UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL MECÁNICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA

DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS II

Integrantes: * Juan Aldas

* Alvaro Cabrera

* Santiago Chanaguano

* Mauricio Diaz

* Carlos Viera

Tema: Análisis de rodamientos de máquinas

Curso: Séptimo Mecánica.

Paralelo: “B”.

Fecha de Entrega: 13/08/2015

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1. Tema: Análisis de rodamientos de máquinas2. Objetivos2.1. Objetivo general2.2. Seleccionar un rodamiento rígido de bolas adecuado para una máquina

común mediante el análisis y cálculos apropiados.

2.3. Objetivos específicos Identificar las cargas actuantes en los ejes y rodamientos de la máquina a

analizar. Seleccionar un lubricante con el cual funcione el rodamiento seleccionado. Comprobar si el rodamiento escogido es el adecuado para la máquina. Obtener experiencia para la futura vida laboral.

3. Desarrollo.

3.1. Introducción

En la actualidad un ingeniero mecánico debe ser capaz de identificar cargas y

resolver problemas reales con máquinas comúnmente encontradas. Ya sea para

dar mantenimiento o repararlas.

A continuación se realizara el análisis de rodamientos de una máquina que

pueden ser comúnmente encontrada en las empresas de reciclaje.

La máquina es una trituradora de botellas de plásticos. Actualmente se utiliza

gran cantidad de productos plásticos para beneficio humano. Esta acción es la

que nos conlleva a reutilizar o reciclar los productos plásticos desechados; un

ejemplo es el alto consumo de bebidas contenidas en envases de plástico, que

generalmente son de tereftalato de polietileno (PET), los cuales una vez que

utilizadas son desechadas.

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Las botellas plásticas son una fuente de contaminación ya que si no son

recicladas y son desechadas hacia el medio ambiente, estas tardan entre 100 a

700 años en degradarse, esto depende del espesor que tenga el plástico.

Si bien, las botellas de plástico generan problemas de contaminación ambiental,

la alternativa de reusó es muy importante evitando las cargas ambientales

durante la extracción de la materia prima y en el transporte, lo que no sucede

con otros materiales. En el caso de las botellas de plástico su reciclaje puede

resultar en diversos productos como: colchas, bolsas de plástico, recipientes de

diversos usos, etc. Por estas razones se cree que el análisis de una máquina de

este tipo es necesario para un ingeniero mecánico innovador.

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3.2. Análisis

ANÁLISIS DE LOS RODAMIENTOS DE UNA TRITURADORA DE BOTELLAS DE PLÁSTICO

ANÁLISIS DEL EJE DE LA TRITURADORA

Datos generales de la máquina

POTENCIA[hp] POTENCIA[W] w[rad/s] Capacidad [Kg/h]

Torque

[N/m]

Radio

[m]

Fuerza

[N]

1,5 1118,55 20,94 15 53,42 0,05 1068

Tabla 1. Datos generales de la máquina. Elaborada por el grupo investigador.

Teniendo entonces:

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Figura 1. Vista isométrica de la polea, banda, rodamiento, eje, porta cuchilla y Cuchillas

El eje trasmite el torque a 8 cuchillas dispuestas a lo largo del eje, cada una de ellas desfasadas.

Figura 2. Disposición de las cuchillas a lo largo del eje.

DISEÑO ESTÁTICO

Diagrama de cuerpo libre del eje.

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Figura 3. Diagrama de cuerpo libre del eje.

Dónde:

Az, Ay = Reacciones de rodamiento 1

Q =Fuerza del peso de los portacuchillas, cuchillas y eje (fuerza puntual)

D = Fuerza generada por el impacto de la cuchilla fija con la móvil en un instante t

Bz, By = Reacciones de rodamiento 2

Cz, Tc = Reacción y torque generado por la polea.

