Calculos Justificativos Del Diseño II Calculado

(1)

IV.

IV. CALCULOS

CALCULOS

JUSTIFICATIVOS

DEL

DISEÑO

A.

A. CALCULO DEL CALCULO DEL PESO DEL PESO DEL EJEEJE

W= volumen x peso específico W= volumen x peso específico

Peso especifico del acero = 7850 kg/m Peso especifico del acero = 7850 kg/m33

Parte 1: Parte 1: Φ 16.51 Φ 16.51 cmcm 27.94 cm 27.94 cm W W11=0.2794=0.2794



ππ

((





))





W1=46.9548 kg. W1=46.9548 kg. Parte 2: Parte 2: 16.51 16.51 cm. cm. 30.4 30.4 cm.cm. 5.08 cm. 5.08 cm.





 *

 * 



_{ }





_{ }





_{ +}

+







Parte 3: Parte 3: Φ Φ 30.4 cm 30.4 cm 27.94 cm 27.94 cm W W33=0.2794=0.2794



ππ

((





))





W W33=159.19635 kg.=159.19635 kg.

(2)

Parte 4: Parte 4: 30.4 30.4 cm. cm. 46.99 cm.46.99 cm. 16.51 cm 16.51 cm





 * 

 *



_{ }





_{ }





_{ +}

+





 

 

Parte 5: Parte 5: Φ 46.99 Φ 46.99 cmcm 398.78 cm. 398.78 cm. W W55=3.9878=3.9878



ππ

((





))





W W55=5428.7994 kg.=5428.7994 kg. Parte 6: Parte 6: 46.99 46.99 cm cm 30.4 30.4 cm.cm. 16.51 cm. 16.51 cm.





 * 

 *



_{ }





_{ }





_{ +}

+

(3)





 

Parte 7: Φ 30.4 cm 27.94 cm W7=0.2794



π

(



)





W7=159.19635 kg. Parte 8: 30.4 cm. 16.51 cm. 5.08 cm.





 * 

_{ }



_{ }



_{ +}







Parte 9: Φ 16.51 cm 50.8 cm W9=0.508



π

(





)





W9= 85.37kg. Weje=6224.515kg

(4)

B.- PESO DEL ACOPLAMIENTO:

W A= 85.91 kg

C.- PESO DEL VENTILADOR:

WV= 8628kg

Peso del plato central más fijadores :

Φ 227.3 cm

10.16 cm.

(5)

154.7kg 539.25 529.25 2.06 18.57 35.08 57.3 264.94 472.58 494.8 511.31 557.03 D. CALCULO DE FUERZAS =19893.374kg 159.2kg 46.95kg 17.8kg 159.2kg 17.8kg R1 _R 2 W1 W3 W4 W5 W accesorios +W_rueda + W_V W2 W6 _W 7 W8 _W 9 Wacopl 85.3kg 154.7kg 85.91kg

(6)

FUERZAS=0

W1+ W2+ W3+ W4+ W5+ W6 + WV+ W7+ W8+ W9 + W A = R1 + R2

46.96+17.8+159.2+154.7+5428.8+8628+5816.6+154.7+159.2+17.8+85.37+85.91= R1 + R2

R1 + R2= 20775.5

MOMENTOS =0 (en el pto. donde actúa R1)

R2(529.25) = 46.95(2.06)+17.8(18.57)+159.2(35.08)+154.7(57.3)+

19893.374(264.94)+154.7(472.58)+159.2(494.8)+17.8(511.31)+85.3(539.25)+85.91(557.03)

R2 = 10468.1358 Kgf

R1 + R2= 20775.5kg

(7)

E. CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR Por singularidad:

Horario + anti horario–

En el punto de R1 M = 10307.36<X> -46.95<X-2.06> - 17.8<X-18.57> -159.2<X-35.08>-154.7<X-57.3>-19893.374<X-264.94>-154.7<X-472,58>-159.2<X-494.8>-17.8<X-511.31>+10468,136<X-472.58>-85.3<X-539.25> Si: X = 0 => M1 = 0 X=2.06 M2 = 21233.16 X=18.57 M3= 190 631.855 X=35.08 M4= 359738.162 X=57.3 M5=583791.621 X=264.94 M6=2142008.8641 X=472.58 M7= 576632.74 X=494.8 M8=351590.238 X=511.31 M9=181891.212 X=529.25 M10=-2940.109 X=539.25 M11=-610.3934

