 0,727 kgFigura 27: manivela. Centro de gravedad

7.1.8. Eje principal Podemos considerar que el eje principal de la mquina es el que mueve el brazo que lanza el plato. ste, ser un eje que rotar a gran velocidad, ya que se pretende que el plato salga a unos 120 km/h. Adems, deber ser robusto ya que tendr que aguantar el impacto que produce el brazo cuando vuelve a su posicin inicial. Unin con la mquina

La manera de soportar el eje de manera fiable y que aguante altas velocidades de rotacin es mediante dos rodamientos rgidos de bolas que, a su vez, estn soportados mediante un portarodamientos unido a la carcasa de la mquina con tornillos. El dimetro del eje es el parmetro de seleccin para los rodamientos y la sujecin de estos es la siguiente: las pistas interiores de los dos rodamientos han de ir ajustadas al eje (ajuste fuerte para el rodamiento inferior y ajuste dbil para el rodamiento superior), en cuanto a lasFigura 28: Eje principal. Unin con la mquina. Disposicin de los rodamiento y el casquillo


39

pistas exteriores debemos tener en cuenta que el rodamiento que mayor carga soporta (rodamiento inferior) debe ir fuertemente ajustado y con fijacin axial (en este caso un anillo elstico de retencin), mientras que el otro rodamiento debe ir libre para evitar hiperestaticidad. Los acabados superficiales en las zonas donde se alojan los rodamientos debern de ser N6 y las tolerancias g6 para el rodamiento superior (ajuste dbil) y j6 para el rodamiento inferior (ajuste fuerte). La zona de contacto con el casquillo de marcha libre deber tener un acabado N3 y ninguna tolerancia en especial. El clculo de comprobacin de los rodamientos se puede encontrar en el anexo de clculos.

7.1.8.a. Casquillo de marcha libre Una vez el plato ha sido lanzado, la inercia del brazo hace que ste tienda a dar la vuelta completa para volver a su posicin inicial. Antes de que el brazo llegue a esta posicin, la ballesta comenzar a oponer una resistencia que, llegado a cierto punto hara rebotar el brazo generando inestabilidad y vibraciones poco convenientes para el mecanismo. Para evitar este problema, el eje principal de la mquina dispondr de un rodamiento antigiro que no dejar volver hacia atrs al brazo. Este rodamiento antigiro se trata de un casquillo con agujas que se bloquean en uno de los sentidos de giro y su nombre comercial es casquillo de marcha libre o roller clutch. Uno de los problemas comunes en las mquinas las siguientes: Colocar sellador para rodamientos en la unin casquillo-soporte. Introducir un prisionero por el agujero roscado que incorpora el soporte. Cualquiera de estas dos soluciones es vlida para la mquina diseada en este proyecto. Los esfuerzos que soportar este casquillo sern importantes por lo que requiere un clculo de comprobacin de resistencia que se puede consultar en el anexo de clculos. de tiro existentes es el deslizamiento de este casquillo respecto a su soporte, por lo que las soluciones propuestas son

40 Unin con el brazo


Esta unin debe aguantar el impacto que produce el brazo al retornar a su posicin inicial. La solucin ms idnea que he encontrado para este caso es la de una unin por friccin mediante un cono, ya que la gran superficie de contacto entre el eje y el chavetero del brazo proporcionar una fuerte unin, todo ello alineado con una chaveta redonda. El clculo de comprobacin de esta unin lo encontraremos en el anexo de clculos. N de plano: MLP-0-08 Material: acero F-1250 resistencia. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 30 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano. Requerir de torneado, fresado, rectificado y posteriormente de un zincado. por cuestiones de

Figura 29: eje principal. Situacin en la mquina

7.1.9. Soporte rodamientos del eje principal Tiene la misin de alojar los dos rodamientos rgidos de bolas y el casquillo de marcha libre. Este soporte dispondr de un agujero roscado por donde se podr introducir un prisionero que fijar el casquillo de marcha libre. Las tolerancias de ajuste y los acabados superficiales sern los siguientes: Superficie de contacto con el caquillo de marcha libre: Acabado N6, tolerancia M7 para asegurar un ajuste fuerte. Superficie de contacto con rodamientos: Acabado N6 en ambos, tolerancia M7 para la superficie de contacto del rodamiento inferior (ajuste fuerte), tolerancia P7 para la superficie de contacto del rodamiento superior (ajuste dbil).

Mquina lanzadora de platos Memoria N de plano: MLP-0-21

41

Material: acero F-1110 porque es ms fcil de mecanizar, ms barato y ms resistente que el aluminio. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de acero, se mecanizar segn plano y se le aplicar un zincado.

Figura 30: Soporte rodamientos eje principal. Situacin en la mquina

7.1.10. Brazo El conjunto del brazo consta de diversas partes: Goma: este elemento tiene contacto directo con el plato y debe hacer que ste ruede con el menor deslizamiento (relativo al brazo) posible. Material: goma vulcanizada Shore 90, con un coeficiente de friccin muy alto que adhiere al plato hacindolo rodar. Chavetero: es la zona de unin entre el brazo y el eje principal. Material: por cuestiones evidente de resistencia su material es acero F-1120.

Figura 31: chavetero del brazo

-

Cuerpo: este elemento consta de dos piezas desmontables que alojan la goma que hace rodar al plato. Material: debido a las dimensiones y las velocidades del brazo de lanzamiento he optado por aluminioFigura 32: cuerpo del brazo

42 6061, para reducir las inercias.


N de plano: MLP-E-00 Proceso de fabricacin: las parte inferior del cuerpo del brazo ser obtenida por fundicin en molde de arena y posteriormente mecanizada en los lugares que lo necesite y anodizada. La parte superior se consigue por corte con LASER para ser despus mecanizada y anodizada. El chavetero ser obtenido por forja y mecanizado posteriormente, finalmente se le aplicar un zincado.Figura 33: brazo. Situacin en la mquina

7.1.11. RampaCentro del eje principal

Es la superficie por donde se desplaza el plato cuando ste empujado por el brazo. Su forma la justifica la trayectoria del plato hasta que sale disparado, ya que ste comienza su movimiento a 20 cm del eje principal y sale de la mquina a 38 cm del eje principal.20 cm

38 cm

es

Trayectoria del plato

Figura 34: rampa de lanzamiento

La pestaa de la rampa que observamos en la figura 35 tiene la misin de retener el plato para que ste no caiga hacia atrs cuando la mquina esta regulada de forma que la inclinacin de la rampa respecto al suelo tiene un ngulo mayor que tan-1 , siendo el coeficiente de friccin entre la rampa y el plato.

