Diseño de un elevador para cortina metálica

Proyecto de Maquina

                “Diseño de un elevador para cortina metálica”

19/05/2017

Resumen

Con el presente trabajo se buscó realizar los dimensionamientos de todos los elementos de máquina utilizado para el elevador de cortina metálica, haciendo uso de biografías, tablas, catálogos, etc. Se partió con el relevamiento de los datos del portón donde vamos a instalar el sistema, luego se seleccionó un proveedor de cortina metálica y conociendo las características técnicas de la misma se procedió con el cálculo de la potencia necesaria para un tiempo de apertura establecido. Se definieron los elementos constituyentes del reductor de velocidad con sus respectivas eficiencias mecánicas (estimadas) y de esta manera se obtuvo la potencia nominal que nos permitió hacer la selección del motor monofásico. Por último, con la potencia nominal se procedió a realizar los dimensionamientos de los elementos de máquina.

Índice

1- Objetivo………………………………………………………………………………………

2- Introducción………………………………..……………………………………………..

    2.1- Datos relevados………….………………………………………………………..

    2.2- Potencia requerida……………………………………………………………….

    2.3- Sistema de correa…..…………………………………………………………….

    2.4- Sistema de engranajes……………….…………………………………………

    2.5- Sistema de cadena…………..…………………………………………………..

    2.6- Dimensionamiento del eje……………………………………………………

    2.7- Rodamiento………………………………………………………………………….

    2.8- Tolerancias……………………………………………………………………………

3- Anexo……………………………………………..………………………………………….

    3.1- Anexo 1 “tensión mínima de correa”…………………………………….

    3.2- Anexo 2 “Cálculo preliminar de Lewis…………………………………..

4- Bibliografía…………………………………………………………………………………

1- Objetivo

En este informe se desea desarrollar los cálculos correspondientes de cada elemento de máquina utilizado para el diseño de un elevador de cortina metálica de un portón industrial, partiendo de datos iniciales que fueron relevados. Dichos elementos de máquinas fueron elegidos con el fin académico de rever sus conceptos, sin tener en cuenta las competencias tecnológicas ni una evaluación económica para la decisión de una mejor alternativa.

2-INTRODUCCIÓN

        Se comienza por relevar los datos correspondientes a la cortina metálica y definir algunas variables que nos permita determinar la potencia necesaria para llevar a cabo el funcionamiento de la cortina.

2.1- Datos relevados:

• Ancho del portón: 4m
• Altura del portón: 3m
• Superficie del portón: 14m2 
• Tiempo de apertura total: 20seg

La velocidad de subida de la cortina [pic 1]

Elegimos como proveedor de cortina metálica a la empresa ServiNorte

Datos de la cortina (ver figura 1):

• Material: chapa galvanizada
• Geometría: cortina plana “Acorazada”
• Espesor de chapa “especial”: 0.95mm
• Espesor de placa: 1.5cm
• Altura de placa: 8.5cm
• Peso: 12Kg/m2 
• Diámetro del rodillo octogonal: 0.2m

[pic 2]

Con los datos de la cortina y el diámetro del rodillo se procede a calcular la velocidad angular (ω).

[pic 3]

[pic 4]

2.2- Potencia requerida

A partir de este dato se calcula la potencia requerida para elevar la cortina teniendo en cuenta los datos relevados.

Para dicho procedimiento se evaluaron dos casos. Por un lado, se calculó la potencia necesaria para elevar la cortina cuando ésta se encontraba totalmente cerrada, siendo el peso a elevar mayor y adoptando la velocidad relevada (0.15m/seg). Por otro lado, se realizó el mismo cálculo cuando la cortina se encontraba parcialmente cerrada. Bajo esta situación se tuvo un peso menor pero la velocidad de elevación aumentó ya que se dio un aumento de radio debido al acumulamiento de la cortina en el rodillo, siendo constante la velocidad angular.

Se observó que para la cortina totalmente cerrada la potencia necesaria es mayor. La conclusión que se extrajo es que el impacto que tiene la variación de la magnitud de la fuerza es mayor que el de la velocidad, es decir, la potencia es mayor donde la fuerza es mayor.

La potencia requerida en el caso más desfavorable se determinó mediante la siguiente formula:  [pic 5]

                         [pic 6]

Donde,                          [pic 7]

                     [pic 8]

La fuerza de fricción está dada entre la cortina y la guía. Por lo tanto, el coeficiente de roce seleccionado fue:  (acero/acero engrasado). La normal estimada fue del mismo peso que la cortina (168kg) ya que se tuvo en consideración la fuerza actuante del viento en el área de la cortina. [pic 9]

[pic 10]

Como elemento motriz para proporcionar la potencia requerida se seleccionó un motor eléctrico basándose en los parámetros más comunes que existen en el mercado. Las características son las siguientes:

• rpm: 1460
• Fase: monofásico

En base a estas características, es necesario diseñar un reductor de velocidades para obtener las RPM requeridas en el rodillo de la cortina.

Con el fin de estudiar distintas formas de generar reducciones de velocidades, el docente a cargo del proyecto optó por seleccionar tres elementos fundamentales para poder llevar a cabo el diseño del reductor puesto en cuestión. El mismo consta de mecanismos de engranajes, un sistema de polea y otro de cadena.  [pic 11]

Dado que la relación de transmisión total es 102:1, se distribuyó las relaciones de transmisiones de la siguiente manera:

• Sistema de poleas: 2,5:1

• Sistema de engranajes (1): 3,5:1
• Sistema de engranajes (2): 3,5:1
• Sistema cadena: 3.33:1

A través de estos datos podemos estimar las eficiencias mecánicas en los mecanismos de transmisión, para luego calcular la potencia que el motor eléctrico debería entregar. Los datos de dichas eficiencias son:

•  Sistema de poleas: [pic 12]

• Sistema de engranajes (1): [pic 13]
• Sistema de engranajes (2): [pic 14]
• Sistema cadena: [pic 15]

• La eficiencia total : [pic 16]

Esta eficiencia representa la perdida de potencia que el mecanismo de reducción de velocidad le genera al motor eléctrico. Dicho esto, la perdida se tendrá en cuenta para determinar la potencia nominal del motor:

[pic 17]

[pic 18]

Se seleccionó un motor de la marca CZERWENY S.A. Mediante el catálogo que provee la compañía, se buscó un motor con una potencia superior para garantizar la entrega de la potencia solicitada. El moto seleccionado presenta las siguientes características: 4 polos, monofásico, 1400rpm y Psolocitada= ¾ cv.

2.3- Sistema de poleas

Los cálculos realizados fueron llevados a cabo mediante datos y técnicas del catálogo DUNLOP.

[pic 19]

La potencia nominal está calculada según catalogo para la hipótesis de una carga constante y arco de contacto de 180°, ya que esta hipótesis no verifica en nuestro proyecto, se tendrá en cuenta los factores de corrección propuestos por el catalogo.

El factor de corrección de potencia  considera el tipo del motor, la maquina conducida y horas de servicio. En nuestro caso se selecciona las condiciones con menor exigencia (tabla 3, pag. 36): Motores de corriente alterna, torque normal, a jaula de ardilla y menos de 7 hs de funcionamiento → .[pic 20][pic 21]

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