SISTEMA DE TRANSMISION DE UNA MEZCLADORA DE TROMPO PDF

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“Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia”UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTINDISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA UNA MAQUINAMEZCLADORA DE CONCRETOAUTORES:CCALLATA CARBAJAL MILTON AMADEOTUMBILLO QUISPE DAVIDCANO SALLHUE ANDY DUSSTINVÁSQUEZ LLAVE TRUNKS GIORGIOTURPO CARRILLO, JESUS ...

Description

“Año del Bicentenario del Perú: 200 años de Independencia”

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN

DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSMISIÓN PARA UNA MAQUINA MEZCLADORA DE CONCRETO AUTORES: CCALLATA CARBAJAL MILTON AMADEO TUMBILLO QUISPE DAVID CANO SALLHUE ANDY DUSSTIN VÁSQUEZ LLAVE TRUNKS GIORGIO TURPO CARRILLO, JESUS RAFAEL SALVATIERRA ROMERO DENILSON FREDY ALVIS ESQUIVEL MARIO JOEL SUPERVISOR: ING. ROMERO ZEGARRA HENRY PERCY VII SEMESTRE AREQUIPA – 13 de agosto, 2021

RESUMEN

En el presente trabajo de investigación formativa busca poner en práctica todos los conocimientos adquiridos en el curso de “Diseño de Elementos de Máquinas”. Mediante el cual se realizará el análisis y dimensionamiento del sistema de transmisión en una máquina mezcladora de concreto de 200 L, así como los componentes de sujeción para mantener estable el sistema de transmisión. Este sistema estará impulsado mediante un motor con 10 Hp de potencia. El trabajo presenta 4 Capítulos, los cuales serán distribuidos como: Capítulo 1: Generalidades, Capítulo 2: Marco Referencial, Capítulo 3: Desarrollo y Capítulo 4: Conclusiones y Observaciones, conjuntamente con las referencias bibliográficas. Las distintas metodologías, procesos, recolección, elaboración y descripción de datos, se llevarán a cabo en el Capítulo 3, ya que esta será la parte sustancial del trabajo donde se expondrá las diferentes componentes, procesos y/o sistemas que se usan para transmitir la potencia en la maquina mezcladora Finalmente cabe resaltar, que se presentaron limitaciones en el desarrollo del trabajo, debido a la emergencia sanitaria que se atraviesa actualmente a nivel mundial.

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ABSTRACT

In this formative research work, it seeks to put into practice all the knowledge acquired in the course "Design of Machine Elements". Through which the analysis and sizing of the transmission system is carried out in a 200 L concrete mixing machine, as well as the clamping components to keep the transmission system stable. This system will be driven by a motor with 10 HP of power. The work will present 4 Chapters, which will be distributed as: Chapter 1: Generalities, Chapter 2: Reference Framework, Chapter 3: Development and Chapter 4: Conclusions and Observations, together with the bibliographic references. The different methodologies, processes, data collection, preparation and description will be carried out in Chapter 3, since this will be the substantial part of the work where the different components, processes and / or systems that are used to transmit the information will be exposed. power in the mixing machine Finally, it should be noted that there were limitations in the development of the work, due to the health emergency that is currently being experienced worldwide.

INDICE RESUMEN....................................................................................................................................... 2 ABSTRACT ..................................................................................................................................... 3 CAPITULO I: GENERALIDADES INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 6 OBJETIVOS .................................................................................................................................... 7 1.

OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 7

2.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS. ................................................................................................7

JUSTIFICACIÓN............................................................................................................................ 7 ALCANCE ....................................................................................................................................... 8 CAPITULO II: MARCO REFERENCIAL ESTADO DEL ARTE...................................................................................................................... 9 MARCO TEÓRICO ...................................................................................................................... 10 1.

SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA ............................................................... 10 1.1

2.