Figura 35: pestaa de sujecin del plato

Mquina lanzadora de platos Memoria Este coeficiente ha sido medido experimentalmente (figura 36) y su valor es = tan 0,46, siendo 25, de forma que, para configuraciones de lanzamiento en que la inclinacin de la mquina sea mayor que 25 el plato caera de la rampa de no ser por la pestaa de la figura 35

43

Figura 36: medida experimental de entre aluminio y plato

-

Unin con la mquina

La rampa va unida a la mquina mediante dos ejes y dos tornillos que la unen al brazo de proteccin. Uno de estos ejes es el que se encarga de elevarla para recoger el plato (mecanismo que se explica posteriormente) y el otro eje permite un centraje de la rampa cuando vuelve a su sitio. Estos ejes van atornillados a la rampa y a su vez van guiados mediante casquillos de friccin soportados por portacasquillos soldados o atornillados a la mquina. N de plano: MLP-0-24 Material: aluminio 6061 por cuestiones de peso. Proceso de fabricacin: chapa de aluminio de 3 mm de espesor cortada mediante LASER y anodinada.

Figura 37: rampa de lanzamiento. Situacin en la mquina

447.2. Mecanismo de carga de la ballesta


La carga de la ballesta la haremos arrastrando el eje biela-manivela mediante el motoreductor. Inicialmente la mquina est en reposo y el motoreductor parado. Cuando el motoreductor se pone en marcha justo despus de finalizar el anterior lanzamiento, la manivela que gira solidaria a l comienza a acercar su extremo, provisto de un eje con un buln (cabeza del tornillo limitador que podemos ver en la figura 38), que al llegar a la altura del eje biela-manivela (tambin provisto de un buln), comienza a arrastrarlo, cargando de esta forma la ballesta. Cuando el mecanismo de lanzamiento sobrepasa pocos grados su punto muerto (mxima carga de la ballesta) deja de haber contacto entre los bulones de ambos ejes (ya que sus centros de rotacin no son concntricos), de forma que la propia tensin de la ballesta, ya cargada, hace que el brazo se desplace hasta el tope que impide que la mquina dispare. En el mismo instante que el sistema sobrepasa su punto muerto y deja de haber contacto entre bulones, el motoreductor debe dejar de funcionar, para esto he colocado un sensor inductivo cuyas caractersticas se pueden consultar en el anexo de documentacin que manda una seal de parada al motor cuando el buln de arrastre pasa por delante suyo. El sistema de carga de platos debe quedar en una posicin que asegure que la rampa de lanzamiento ha vuelto a bajar situndose en la posicin de lanzamiento (figura 43). La posicin en que queda el buln de arrastre cuando el motoreductor deja de funcionar ha sido determinada mediante el programa de CAD y es la que se observa en la figura 42. Es importante que se pueda variar la posicin del sensor inductivo. De esta forma se podr ajustar de una manera ms precisa el momento de parada del motor una vez la mquina ya este montada. La forma ms sencilla de hacer regulable la posicin del sensor es mediante colisos en su soporte.Figura 39: soporte del sensor regulable Figura 38: buln de arrastreBuln de arrastre Buln eje biela-manivela

Para iniciar una nueva carga, el motoreductor se pondr en marcha justo en el momento en que la mquina sea disparada.


45

Figura 42: Sensor inductivo de parada de motoreductor

Figura 40: Inicio del contacto entre bulones. Inicio de carga de ballesta

Figura 41: Fin del contacto entre bulones. Fin de carga de ballesta

0; de esta forma tenemos que siempre se cumple que tan < tan , por lo tanto el plato no caer.

54 2. giro del tambor de platos: a su vez, la placa con el plano inclinado arrastra un juego de barras que tiene como ltimo elemento un trinquete que pivota, arrastrando el tambor en un sentido y escondindose en el otro, de forma que el tambor solo gira en un sentido. La manera ms sencilla de evitar que el tambor retroceda cuando el trinquete va en


Figura 60: Mecanismo de carga de platos. Trinquete

sentido contrario, es colocando un elemento normalizado como es un casquillo de marcha libre (figura 79), que permitir que el tambor gir en sentido horario (arrastrado por el trinquete) para descargar un plato y bloquear el giro en sentido antihorario, haciendo que el trinquete seFigura 61: Mecanismo de carga de platos. Arrastre del tambor (tambor amarillo traslucido)

esconda al entrar en contacto con el tambor bloqueado.

Lmina sujecin exterior

Plato cayendo

Columna de platos

Lmina sujecin interior

Figura 62: Mecanismo de carga de platos. Sujecin de la columna


55

El giro del tambor debe ser exactamente 30para que el siguiente plato caiga justamente por el agujero destinado para l. En la figura 62 podemos ver como cae un plato en la rampa mientras que el resto de la columna se mantiene aguantada por una pequea lmina. Las caractersticas del primer elemento de la cadena cinemtica del mecanismo de carga de platos (manivela), del eje de arrastre y del accionamiento que la mueve (motoreductor) se puede consultar en el apartado sistema de carga de la ballesta.

7.4.1. Biela del mecanismo carga de platosUnin con la placa del plano inclinado

Tanto los esfuerzos como los giros relativos entre barras son pequeos en este sistema, por lo que un casquillo de friccin insertado en la biela ser suficiente para asegurar un movimiento suave y preciso. Su funcionamiento es idntico al de una bisagra clsica, utilizando arandelas de bronce para reducir la friccin entre la biela y los casquillos de la placa con el plano inclinado, que van ajustados al eje de forma que el movimiento relativo lo tenemos entre la biela y el eje. Las tolerancias de ajuste este biela y casquillos son: s7-H7. N de plano: MLP-0-32 Material: a pesar de que esta barra no soporta esfuerzos importantes, su material es acero F1110 ya que es ms barato que el aluminio, ms fcil de mecanizar y permite un mejor ajuste con los casquillo de friccin. Proceso de fabricacin: despus de obtener la forma geomtrica de la pieza mediante corte por LASER se mecanizarn aquellas zonas queFigura 64: biela del mecanismo de carga de platos. Situacin en la mquina Figura 63: articulacin bielaplaca plano inclinado

lo requieran, bsicamente los alojamientos de

56 los casquillos y finalmente se le aplicar un zincado.