(8)

DIAGRAMA DE MOMENTOS 238.888 kgf.m 303.4727 kgf.m 484.4129 kgf.m 577.018 kgf.m 481.287 kgf.m 296.814 kgf.m 232.458 kgf.m 200 300 400 500 (Kgf-m) 600 R₁ R 2 W1 W7 W3 W4 W5 W6 + WV W2 W8 _W₉ W10 _W 11 W A

(9)

F. MOMENTO FLECTOR: MF = 2142008.8641 kgf-Cm.

MF = 1859181.56889 lb.pulg.

G. CALCULO DEL MOMENTO TORSOR:





 







 







= 118125 lb.pulg.

H.- CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE:

Tipo de Carga Km Kt

Eje estacionario Carga aplicada

gradualmente

Carga aplicada súbitamente

1 1

1,5–2,0 1,5– 2,0 Ss = 345 MPA SIENDO 1 M PA = 145.03773773 PSI

(10)





 

_

_

_

_

_{ }

















_{ }























 

_{ √ }



  







= 6.57 pulg

Según la tabla indica para el eje se encuentra entre los diámetros de 6” ¼ - 8” su incremento mínimo es ¼ con una tolerancia de - 0.006”

Con incremento de 3/8”

(11)

L= 557.03 CM A PULG ES = 217.2 VERIFICACION

 

_{ }









 

………….Es válido el





= 4”

CALCULO DEL ACOPLAMIENTO

Vamos utilizar un acoplamiento de disco flexible de ANTARES-LINEA AT.

(12)

METODO DE SELECCIÓN

Los acoplamientos ANTARES son dimensionados en función del TORQUE NOMINAL







de la aplicación, lo que garantiza vida útil y desempeño de operación adecuados.

Aplique la Formula:

T

KN = 7024 x CV x FS/RPM…….Nm

CV:Potencia del Motor (HP≈CV≈KWx 1,36)

FS: Factor de servicio

RPM: Velocidad en rotaciones por minuto. FACTORES DE SERVICIO

VENTILADORES

(13)

Centrífugos 1,5 1,25 2,0 Torres de Resfriamiento 2,0 1,75 2,5 Exaustor de Caldeira 2,0 1,75 2,5

Exaustores 1,5 1,25 2,0

Sopladores (inclusive Alto-Fornos) 2,0 1,75 2,5

PARA NUESTRO CASO CV=200

FS=1,5 RPM=890

T

KN =2367,64 Nm

(14)

TABLA 1B– DATOS TECNICOS LINEA AT Modelo e dimensiones en milímetros d1 d2 s I1 I2 d5 d6 AT 25 74 36 30 80 25 95 66 AT 35 96 49 40 110 35 125 86 AT 50 127 70 50 150 50 165 120 AT 70 169 99 65 205 70 220 150 AT 90 218 116 90 250 80 300 180 AT 105 235 144 90 290 100 335 200

(15)

AT 140/100 288,5 150 120 320 100 405 265 AT 140/140 288,5 195 120 380 130 405 265 AT 200/90 436 150 185 385 100 550 380 AT 200/140 436 195 185 445 130 550 380 AT 200/200 436 276 185 545 180 550 380 AT 300/150 535 225 235 555 160 730 490 AT 300/200 535 290 235 635 200 730 490 AT 300/250 535 350 235 785 275 730 490 AT 300/300 535 390 235 785 275 730 490

SEGÚN LAS TABLAS OBTENEMOS UN ACOPLAMIENTO DE DISCO FLEXIBLE MODELO AT105 (CN) DE Dmin= 35 mm y D máx.= 110 mm.