TIPOS DE TRANSMISIONES SEGÚN ELEMENTO EMPLEADO ............................ 10

1.1.1

CADENA ............................................................................................................. 10

1.1.2

ENGRANAJES .................................................................................................... 11

1.1.3

CORREA.............................................................................................................. 11

TIPOS DE TRANSMISIÓN MECÁNICA ........................................................................... 12 1.2

TRANSMISIÓN FLEXIBLE........................................................................................ 12

1.2.1

PARÁMETROS PRINCIPALES .......................................................................... 12

A) POTENCIA .............................................................................................................. 12 B)

VELOCIDAD ........................................................................................................... 12

C) EFICIENCIA............................................................................................................ 12 D) RAZÓN DE TRANSMISIÓN................................................................................... 12 E)

POTENCIA .............................................................................................................. 13

F)

VELOCIDAD ........................................................................................................... 13

G) EFICIENCIA............................................................................................................ 13 H) RAZÓN DE TRANSMISIÓN................................................................................... 13 1.2.2 1.3

CAMPOS DE APLICACIÓN ............................................................................... 13

TRANSMISIÓN DIRECTA ......................................................................................... 14

1.3.1

POR EJE............................................................................................................... 14

A) UBICACIONES CRÍTICAS ..................................................................................... 14 B)

ESFUERZOS EN EJES ............................................................................................ 15

1.3.1

POR ENGRANAJE. ............................................................................................. 17

A) CAPACIDAD DE TRANSMISIÓN ......................................................................... 17 B)

PAR DE FUERZAS Y POTENCIA TRANSMITIDA............................................... 17

C) ESFUERZO EJERCIDO SOBRE LOS DIENTES .................................................... 18 D) PRE DISEÑO INICIAL ............................................................................................ 20

CAPITULO III: METODOLOGIA CALCULOS .................................................................................................................................. 23 PARA LA 1° ETAPA..................................................................................................................... 24 PARA LA 2° ETAPA..................................................................................................................... 26 PARA LA 3° ETAPA..................................................................................................................... 27 CAPITULO IV: DISCUSIONES RESULTADOS .............................................................................................................................. 28 CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 29 RECOMENDACIONES................................................................................................................ 29 ANEXOS ........................................................................................................................................ 31 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .......................................................................................... 32

CAPÍTULO I: GENERALIDADES

INTRODUCCIÓN

En Perú, va en aumento la construcción de viviendas; en los últimos años se ha vuelto un sector muy importante en el desarrollo económico. Es así, que cada vez es necesario la construcción de máquinas para mezclar el concreto. En el actual mercado peruano las opciones de máquinas para la producción de concreto son: mezcladoras basculantes o camiones mezcladores. También, en el mercado existen otras alternativas para maquinaria de mezclar concreto, como las mezcladoras reversibles. Algunos contratistas han optado por importar este tipo de máquinas de origen asiático o europeo, cuya adquisición resulta en incrementos considerables en el costo de construcción de viviendas. Además, no siempre se encuentran talleres adecuados para las operaciones de mantenimiento, e incluso los repuestos son difíciles de encontrar en el mercado local. A partir de lo descrito anteriormente, en el presente trabajo se diseñará una máquina mezcladora de concreto que se adapte a las necesidades que presenta nuestro país; para lograr esto se aplicará los conocimientos adquiridos en el curso de “Diseño de elementos de máquinas”. Para el desarrollo de este proyecto, primero se estudiará la realidad de estas máquinas en el mercado peruano, a partir de esto, se harán los cálculos de diseño, luego se modelará el prototipo en un programa de CAD; y finalmente se generarán los planos para su construcción.

OBJETIVOS 1. OBJETIVO GENERAL Aplicar y obtener los conocimientos necesarios para diseñar una mezcladora de cemento, resaltando los elementos que lo integran. 2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS. -

Planificar, realizar y desarrollar el proyecto en grupo.

-

A través de los conocimientos adquiridos durante el desarrollo de las clases realizar los cálculos necesarios para el diseño de una mezcladora de cemento, así como los sistemas que lo integran.

-

Aplicar los conocimientos adquiridos durante la carrera y en el curso de diseño de elementos de máquinas, así como el criterio suficiente para realizar el cálculo de los elementos de transmisión a utilizar, aplicando fórmulas conocidas y asumiendo datos que conlleven a un buen diseño.

JUSTIFICACIÓN El presente proyecto de investigación fue realizado con el fin de aplicar todo el conocimiento aprendido durante el presente curso, a su vez, este proyecto será realizado debido a la constante demanda por parte de la población en la realización de viviendas, edificios, etc. Además de la necesidad de la celeridad de proyectos de construcción, ya que en la mayoría de casos se consume mayor tiempo debido a la manipulación manual del concreto, asimismo dicho proyecto beneficiará a las personas dedicadas al ámbito de la construcción civil, permitiéndoles culminar rápida y eficientemente los diversos proyectos de construcción, del mismo modo, beneficiándose en temas económicos. Cabe recalcar que dicho proyecto tendrá un impacto reducido hacia el medio ambiente.