7.4.2. Eje biela-placa con plano inclinadoUn eje de dimetro 10 ser suficiente para transmitir el movimiento entre estos elementos. Su fijacin axial se realiza mediante anillos elsticos, y como se ha comentado anteriormente, est ajustado a los casquillos de la placa con el plano inclinado y gira respecto a la biela. La tolerancia de ajuste eje-casquillo de friccin ser f7-H7 N de plano: MLP-0-15 Material: Acero F-1140 ser suficiente para que este eje cumpla su funcin. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 12 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

7.4.3. Placa con plano inclinadoComo se ha comentado anteriormente, el desplazamiento longitudinal de esta placa har que la rampa suba a recoger el plato. Para reducir rozamientos y asegurar un buen contacto, debemos tener un buen acabado superficial (N3) en la cara del plano inclinado que hace contacto con el pasador transversal del eje que eleva la rampa. Debemos tener en cuenta que la rampa debe estar arriba cuando el tambor deja caer un plato sobre ella. Para asegurarme de que se da esta situacin he prolongado el tramo horizontal superior del plano inclinado de forma que la rampa se mantiene alzada unos segundos (figura 65). Los caquillos, soldados a la placa, deben tener una tolerancia en su dimetro interior de M7 para que los ejes que alojan entren forzados ligeramente. (NOTA: la tolerancia diametral de losejes f7 viene determinada por los casquillos de friccin de las barras).

Mquina lanzadora de platos MemoriaRampa abajo Rampa arriba

57

Cada del plato

Figura 65: placa con plano inclinado

N de plano: MLP-B-00 Material: acero F-1110 porque es fcil de mecanizar y soldar, barato y resistente. Proceso de fabricacin: chapa de 5 mm de espesor cortada mediante LASER y mecanizada en zonas como el plano inclinado que entra en contacto con el pasador. Posteriormente se soldarn los casquillos obtenidos de mecanizar un tubo de 8 mm deFigura 66: placa con plano inclinado. Situacin en la mquina

dimetro interior y 16 mm de dimetro exterior. Finalmente se le aplicar un zincado.

-

Unin con la barra de transmisin

Esta unin tiene las mismas caractersticas que la unin de la biela del mecanismo de carga de platos con la placa del plano inclinado.

7.4.4. Eje eleva rampaEs el encargado de hacer subir la rampa a recoger el plato. Dispone de una ranura central de forma que la placa pasa a travs de ella, y de un agujero con una tolerancia J7 para que el pasador que hace contacto con la placa entre forzado ligeramente.

58


Este eje va guiado mediante un casquillo de friccin que se encuentra alojado en un buje que va fijo a la carcasa, por lo que debe tener una tolerancia diametral f7.Buje (translucido) Casquillo de friccin Eje eleva rampa

N de plano: MLP-0-06 Material: acero F-1140. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 14 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

Pasador

Figura 67: sistema de elevacin de la rampa

7.4.5. Buje del eje eleva rampaTiene la misin de alojar el casquillo de friccin que gua al eje eleva rampa. Consta de un tubo ranurado con un coliso que permite introducir el pasador en el eje y de una arandela soldada que permite fijarlo a la carcasa de la mquina. Por cuestiones de montaje, su parte inferior no est sujeta, nicamente est apoyada en un agujero practicado en la parte inferior de la carcasa de la mquina (figura 68). La tolerancia del alojamiento del casquillo de friccin es H7. N de plano: MLP-C-00 Materiales: acero F-1110 por las mismas razones que la placa con plano inclinado (MLP-B00). Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 20 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano. Posteriormente se soldar el aro de la parte superior que va atornillado a laFigura 68: apoyo del buje del eje eleva rampa sobre un agujero de la carcasa


59

carcasa y que tambin se obtiene mediante mecanizado. Finalmente se aplicar un zincado a todo el conjunto.

7.4.6. Barra de transmisinEste es el primer elemento del sistema de carga de platos que no interviene en la elevacin de la rampa. La misin de esta barra es transmitir el movimiento al siguiente elemento del sistema que hace girar el tambor. Unin con la barra pivotante

En esta unin, las dos barras tienen un giro relativo respecto al eje, el cual esta fijado axialmente mediante anillos elsticos. El casquillo de friccin insertado en la barra de transmisin tiene valona para evitar que el anillo elstico roce con la barra (figura 69).Figura 69: unin barra de transmisinbarra pivotante

N de plano: MLP-0-33 Material: acero F-1110 por las mismas razones que la biela (MLP-0-32) Proceso de fabricacin: despus de obtener la forma geomtrica de la pieza mediante corte por LASER se mecanizarn aquellas zonas que lo requieran, bsicamente los alojamientos de los casquillos.Figura 70: barra de transmisin. Situacin en la mquina

60


7.4.7. Eje barra de transmisin-barra pivotanteTiene las mismas caractersticas, pero distintas dimensiones, que los ejes de unin biela del mecanismo de carga de platos-placa con plano inclinado. N de plano: MLP-0-02 Material: acero F-1140 ser suficiente para que este eje cumpla su funcin. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 12 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

7.4.8. Barra pivotanteTiene la funcin de hacer girar el eje (sobre el cual pivota) que mueve el trinquete que hace avanzar el tambor. Sus caractersticas son las mismas que las del resto de las barras del mecanismo de carga de platos. Unin con el eje barra pivotante-trinquete

Esta unin se realiza mediante una chaveta paralela por las mismas razones expuestas anteriormente.