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Condición de carga dinámica (890 RPM) La fuerza axial es nula

FR1_{=1071,5867 lb d=3,678088 pulg} FR2_{=1171,5937 lb d=3,678088 pulg}

(16)

Lh_{= 18 000 hrs} n_{= 890 rpm} L₌







L₌







L_{=961,2millones de revoluciones} PARA EL RODAMIENTO 1: Xr= 1, Vr= 1, Fr= 1071,5867 lb P1 = Xr *Vr* Fr + Yr* Fa P1 = (1) (1) (1071,5867) P1 = 1071,5867 lb PARA EL RODAMIENTO 2: Xr= 1, Vr= 1, Fr= 1171,5937lb P2 = Xr *Vr* Fr + Yr* Fa P2 = (1) (1) (1171,5937) P2 = 1171,5937 lb

Vamos a utilizar rodamientos cilíndricos: L=

(



)



(17)

C=







C 1=







C 1=37,4175kN

C 2=







C 2=40,9096kN

Utilizaremos rodamientos cilíndricos (rodillos) a rotura ya que estas son apropiadas para diámetros grandes, cargas netamente radiales y pueden soportar mayores cargas

que los de bolas.

Otra característica importante de los rodamientos de rodillos a rótula, es su capacidad de auto-alineación. Esto hace que el rodamiento sea insensible a la flexión del eje y a la desalineación del eje en relación al alojamiento.

(18)

(19)

(20)

(21)

(22)

CAPITULO

V

(23)

COSTOS DE DISEÑO

COSTO DE MATERIALES

MATERIAL

Nº DIMENCIONES/MODELO COSTOS DE

MATERIALES

x UNIDAD

EJE( Acero

comercial)

1

D= 4”, L=154 ”

AC. DE CONSTRUCCION

BOEHLER VCN-150

s./2 000

Acoplamiento 1

AT105 (CN) DE

D min= 35 mm y

D máx.= 110 mm.

s/1500

Chumacera

2 D=101,6mm

s./940.00

Bujes

2 s./310.00

Accesorios

2 s./50.00

motor

1 s/---Rodamiento

2 22222E

s./1100.00

Ventilador

s./3 000

TOTAL

s./ 11300

(24)

COSTO DE FACTORIA

Considerando que la longitud del eje es aprox. 4 m se tendrá que hacer en una factoría que tenga los equipos adecuados para este trabajo (torno, fresadora, etc.).

COSTO PARA EL VENTILADOR s./ 5 000 COSTO PARA EL EJE s./ 3 000 TOTAL s./ 8 000 COSTO DE MONTAJE s./ 2 000

(25)

CAPITULO

VI

(26)

CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

Utilizaremos rodamientos cilíndricos a rotura ya que estas son apropiadas para diámetros grandes y cargas netamente radiales.

Otra característica importante de los rodamientos axiales de rodillos a rótula, es su capacidad de auto-alineación. Esto hace que el rodamiento sea insensible a la flexión del eje y a la desalineación del eje en relación al alojamiento

Para el presente caso se tomara las capacidades dinámicas por tener velocidades considerables

 Llegamos a analizar el estado de esfuerzos que se induce sobre el eje, por acción

de la carga actuando sobre ella.

 Localización de la sección critica del eje basándose en criterios de resistencia

Para este diseño se toma en cuenta un proceso iterativo y por lo tanto puede haber distintas soluciones en el cual debemos adecuarnos a la flexibilidad de los repuestos o alguna falla no esperada del diseño y difícilmente existe una única solución a un problema dado, para esto se recomienda que teniendo los datos estos sean evaluados y

(27)

 Los puntos más propensos a fallar aparecen en los cambios de sección a la hora

del maquinado, para eso se diseña un cambio no brusco del diámetro.

 Se recomienda también cambiar los accesorios (reténes, circlip ,etc)de los

rodamientos cada cierto tiempo ya que es preferible cambiar los accesorios que se encuentran deteriorados y no obviarlo porque nos podría costar algún rodamiento. Por decir , El retén genera daños prematuros en el funcionamiento de los rodamientos si está deteriorado o ha sido mal montado. El retén, cualquiera que sea su estado, debe ser sustituido por uno nuevo cuando se realiza una reparación del rodamiento donde está instalado.