ALCANCE ● Lograr a plenitud el uso de los conocimientos adquiridos para poder realizar los cálculos para poder desarrollar el proyecto. ● Se determinará la viabilidad del proyecto expuesto, su rentabilidad y sus ventajas. ● Se definirá un plan estratégico para que el proyecto se realice en tiempo y forma. ● Usaremos todo lo aprendido durante el tiempo de estudios y lograr el éxito del proyecto en su totali

CAPÍTULO 2: MARCO REFERENCIAL ESTADO DEL ARTE La industria de la construcción requiere de estas máquinas para poder mezclar el concreto y es por ese motivo que se realizaron investigaciones para cubrir necesidades de producción para pequeña y mediana empresa, también las investigaciones se sumergen al campo económico y de costos, donde se busca reducir el alto costo de mezcladores para un volumen medio de producción y minimizar los costos de operación, un tema muy recurrente de investigación se da en el campo de la transmisión de potencia donde se busca optimizar y reducir los costos de mantenimiento mediante un diseño que priorice estos parámetros. Se tiene una necesidad de disminución de tiempos de obra para la industria de la construcción con cemento refractario presentada por una empresa local, INDCO LTDA., para lo cual se plantea el diseño y construcción de una máquina para mezclar el cemento refractario y ese proceso se establece en este trabajo de grado capítulo a capítulo, iniciando con una referencia teórica de los conceptos que se deben emplear y finalizando con la elaboración de planos de construcción en la parte de anexos. (ERIEL, 2010) El avance de la ciencia y la tecnología han obligado a que las industrias de prefabricados de hormigón se hayan visto en la necesidad de que las máquinas que estaban basadas en mecanismos rígidos sean reemplazadas a sistemas de potencia hidráulica y comandos eléctricos automatizando los procesos de fabricación. Como se ha podido observar el desgaste de las partes en los mecanismos rígidos conllevan a un desajuste y pérdida de tiempo en los procesos, lo que no sucede en los sistemas hidráulicos, los cuales necesitan de menos mantenimiento y son de rápida reposición. El presente proyecto permitirá reducir la mano de obra, el tiempo de producción y mejorar la calidad del producto respecto al que se lo obtiene manualmente. (SÁNCHEZ, 2009

Utilizando diferentes normas de diseño de equipos de construcción, ha desarrollado una concretara de 570 litros, reversible y auto cargable. Las características mencionadas son el resultado de evaluar los sistemas más importantes dentro de este tipo de equipos, requerimientos del mercado, facilidad de manufactura y costos mediante una matriz de decisión. De esta manera se diseñó el chasis y el sistema de transmisión de potencia constituido por una bomba hidráulica, motor hidráulico y cilindro hidráulico; de igual manera se seleccionó cadenas y bandas de catálogos. Como resultado se han desarrollado planos y un presupuesto para la construcción de la mezcladora que satisface los requerimientos del mercado con un enfoque ingenieril. (Colcha, 2016)

MARCO TEÓRICO 1. SISTEMAS DE TRANSMISIÓN DE POTENCIA La transmisión de potencia es un sistema que permite conducir potencia de una fuente a otro mecanismo incrementando, manteniendo o decreciendo la velocidad y el torque. 1.1 TIPOS DE TRANSMISIONES SEGÚN ELEMENTO EMPLEADO Para que los sistemas funcionen como es lo esperado en las aplicaciones industriales, es importante conocer los tipos de transmisión de potencia mecánica para que se elija la más adecuada. 1.1.1