NOTA: se debe tener en cuenta que la barra pivotante debe realizar un movimiento de vaivn de forma que el trinquete avance y retroceda de la manera requerida. Para esto, la relacin de longitudes entre la manivela y la biela del mecanismo de carga de platos, la placa del plano inclinado, la barra de arrastre y la barra pivotante debe estar en los intervalos requeridos, que he determinado grficamente gracias al programa de CAD (con las longitudes fijadas de la manivela, la biela y la placa he variado las longitudes de la barra de arrastre y la barra pivotante hasta encontrar el movimiento requerido).

Mquina lanzadora de platos Memoria N de plano: MLP-0-34

61

Material: acero F-1110 por las mismas razones que la biela (MLP-0-32) y la barra de arrastre (MLP-0-33) Proceso de fabricacin: despus de obtener la forma geomtrica de la pieza mediante corte por LASER se mecanizarn aquellas zonas que lo requieran, bsicamente el alojamiento del casquillo y el chavetero. Finalmente se leFigura 71: barra pivotante. Situacin en la mquina

aplicar un zincado.

7.4.9. Eje barra pivotante-trinqueteLa diferencia de alturas entre la primera barra de la cadena cinemtica de este mecanismo, la manivela, y la barra que contiene el trinquete que arrastra el tambor, hace que este eje mida casi 170 mm. Adems, para mantener fijo el centro de rotacin del trinquete, este eje va unido a la mquina por sus extremos.

62 Unin con la mquina


En la figura 72 podemos ver los portacasquillos que, unidos a la mquina mediante tornillos, alojan los casquillos que guan suavemente al eje. El desplazamiento axial de eje esta limitado por el casquillo superior en el cual se apoya la barra con el trinquete que va fuertemente unida al eje.Portacasquillos inferior Portacasquillos superior Casquillo superior Eje Casquillo inferior Trinquete

Figura 72: Eje barra pivotante-trinquete arrastra tambor. Unin con la mquina

-

Unin con el trinquete

La unin de este eje con el trinquete es mediante una chaveta por los mismos motivos que en anteriores ocasiones. N de plano: MLP-0-03 Material: acero F-1140 que es un material comn para la fabricacin de ejes. Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 16 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado.

7.4.10. TrinqueteEl trinquete es el elemento que se encarga de arrastrar el tambor para que un nuevo plato caiga en la rampa.

Mquina lanzadora de platos Memoria Como encontrado trinquete darizado cesidades consta que he de no he ningn estanse diselosMuelle Casquillo de friccin Barra Eje

63

adaptase a mis neado este sistema que siguientes elemen-tos:Tornillo de ajuste Ranura en el eje

Figura 73: seccin trinquete

Para evitar que el eje gire le he colocado un tornillo de ajuste como se puede observar en la figura 74. Para evitar que el muelle se desprenda del eje y de la barra, ste ir encajado a presin en ambos elementos.Figura 74: seccin transversal trinquete

-

Barra

Dispone de un alojamiento para un casquillo que permita un buen deslizamiento del eje. Material: acero F-1110. Proceso de fabricacin: despus de obtener la forma geomtrica de la pieza mediante forja se mecanizarn aquellas zonas que lo requieran, bsicamente el alojamiento del casquillo y el chavetero. Finalmente se le aplicar un zincado. Eje Cuando el plano inclinado a 30 hace contacto con el tambor el eje se esconde. Esta superficie debe tener un buen acabado superficial (N3) para que el contacto sea lo ms deslizante posible. La zona de contacto diametral con el muelle tambin debe tener un buen acabado superficial (N6). Material: acero F-1140.Figura 75: trinquete. Situacin en la mquina

64


Proceso de fabricacin: partiendo de barra redonda de 22 mm de dimetro se mecanizar la pieza segn plano y se le aplicar un zincado. Caractersticas del muelle: 1410). exterior = 16 mm hilo = 1,4 mm4

material: hilo de acero patentado-estirado segn DIN 17223 (F-

K=

hilo G 3 8 medio Nmedio = 14,6 mm N nmero de espiras efectivas = 3 G mdulo de rigidez = 80103 MPa

(ec. 10)

K = 4,11 N/mm

El muelle ceder 15 mm (se esconder por debajo de la placa base) ante una fuerza de 61 N, valor mucho menor a la fuerza que opondr el casquillo de marcha libre del tambor, por lo que el trinquete se esconder sin ningn problema.

7.4.11. TamborComo se ha comentado en el apartado prestaciones de la mquina, sta debe ser capaz de lanzar platos durante 20 series de tiro sin necesidad de ser recargada. Todos estos platos, concretamente 264, se alojan en el tambor, una estructura de perfiles y planchas de aluminio unidos mediante tornillos. Tanto los perfiles, como la base y el aro superior son de aluminio por cuestiones evidentes de peso.


65

Aro rigidizador Perfil

-

Perfil

Material: aluminio 6061. Proceso de fabricacin: se parte de una barra rectangular de aluminio que ser extrusionada y anodinada. Unin atornillada Base

Aro rigidizador

Tiene como nico objetivo darle rigidez al conjunto. Material: aluminio 6061. Proceso de fabricacin: se parte de una

Figura 76: tambor

plancha de aluminio de 3 mm que ser troquelada, doblada y finalmente anodinada. Base

Dispone de una serie de pestaas que permiten al trinquete arrastrar al conjunto del tambor. Material: aluminio Proceso de fabricacin: el mismo que el del aro rigidizador.Figura 77: tambor. Uniones atornilladas

Figura 78: tambor. Situacin en la mquina

66 Unin con la mquina


Cuando el tambor tiene todos los discos cargados, su peso total es de 35 km, por lo que he decido sostenerlo mediante rodamientos que garanticen una rodadura suave. Como el tambor nicamente recibe cargas en un sentido, el no ser necesario colocar dos rodamientos de contacto angular, de forma que rodamiento inferior (contacto angular) soportar el peso del tambor, y el rodamiento superior (rgido de bolas) simplemente servir de gua. El bajo rgimen de giro del tambor permite una

Casquillo de marcha libre

Anillo de retencin Rodamiento radial

Rodamiento angular

Figura 79: eje tambor. Configuracin rodamientos

sujecin de los rodamientos ms simple que en el eje principal, por lo que ser suficiente delimitar el desplazamiento axial de los rodamientos sin necesidad de colocar fuerte ajustes.

