ejemplo para realizar calculos mecanicos de diseño

CALCULO PARA EL MECANISMO DEL SISTEMA DE LA CORTADORA DE ROCAS

Abreviaciones:                                                          Unidades:

P: Potencia                                                                 m: metro

PR: Potencia de Radio                                               mm: milímetro

F: Fuerza                                                                    kg: kilogramo

A: Area                                                                      cm3: centímetro cubico

Ac: area de corte                                                        cm2: centímetro cuadrado

D: Diametro                                                               cm: centímetro

L: Longitud                                                                rpm: revoluciones por minuto

M: Motor                                                                   N: Newton

R: Radio                                                                     kw: kilowatts

T: Torque                                                                   rad: radianes

Te: torque entrada                                                      s: segundos

Ts: torque salida                                                        lb: libras

V: Volumen                                                               ft: pie

Vr: volumen de la roca                                              in: pulgadas

W: velocidad angular

We: velocidad angular entrada

w: watts

r: roca

c: corte

Datos:

PR­= D: Potencia del Radio 5,83kg/

A= Área de la roca: 815X12) cm=180

R. Radio del disco: 90cm

ω: velocidad angular: 3800 rpm

Vr: volumen de la roca: 15cm x 12cm x 2cm

Espesor del disco: 1,5mm

M: motor 1.2hp

Ac: Área de corte: 15cm x 12cm x 2cm

Ac: Ԏde x L1m= 15,5mm x 150mm

Ac: 2,25x

FUERZA DE CORTEEcuación 1(1.1 R. Mott)

F=P x A                                       F= 5,83kg/

F= 13,117kg x m/                   F= 128,55N

TAMAÑO DEL DISCO

180 mm                                      r= 0,9m

CALCULO DE TORQUE DE SOLIDO

T= F x REcuación 2(1.2 R. Mott)

T= 128,55N x 0,9m=11,79kg.m

VL= 52,35rad x 0,9m                              VL= 47,11rad/s

POTENCIA EN EL EJE DE CORTEEcuación 3(1.3 R.  Mott)

P= T x W                                         P= 11,8kgm x 52,35rad/s

P= 617,73w/3800rpm                      P= 0,162kw

I= w1/w2                                          i= 8″/4″                              i= 2

W entrada= w2 x w                         we= 2 x 1900rpm=3800rpm

TORQUE DE ENTRADAEcuación 4(1.4 R. Mott)

Es necesario conseguir primero el torque para determinar el motor que va utilizar dicha maquina. Tenemos:

Te= Ts/w2                          Te=115,7Nm/4 = 28,92Nm

Te= 11,8kg = 115,7Nm      Te= 28,92Nm x 10,84m/s

Te= 313,547Nm

POTENCIA DEL MOTOREcuación 1(1.5 R.Mott)

Calculo para estimar la potencia requerida del motor. Tenemos:

Pe= Te x hPe= 313,547Nm x 3 = 940,641km/745P= 1.2Hp

Motor: por lo tanto se elige el siguiente que es de 1.2 Hp. Revisado en la fuente de los catálogos de motores eléctricos para maquinas. (Fuente: http://catalogo de motores)

TORQUE DE SALIDA DEL EJE (L.b/pulg)

P= 1.2hp                                  T eje motor=

N= 3800rpm                           

T= 63000P/N                          T eje motor = 31,37lb pulg

PAR DE FRENADO DEL MOTOREcuación 1(1.6 R. Mott)

Para la selección de una bomba de agua que pueda ejercer la función de refrigerante en el corte de la maquina seleccionamos lo siguiente, con referencia de internet en catálogos de motores eléctricos obtenemos.

Datos: Bomba de agua para funcionar como refrigerante.

Bomba Acero Inoxidable AISI 304, Impulsor Noryl, Sello mecánico Cerámica y Grafito, 0.85 hp Motor aislación clase B, protección IP 44.

·         Corriente (Monofásico) 220 V

·         Conexión 1" x 1"

·         Tipo de Líquido Agua Limpia

·         Impulsor Noryl

·         Origen: Italia

·         Potencia 0.7 HP / 0.5 kW

·         Altura Máxima (m.c.a.) 37

·         Caudal Máximo (l/min) 70

Nota: referencias extraídas de páginas de internet; catálogos de motores eléctricos para agua. Tenemos: catálogos para motores eléctricos de agua/MLV-410729915-bomba-de-agua-pedrollo-085-hp-multi-etapas-modelo-crm-80-_JM.