CADENA Se utilizan para transmitir potencia entre dos ejes con poleas dentadas que se encuentran separadas entre sí, los eslabones de la cadena encajan con los dientes de las ruedas, de tal forma que si una gira la otra también girara. Con las transmisiones de cadena no existe alguna posibilidad de resbalamiento de los mecanismos debido a que tiene una alta capacidad de resistencia, además en relación con la transmisión por engranaje el peso es mucho menor. Estas a su vez se dividirán en dos según el tipo de cadena siendo la de rodillos

y la articulada, las primeras están formadas por eslabones de acero unidos mediante ejes en tanto las segundas están compuestas por eslabones esenciales que encajan en los dientes de las ruedas proporcionando un funcionamiento uniforme y silencioso. 1.1.2 ENGRANAJES El sistema de transmisión por engranajes funciona por el acoplamiento de dos ruedas dentadas denominadas como motrices y conducidas. Cuando se introducen los dientes de la rueda motora en la conducida esta termina siendo arrastrada diente por diente. Este es el sistema de transmisión más utilizado en una amplia gama de relaciones de transmisión de potencia y velocidad en el campo industrial. Por ejemplo, en las bandas transportadoras se usa como un reductor de velocidad. 1.1.3 CORREA Se compone por dos o más ruedas sujetas a un movimiento de rotación por medio de una correa o cinta continúa colocada a tensión una de las poleas se le denomina motriz o conductora es decir este eje posee el movimiento que se transmite en tanto la otra polea movida o conducida ira ajustada al eje que se necesita mover. Es importante mencionar que las correas de transmisión basan su funcionamiento es las fuerzas de fricción principalmente por lo tanto el material aplicado suele ser el caucho con formas planas como también trapezoidales Las transmisiones por potencia de poleas y correa poseen ventajas respecto a las anteriores pudiendo transmitir potencia entre ejes ubicados a mayores distancias, tiene un funcionamiento suave y silencioso, un diseño sencillo y más seguro. Sin embargo, también puede presentar inconvenientes a la hora de trabajar con altas velocidades o una potencia limitada.

2. TIPOS DE TRANSMISIÓN MECÁNICA 1.2 TRANSMISIÓN FLEXIBLE -

Permite la transmisión de potencia mecánica a grandes distancias.

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Menor precisión de montaje en engranajes.

-

Alta capacidad para absorber choques elásticos.

1.2.1 PARÁMETROS PRINCIPALES A) POTENCIA Los valores de la potencia transmisible van desde valores muy pequeños hasta valores medios (0.3 Kw-50 KW) pueden llegar a transmitir 1500 Kw en transmisiones de gran tamaño y varias correas, multi V o planas de gran ancho. B) VELOCIDAD La alta velocidad de la correa caracteriza a estas transmisiones estas variarán según cada tipo de correa C) EFICIENCIA La eficiencia en correas planas y dentadas puede ser 0.98 y en correas trapeciales de 0.94 a 0.96. D) RAZÓN DE TRANSMISIÓN Generalmente se emplean razones de transmisión cinemática de 4 y 5 aunque puede llegar incluso a valores de 10 o 15. No se recomiendan razones de transmisión muy elevadas debido a que las dimensiones exteriores aumentaran considerablemente y disminuye el ángulo de contacto en la polea menor en ausencia de rodillos tensores.

E) POTENCIA Los valores de la potencia transmisible van desde valores muy pequeños hasta valores medios (0.3 Kw-50 KW) pueden llegar a transmitir 1500 Kw en transmisiones de gran tamaño y varias correas, multi V o planas de gran ancho. F) VELOCIDAD La alta velocidad de la correa caracteriza a estas transmisiones estas variarán según cada tipo de correa G) EFICIENCIA La eficiencia en correas planas y dentadas puede ser 0.98 y en correas trapeciales de 0.94 a 0.96. H) RAZÓN DE TRANSMISIÓN Generalmente se emplean razones de transmisión cinemática de 4 y 5 aunque puede llegar incluso a valores de 10 o 15. No se recomiendan razones de transmisión muy elevadas debido a que las dimensiones exteriores aumentaran considerablemente y disminuye el ángulo de contacto en la polea menor en ausencia de rodillos tensores. 1.2.2 CAMPOS DE APLICACIÓN -

Altas velocidades de rotación.

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Rigurosas exigencias de suavidad de trabajo.

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Distancias entre centros relativamente grandes.

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Transmisión de rotación a varias poleas.

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Transmisiones con bajo costo de inversión y mantenimiento 1.3 TRANSMISIÓN DIRECTA 1.3.1 POR EJE A) UBICACIONES CRÍTICAS No es necesario evaluar los esfuerzos en todos los puntos de un eje; es suficiente hacerlo en unas cuantas ubicacion...