7.4.12. Soporte rodamientos del eje tamborEs el elemento al cual va sujeto, mediante tornillos, el tambor. En el se alojan los rodamientos, por lo que los acabados superficiales en las zonas de contacto con stos sern N6 en ambos casos y las tolerancias de ajuste, tambin en ambos casos, sern P7 (ajuste dbil).

7.4.13. Eje del tamborEste es el eje sobre el cual gira el tambor. Su acabado superficial debe ser N6 y su tolerancia diametral g6 para que el ajuste con los rodamientos sea dbil. N de plano: MLP-0-09 Material: Considerando que los esfuerzos que soporta no son muy importantes, un acero F1140 ser suficiente para garantizar un buen funcionamiento.


67

Proceso de fabricacin: con el objetivo de que este eje conste de un solo elemento, partiremos de una barra de acero de 105 la cual se mecanizar segn el plano y se le aplicar un zincado.

7.4.14. Plancha baseEsta plancha de aluminio tiene como funcin principal soportar el tambor de la carcasa de la mquina de forma que el brazo pueda pasar libremente entre los dos. Unin con la mquina

Dos de sus puntos de apoyo son los que se ven en la figura 80 y el tercer punto de apoyo, como no puede situarse en la trayectoria del brazo, consiste en un contacto deslizante con la mecha superior del eje principal, tal y como se observa en la figura 81.

Plancha base

Contacto deslizante

Tapn de plstico Apoyo de plstico

Eje principal

Figura 80: plancha base. Unin con la mquina

Figura 81: plancha base. Apoyo sobre el eje principal

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Mquina lanzadora de platos - Memoria N de plano: MLP-0-17 Material: chapa de aluminio 6061 de 3 mm de espesor por cuestiones evidentes de peso. Proceso de fabricacin: se parte de una plancha de aluminio de 3 mm de espesor. El primer paso es toquelar la forma de las piezas desarrolladas as como todos los agujeros que contienen. Posteriormente se realizarn los agujeros roscados de la chapa, se proceder a doblarla y finalmente se anodizar.Figura 82: plancha base. Situacin en la mquina

7.5. Carcasa

La carcasa es el elemento en el cual se soportan todos los elementos de la mquina analizados hasta este momento. Se compone de dos partes principales, superior e inferior, y de una serie de elementos soldados que sirven de unin para las diferentes piezas de la mquina.


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Arandela soldada para soportar portacasquillos eje principal Portacasquillo eje gua rampa

Tuerca soldada para soportar sujecin motoreductor

Tuerca soldada para soportar base

Figura 83: carcasa y elementos soldados

En la figura 83 podemos ver algunos de los elementos soldados de la carcasa de la mquina. N de plano: Parte inferior: MLP-A-P-00 Parte superior: MLP-A-Q-00 Material: chapa de acero F-1110 de 4 mm de espesor. Proceso de fabricacin: se parte de una plancha de acero de 4 mm de espesor. El primer paso es troquelar la forma de las piezas desarrolladas as como todos los agujeros que contienen, y teniendo en cuenta que la serie de fabricacin es relativamente pequea -1000 mquinas-, se opta por la opcin de corte por LASER. Posteriormente se realizarn los agujeros roscados de la chapa y por ltimo se proceder a doblarla. Despus de todos estos procesos se soldarn los elementos que se observan en la figura 83 y, en el caso de la parte superior, se unirn las lengetas laterales tambin mediante soldaduras, tal y como se observan en la figura 84.

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Mquina lanzadora de platos - Memoria Por ltimo, las dos partes de la carcasa recibirn un chorreado de arena para eliminar las impurezas, se le dar una capa de imprimacin y se pintarn con el color que se desee, escogiendo en este caso el amarillo RAL 1023.

Figura 84: parte superior de la carcasa. Cordones de soldadura

7.6. Base y sujeciones

La base de la mquina no solo nos permitir sujetarla y fijarla en el foso, sino que tambin nos dar la posibilidad de cambiar la direccin del lanzamiento variando los ngulos de guiada y cabeceo. Guiada: el peso total de esta mquina, incluyendo el tambor con todos sus platos, es de 90 kg (dato extrado del programa de CAD), por lo que para poder variar la direccin del lanzamiento necesitamos un deslizamiento suave de la mquina respecto al suelo que no requiera mucho esfuerzo. Para esto, he colocado unas piezas de tefln en la base como se observa en la figura 85.


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Maneta Anillo de tefln Unin atornillada anillo exterior

Figura 85: base. Anillo de tefln

El ngulo de guiada lo po-dremos determinar de forma precisa mediante el marca-dor de ngulos que podemos ver en la figura 86.

Figura 86: base. Marca de ngulos para la guiada

Una vez tengamos la mquina situada en la direccin requerida la precintaremos mediante la maneta. Las marcas rojas de la figura 87 nos indican las lneas de fuerza que harn un paquete entre la maneta y la parte inferior de la base evitando el movimiento.

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Mquina lanzadora de platos - Memoria Cabeceo: las variaciones del ngulo de cabeceo no tienen porqu ser tan grandes como los de guiada. La mquina variar pocos grados su inclinacin y esta variacin se realizar mediante el tensor que vemos en la figura 89, que una vez situado en la posicin requerida no necesitar precinto por su carcter autoblocante.

Figura 87: sistema de precinto del ngulo de guiada

Este ngulo de inclinacin tambin lo podremos medir gracias al marcador de ngulos que se observa en la figura 90.

Figura 88: Base. Tensor para regulacin de ngulo de cabeceo

Figura 89: Eje tensor-mquina

El doble punto de apoyo del eje que une el tensor con la mquina har que el sistema tensormquina tenga una mayora rigidez (figura 89).


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Figura 90: base. Marca de ngulos para el cabeceo

N de plano: MLP-H-00 Material: Exceptuando los anillos de tefln, el resto de piezas de la base son de acero F-1110 por cuestiones de precio y facilidad de mecanizado. El material del eje y los pies del soporte BOUTET 10_681i, as como el de la maneta y el tensor vienen dados por el fabricante. Proceso de fabricacin: Las tcnicas utilizadasFigura 91: base. Situacin en la mquina

para las distintas piezas de la base son principalmente el corte por LASER, el mecanizado y la soldadura.