Las tablas son los datos de funcionamiento de la bomba, haciendo referencia al Caudal (Q) y la Altura Manométrica Total (H).

Cálculos para la bomba de agua como refrigerante en la maquina

Datos:                                                                                  abreviaturas:

P= Presión                                                                     V= Velocidad

Z= Altura                                                                       Q= Caudal

A= Área                                                                          p= Densidad

Tubería: ɵ1*9mm

Distancia: Horizontal; 23mm

                 Vertical; 29mm

Ecuación de impulso –momemtum (Robert Mott- Mecánica de Fluidos (16-4))

Impulso= F(∆t)

Fx= рQ (V2-V!)

Q= V/A          Q= 70 L/Min          Q= 70 L/Min x  x

Q= 1,17 x /s

V= Q/A

V=

V= 0,117 m/s

Fx= pQ(V2-V!)          (V2Sen 90° - 0) pQ = Fx= (1)x(2 Kg/s x m) x(1,17 x /s)

Fx=1,0024 Kg/m

Sustituyo ahora en la fórmula de Bernoulli para conseguir la presión de flujo.

+  + Z1 =+ +Z2(Robert Mott - ecuación de Bernoulli (16-6))

=  + Z2 –Z1

P2=  + (29 – 23)

P2= 0,3068 m/s

Cálculos de soldadura

Abreviaciones:                                                                           Unidades:

T: Espesor                                                                                   mm: milímetro

Ls: longitudes en la base (tubo 1*1)                                           cm: centímetro

Fs: esfuerzo admisible Ft                                                            c: centímetro cuadrado

Fy: esfuerzo normal                                                                     m: metro

b: dimensiones de las láminas ( acero-aluminio)                        kg: kilogramo

P: Carga admisible de tracción aplicada en el punto medio de las dos soldaduras, tanto con la plancha como con el tubo

1)      Soldaduras de ángulo con filete (acero)

Las láminas tienen un espesor de 0.5 cm cada una, unidas o soldadas a los tubos cuadrado 1*1 de espesor de 2 c en cuatro ángulos permanentes.

Datos #1: T1= 0.5 cm

Ls= 2 c

Fs= 0.3*Fy

Fy= 59 kg/c

                 b= 0.5 × 115 cm× 50 cm

                 Ft= 0.3*59 kg/c

                 Ft= 17.7 kg/c

Solución: P= T1× b × Ft

P= 0.5 cm × 2875 c× 17.7 kg/c

P= 25443,75 kg/cm

Datos #2: T2= 0.5 cm

Ls= 2 c

Fs= 0.3*Fy

Fy= 59 kg/c

                 b= 0.5 × cm × 36 cm × 50cm

                 Ft= 0.3*59 kg/c

                 Ft= 17.7 kg/c

Solución: P= T2× b × Ft

P= 0.5 cm ×900 c× 17.7 kg/c

P= 7965 kg/cm

Soldadura de filete para la lámina de Aluminio con las siguientes características

Datos #3: T3= 0.5 cm

Ls= 2 c

Fs= 0.3*Fy

Fy= 59 kg/c

                 b= 0.5 × cm × 36 cm × 60cm

                 Ft= 0.3*59 kg/c

Ft= 17.7 kg/c

Solución: P= T3× b × Ft

P= 0.5 cm ×900 c× 17.7 kg/c

P= 7965 kg/cm

Perfil de acero y aluminio

Angulo L                                     L4 × 3 ×

(Apéndice A-5)

TABLA 2-1 Sistema de numeración unificado (SNU)}

(Robert Mott- Resistencia de los Materiales)

Metales No Ferrosos y Aleaciones

A00001-A99999

Aluminio y Aleaciones de Aluminio

AA

Metales Ferrosos y Aleaciones

G00001-G99999

Aceros de carbono y Aleaciones de Aceros (SAE)

AISI

AISI 1020                    0,20% de Carbono

Acero al carbono normal