CÁLCULO DE REACCIONES

Dónde

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Volumen eje + cuchillas + porta cuchillas

El cálculo siguiente se realizara en el punto B ya que es en el cual se concentra la mayor carga.

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La carga es radial por lo tanto para determinar el tamaño del cojinete se tomara en cuenta que

la capacidad de carga es dinámica y que será sometido a movimientos rápidos, por lo cual el

tipo más conveniente de rodamiento es el rígido de bolas de una hilera. Este es capaz de

soportar los parámetros ya indicados así como además de proporcionar un giro silencioso y

obturación a ambos lados evitando asi la entrada de polvo e impurezas.

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS

Datos para la selección del rodamiento

Rodamiento FAG Rodamiento rígido de bolas Funciona en una trituradora

]

Capacidad de carga estática

Carga radial pura

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Factor de esfuerzos dinámicos

El rodamiento será para una trituradora:

Fig. 4. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 38)

Por lo tanto:

Factor de velocidad

Con el valor hallo

Como

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Fig. 5. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 34)

Por lo tanto:

Vida Ampliada del Rodamiento

Factor de probabilidad de fallo

Probabilidad de fallo = 100% - 95%

Probabilidad de fallo = 5%

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Fig. 6. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 40)

Por lo tanto:

Factor de material

Ya que los rodamientos tendrán un grado de pureza de acero muy elevado

Factor de condiciones de servicio

(Para la primera iteración se tomará un rango entre 0,5 a 3,8)

Vida Nominal

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Capacidad de carga ampliada

*Valor Impuesto

9.89 [KN]

Selección de rodamiento

Rodamiento FAG 6005.2RSR

Tomado de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 158)

Selección del aceite

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Fig. 7. Tomada de “Manual OKS para lubricación” (pág. 51)

Por lo tanto el aceite mas conveniente sera el:

Aceite ISO VG 32

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Como :

Viscosidad Relativa

Fig. 8. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 43)

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Viscosidad de Servicio

Fig. 9. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 43)

Ratio de viscosidad

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Valores para determinar el factor básico a23II

Por ser rodamiento de bolas

Por utilizar un lubricante de marca

Fig. 10. Tomada de “Catálogo WL 41 520/3 SB Rodamientos FAG” (pág. 45)

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Entonces el valor de:

a23II = 1

→ O.K.

Conclusiones

Se concluye que el Rodamiento FAG 6005.2RSR cumple con las exigencias para este diseño.

También se concluye que el aceite ISO VG 32 es el adecuado para el funcionamiento de la máquina.

RECOMENDACIONES

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El análisis de cargas dentro de un elemento parte principalmente de la identificación de las cargas actuantes dentro de ella por los cual es indispensable que la identificación de las fuerzas, reacciones y cargas a las cuales se encuentra sometida una pieza mecánica; sea de una manera correcta. Aunque en los ejercicios realizados en clase es fácilmente identificable este tipo de cargas, en la vida diaria no sucede con tanta sencillez. Por ello se recomienda ganar experiencia en cuanta a la identificación de cargas reales mediante el planteamiento y la aplicación de muchos más problemas de este tipo.

REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA

1. Cornish Alvares, María Laura (1997). El ABC de los plásticos. México: Universidad Iberoamericana, Depto. de Diseño Industrial, Gráfico y Textil.

2. Castells, Xavier Elías (2012). Los plásticos residuales y sus posibilidades de valoración. Madrid España: Ediciones Días de Santos.

3. FAG, (2000) “Catalogo de rodamientos WL 41 520/3 SB”, Ed. FAG, España.

4. BUDYNAS R. NISBETT K.,(2008) “Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley”, 8 Ed. Mc Graw Hill, 8va. edición, México.

5. ELIAS Xavier, (2009) “Reciclaje de Residuos Industriales”, Ed. Díaz de Santos, 2da Edición, España

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ANEXOS

FOTOGRAFÍAS DE LA MÁQUINA TRITURADORA

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