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Mquina lanzadora de platos Memoria7.7. Sistema elctrico

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Como se ha comentado en el apartado Alcance del proyecto, no entrar en detalles en lo que se refiere al circuito elctrico de la mquina, por lo que simplemente me limitar a enumerar los elementos elctricos y la funcin que desarrollan en la mquina. Motoreductor La funcin que desarrolla este elemento est claramente detallada en el apartado Sistema de carga de la ballesta. El motoreductor funciona desde que la mquina recibe la seal de disparo hasta que el sensor inductivo lo desconecta. Su tensin de alimentacin es 230/400 V/ a 50 Hz.

Sensor inductivo La funcin que desarrolla este elemento est claramente detallada en el apartado Sistema de carga de la ballesta. Mientras no recibe ninguna seal, este elemento dejar funcionar al motoreductor. Su tensin de alimentacin puede ir de 12 a 24 V, escogiendo en nuestro caso 24 V. Electroimn La funcin que desarrolla este elemento est claramente detallada en el apartado Sistema de carga de la ballesta. Cuando este elemento recibe una seal, se desmagnetiza durante el tiempo suficiente para que la mquina dispare el plato. Su tensin de alimentacin es 24 V. Pulsador de descarga manual Este elemento tiene la misin de mandar una seal al electroimn para que la mquina dispare. Su funcionamiento es independiente del resto de elementos y funciona una vez desconectado el interruptor general de la mquina. Debe encontrarse en algn lugar alejado de la trayectoria del brazo.

76 Interruptor de desconexin de la mquina


Con este interruptor desconectaremos todo el circuito elctrico de la mquina. En la figura 92 podemos ver una posible distribucin del pulsador de descarga manual y del interruptor de desconexin. En lo que al cableado y toma de corriente se refiere, la opcin ms correcta parece ser, en la medida de lo posible, situarlo en una zona del foso lo ms alejada posible del exterior. Adems el sistema elctrico debera disponer de un transformador para aquellos elementos que utilicen 24 V y de un magenetotrmico de aproximadamente 5 A.Interruptor de desconexin Pulsador de descarga manual

Figura 92: posible distribucin del pulsador y del interruptor

Mquina lanzadora de platos Memoria8. SEGURIDAD DE OPERACIN DE LA MQUINA

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Esta es una mquina en donde se desarrollan grandes fuerzas y por lo que debe tener algunos elementos de seguridad para evitar daos a los usuarios. En un principio debemos considerar que son mquinas autnomas que pueden funcionar sin la supervisin de nadie, pero como es de esperar en una mquina de estas caractersticas, necesitar revisiones peridicas y un mantenimiento que requerir de una manipulacin directa de sus elementos. A continuacin se describen los elementos de seguridad ms importantes de la mquina: Proteccin del brazo

El brazo de nuestra mquina puede llegar a alcanzar los 480 min-1 de velocidad angular, 80 km/h de velocidad lineal en su extremo y 42 J de energa, por lo que conviene proteger su trayectoria por el peligro que esto supone. Una proteccin metlica como se observa en la figura 93 evitar que ningn tcnico pueda introducir la mano fcilmente en la trayectoria del brazo. En cualquier caso, se puede acceder a la trayectoria del brazo por otros lugares, por lo que, si debe desmontarse o manipularse algn elemento de la mquina, es recomendableFigura 93: proteccin de la trayectoria del brazo de lanzamiento

seguir los siguientes pasos:

Desconectar el sistema elctrico de la mquina mediante el interruptor de desconexin. Mediante este interruptor pararemos todos los elementos elctricos de la mquina (excepto el pulsador de descarga manual) de forma que, despus de un ltimo lanzamiento (en caso de que la mquina est cargada), el motoreductor no volver a cargar la ballesta.

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Mquina lanzadora de platos - Memoria Descargar la ballesta en caso de la mquina est lista para un lanzamiento.

Para esto deberemos disparar manualmente la mquina mediante un pulsador que encontraremos en algn lugar de la mquina alejado de la trayectoria del brazo e independiente del sistema elctrico de la mquina. De esta manera el brazo se disparar y la ballesta quedar libre de carga. Como anteriormente hemos desconectado el sistema elctrico, el motoreductor no volver a cargar la mquina. Una vez llegado a este punto podremos manipular cualquier elemento de la mquina con toda seguridad. Advertencias de peligro

La mquina deber tener en algn sitio visible algn tipo de advertencia que indique que est prohibida su manipulacin directa sin previa desconexin del sistema elctrico y descarga de la ballesta.

Mquina lanzadora de platos Memoria9. MONTAJE

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Para facilitar el montaje de la mquina dividiremos la mquina en diversos subconjuntos que posteriormente se ensamblarn entre ellos. Los subconjuntos son los siguientes: Montaje de la base: segn plano MLP-H-00-D Montaje del brazo: segn plano MLP-E-00-D Montaje del trinquete: segn plano MLP-M-00-D Montaje del tambor: segn plano MLP-D-00-D

El resto de piezas se montarn segn el plano MLP-0-00-D que nos muestra un explosionado de toda la mquina (excepto de los conjunto enumerados anteriormente). Otras cuestiones a tener en cuenta en el montaje:

Montaje de los rodamientos y los casquillos de friccin Casquillos de friccin Cuando introducimos un casquillo en su alojamiento, su dimetro interior sufre una deformacin que conviene minimizar para garantizar el buen funcionamiento del sistema. Para esto, es recomendable utilizar mandrines de calaje como el que se observa en las figursas 94 y 95.

Figuras 94 y 95: montaje de los casquillos de friccin

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Si analizamos el diseo de todas y cada una de las piezas que llevan insertados casquillos de friccin, observaremos que por el lado del agujero en qu se aloja el casquillo hay un chafln con el objetivo de facilitar su entrada. En este caso, los chaflanes de entrada de casquillo son de 0,5 mm. Rodamientos Los rodamientos son elementos relativamente delicados que deben ser montados sobre superficies con un buen acabado superficial y totalmente limpias. Para facilitar el montaje es conveniente utilizar aceite o algn tipo de lubricante que facilite su entrada en el alojamiento. Considerando que en esta mquina todos los rodamientos son no despiezables, montaremos primero aquel anillo que tenga un ajuste ms fuerte, utilizando para el montaje en los soportes una mandrn de calaje similar al del montaje de casquillo y para el montaje en ejes un tubo con espesor igual a la altura del rodamiento y dimetro interior igual al eje -0,2 mm.

Sentido de montaje de los casquillos de marcha libreSe debe prestar especial atencin al sentido de giro de los dos casquillos de marcha libre que contiene la mquina, ya que en caso de montarlos al revs las consecuencias, a la hora de hacer funcionar la mquina, podran ser fatales. Si miramos la mquina segn la figura 96, el eje principal debe poder girar libremente en sentido antihorario, mientras que el tambor debe poder girar libremente en sentido horario.

Figura 96: vista en planta de la mquina. Sentido de giro de los ejes con casquillo de marcha libre

Mquina lanzadora de platos Memoria10. MANTENIMIENTO

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El mantenimiento, tanto de las mquinas de lanzamiento como de los fosos de tiro olmpico y universal, es una tarea llevada a cabo por los tcnicos de mantenimiento de los campos de tiro. Al margen de mantener los fosos en buen estado y las mquinas con carga de platos suficiente para las tiradas previstas, se deber prestar especial atencin a algunos aspectos de la mquina que, segn demuestra la experiencia de los tcnicos de mantenimiento, acostumbrar a ser problemticos o requieren una mayor atencin. Estos son algunos aspectos que deberan tenerse en cuenta en un campo de tiro que tenga instaladas mquinas fabricadas segn el diseo expuesto en este proyecto: Verificacin peridica del correcto lanzamiento de los platos. Verificacin de la unin, casquillo de marcha libre-portarodamientos del eje principal, ya que es una de las causas ms comunes de fallada en las mquinas que actualmente se encuentran instaladas en los diferentes campos de tiro. Asegurar esta unin mediante algn tipo de sellador para rodamientos nos garantizara un correcto funcionamiento durante ms tiempo. Control del desgaste del elemento de goma del brazo de lanzamiento que entra en contacto con el plato. Estas mquinas deberan disponer de gomas de recambio debido al desgaste que sufren al friccionar, en cada disparo, con los platos.

Contacto correcto entre goma y plato Contacto incorrecto entre goma y plato

Figura 97: contacto entre goma y plato

Figura 98: contacto entre aluminio y plato

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Un desgaste excesivo de la goma del brazo de lanzamiento podra provocar la situacin de la figura 98 en donde vemos como una de las partes de aluminio del brazo entra en contacto con el plato antes que la goma. Un lanzamiento bajo estas circunstancias hara que el plato saliese disparado sin energa de rotacin, ya que, en lugar de rotar a lo largo de la goma, el plato deslizara por el aluminio. Engrase espordico de los rodamientos de bolas para mantenerlos en buenas condiciones de trabajo. Cambio peridico de aceite del motoreductor bajo las condiciones que especifica el fabricante. En este caso, el fabricante seleccionado garantiza un lubricacin de por vida mientras el motor trabaje bajo condiciones normales. Mantener limpios puntos como la plancha base por donde deslizan los platos, la rampa, la superficie de atraccin del electroimn y la superficie del elemento atrado y el sensor inductivo.

Mquina lanzadora de platos Memoria11. SECUENCIA DE UN CICLO DE FUNCIONAMIENTO

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Una vez vista en detalle toda la mquina, podemos definir una secuencia de un ciclo de funcionamiento completo de forma detallada: 1. Seal de lanzamiento de plato: - El electroimn dejar ir el brazo y el plato es disparado, en el mismo instante el motoreductor comienza a funcionar. - Por efecto de la inercia el brazo tiende a volver a su posicin inicial sin llegar a ella. - El motoreductor, que ya est girando, comienza a desplazar el sistema de carga de platos: eleva la rampa para que sta recoja el plato gira el tambor haciendo que un plato caiga encima de la rampa. - El motoreductor sigue girando con los siguientes efectos: inicio de carga de la ballesta inicio del descenso de la rampa con el plato encima de ella - El sistema de lanzamiento llega a su punto muerto: fin del descenso de la rampa con el plato encima de ella el motoreductor deja de cargar la ballesta y se para al pasar por delante del sensor inductivo. el sistema de lanzamiento tiende a dispararse por efecto de la ballesta, pero es retenido por el tope-disparador (gracias a la accin del electroimn). 2. Mquina lista para lanzamiento. TIEMPO TOTAL DEL CICLO 3s.

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Mquina lanzadora de platos Memoria12. ESTUDIO ECONMICO

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Mediante este estudio econmico, del cual podemos encontrar un anlisis detallado en el anexo B, determinaremos el coste de una mquina, su precio de venta y comprobaremos la viabilidad econmica del proyecto. Como el cuaderno de estudio econmico nos indica, el coste de una de estas mquinas es 2145 , de los cuales: 1,4 % (29 ) 0,2 % (4 ) 56,6 % (1212 ) 41,9 % (900 ) costes de ingeniera y diseo coste prototipo y modificaciones costes de fabricacin, de los materiales y de montaje. costes de componentes comerciales

A esto debemos aadirle un 10% con el que se cubran gastos como el empaquetamiento, el transporte, intermediarios, etc. De forma que si queremos obtener un beneficio industrial de un 20% en este proyecto, las mquinas debern venderse por 2832 . Las mquinas que actualmente estn en el mercado tienen un precio que oscila entre los 2000 y los 3500 , de forma que podemos considerar que nuestra mquina es potencialmente competitiva en el mercado actual. Teniendo en cuenta que algunos de los fabricantes actuales llevan mucho tiempo fabricando este tipo de mquinas y que por tanto tienen un prestigio y un reconocimiento importantes, no ser fcil entrar en el mercado. Con la ayuda de una buena campaa que promocione el producto y de algn tipo de garanta que de confianza al cliente ser ms fcil comenzar a hacerse un lugar en el mercado.

- Estudio de viabilidadFinalmente realizar un pequeo estudio de viabilidad donde se podr ver en cuanto tiempo cubriremos los gastos de todo el proyecto y cual ser el beneficio al final despus de 6 aos. Para esto, se tienen en cuenta los siguientes aspectos: Inversin = costes de ingeniera + prototipo y modificaciones + coste hutillajes

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Ingresos = n mquinas vendidas precio de venta de la mquina Donde el n de mquinas vendidas ser estimado segn la siguiente previsin:Ao 1 Ventas (n mquinas) Ao 2 Ao 3 Ao 4 Ao 5

100

150

200

250

300

El anlisis es el siguiente:Ao 0 Costes de ingeniera Prototipo y modificaciones Hutillajes Ingresos Costes fabricacin, material y monjaje Costes elementos comerciales Flujo de caja Flujo de caja acumulado -46234 -46234 29000 4234 13000 283200 121200 90000 72000 25766 424800 181800 135000 108000 133766 566400 242400 180000 144000 277766 708000 303000 225000 180000 457766 849600 363600 270000 216000 673766 Ao 1 Ao 2 Ao 3 Ao 4 Ao 5

Segn este anlisis y la ecuacin

VAN =

St , t t = 0 (1 + i )

T

(ec.11)

escogiendo arbitrariamente un coste de capital i = 8%, obtenemos: VAN = 669182 . Tambin podemos observar que la inversin inicial de este proyecto supera los 46000 por lo que la financiacin del mismo debera ser estudiada cuidadosamente.

Mquina lanzadora de platos Memoria13. IMPACTO AMBIENTAL

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En lo referente al impacto ambiental conviene diferenciar entre: - impacto ambiental en la fabricacin de las piezas - impacto ambiental durante el funcionamiento de la mquina - impacto ambiental en el fin de vida de la mquina - Fabricacin: se deber prestar atencin al material sobrante de los procesos de fabricacin de las diferentes piezas de la mquina. Este material de deshecho, principalmente virutas y pequeos fragmentos de diferentes aceros y aluminios, ser gestionado por las empresas que fabriquen dichas piezas, ya que es competencia de ellas la gestin de los residuos de las piezas que fabrican. Por norma general, las empresas menos grandes acostumbran a valorizar sus residuos de forma externa, vendiendo a terceros los desechos para que los reciclen, normalmente, fundindolos y mezclndolos con material virgen de la misma tipologa. Otro aspecto a tener en cuenta en la fabricacin de las piezas es el impacto ambiental indirecto resultado del consumo de energa a la hora de la fabricacin. Esta cuestin tambin debe ser valorada y gestionada por las empresas que fabrican las piezas con tal de realizar una produccin lo ms sostenible posible. - Funcionamiento de la mquina: El impacto ambiental de la mquina durante sus aos de funcionamiento es mnimo. A priori, el motoreductor no necesitar ningn cambio de aceite a lo largo de su vida, el engrase de los rodamientos es mnimo y tan slo las piezas que se tengan que cambiar por desgaste o rotura sern las que se considerarn residuos. - Fin de vida de la mquina: una vez la mquina llegue al fin de su vida, deber ser desmontada de forma que las piezas, clasificadas segn su tipo de material, puedan ser puestas a disposicin de una empresa de gestin de residuos. Estos materiales sern reciclados de la misma forma que los desechos de fabricacin anteriormente mencionados. Si el motoreductor no es reutilizado para ninguna otra aplicacin, su aceite deber ser extrado y gestionado como un residuo.

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Mquina lanzadora de platos Memoria14. CONCLUSIONES

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Despus de un exhaustivo anlisis de cada unas de las partes de la mquina se puede decir que: - La mquina cumple las especificaciones enumeradas en el apartado prestaciones y por tanto es apta para la utilizacin en las modalidades de tiro olmpico y universal. - El elemento elstico est diseado de forma que su ciclo de vida supera los 20 aos, siendo de esta forma un elemento fiable y que elimina los problemas de rotura de esta pieza que muchas mquinas actuales padecen. - Otros problemas de las mquinas actuales como la rotura de platos antes de su lanzamiento o el deslizamiento del rodamiento antiretorno respecto a su sujecin estn resueltos con este diseo mediante las soluciones propuestas en los subapartados mecanismo de lanzamiento y mecanismo de carga de platos que podemos consultar en el apartado propuesta concreta de soluciones. - Estamos ante una mquina cuyo ciclo de vida ronda los 20 aos y que requiere un mantenimiento mnimo, lo que hace de ella un mecanismo prcticamente autnomo. - El precio de venta de la mquina se encuentra dentro del intervalo de precios de las mquinas de los diferentes fabricantes actuales, lo que hace de ste un diseo viable econmicamente y potencialmente competitivo. - Debido a la ausencia de un prototipo real, no ha sido posible comprobar el correcto funcionamiento de algunos elementos de la mquina cuya simulacin mediante modelos en 3D era muy compleja. Sera conveniente, a la hora de fabricar la mquina diseada en este proyecto, construir un prototipo previo que pudiera facilitar el anlisis de ciertos aspectos de la mquina mediante el cual se rediseasen algunos elementos para un funcionamiento ms eficiente de la mquina definitiva.

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En cuanto a las conclusiones personales que he extrado he de mencionar que la realizacin de este PFC me ha resultado muy satisfactoria a nivel personal ya que este diseo, sin ser especialmente complejo, me ha hecho aplicar muchos de los conocimientos adquiridos durante mis estudios de ingeniera y me ha despertado un inters en la realizacin de proyectos a nivel profesional que creo me ser de una gran utilidad en mi futuro.

Mquina lanzadora de platos Memoria15. AGRADECIMIENTOS

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En primer lugar me gustara dar las gracias a mi familia por el apoyo que me ha dado durante la realizacin de este proyecto y especialmente a Domingo, mi padre y la persona a quin dedico este proyecto, por sus consejos y su continuo seguimiento de mis progresos. Tambin doy las gracias a Mateo Martn, el tutor de este proyecto, por darme la idea original para la realizacin de este documento y atenderme siempre que lo he necesitado. Agradezco tambin a J. Timoneda, mi tutor en el periodo de prcticas de empresa durante la realizacin de este PFC por sus consejos, su inters y su ayuda desinteresada, y a Amalia, secretaria de la misma empresa que me ha facilitado algunos de los datos que he necesitado para realizar el estudio econmico. Agradezco tamb

lanza platos

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