"DISEmO DE UN ELEVADOR TRANSPORTADOR DE

CARGA CON CAPACIDAD MAXIMA DE MEDIA

TONELADA METRICA"

TESIS DE GRADO Previa a la obtenci6n del Titulo de:

INCENIERO MECANICO

Presentada por: I

Juan Javier 1 Ca jas Mendoza

A1 I ng. Ma nuel H ~ l g itero,

Director ds Twio, For ~ 1 1

ay idn y cotabomcMn

pam la realizsciC.11 d~

esk tmbaio

A MI MADRE

.4 MI TI A.

A MI HERMANO

A MIS AMIGOS

DECANO DIRECTOR DE TESIS

FACULTAD DE INGENIERlA.EN MECANICA

I ng . Federico Ca~nacl-lo 11-g. Alfredo Torres ' MIEMBRO DEL TRIBUNAL MIEMBRO DEL TRIBUNAL

DECLARACION EXPRESA

" La responsabilidad por lor: hcchoa, ideao y doctrinao

expuestcis en osta tesis, nw corresponden oxcli~sivamen-

te; y, 91 patrinisnio int~lectual de IR nsisma, a la

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL"

(Reglamento de Ex&nssnes y Titulos profesio~iales de la

ESPOL).

RESUMEN

1. dia~i'ar unn ndquim para elevar y deoce~lder objetoo, sin mayor

esfuem, al igi~al y trrrnsportarlos de manes s q u m y sin ocupar

demaeiado eopacio y,

f+ c. proyectar econ6micamente el d iseho escogido, de tal nIanerrt q t ~ e

pueda con~petir en precio a s is simihres do1 mercado.

Cmxkh-ando dichoc; olsjotivos, en el capitulo I s4 expondm h

importancin del proyecto en virtud del alcance comercia1 del mismo,

dando paso a considerar diversas posibilidaden de formae para b

miqirina, en ecta park fie escogeri la forma mris apropinda el-I base a

crit~ries nwcinicos, fi~ncionales y ~conbmicos. En el capitulo II so

considemd el metodo A seguir en el proceto de diseiw y se

expond611 lac; teoriac; en las ci~ales se a p o p d el edudio. En el tercer

capitdo 04 proceder6 a disei'ar cada 111-a de lae partes y sistenlrts de

la ndquina en c~resti6n. En el cuarto c a p i t h se al>ordarh la sekccibn

del equ ip ~~eceeario p n r que la rn6ql.h funcione, determi~d~dolo a

partir de bs exigenchs qile se presenten en el cnpitulo Ill y, en el

y uinto capitdo se determinark lo concernknte a b s costos de

fabricacibn.

I N D I C E GENERAL

P a g .

R E S U M E N ............................................................................ 3

l N D l CE GENERHL ................................................................. I N D I C E D L F IGURRS ............................................... .... .......... I N D I C E DE TRULf lS ............................................................... S I M B O L O G I f l ............................................. . ............. . ..... . ...... I N T R O D U C C I O N ..................... ;.......................* ........ . ...... ......

C f l P l T U L O I

GENERf lL ID f lDES

1.1 f l L C f l N C E E I M P O R T f l N C I f l DEL PRUYECTO ..................... 1.2 D I S E ~ O DE FORMR Y ALTERNRTIUAS DE SOLUCION ........

C A P I T U L O I I

f l N f l L I S I S M f l T E M f l T I C O 1 2.1 M E T O D O L O G I f l D L CALCULO ...........................................

2.2 F O R M U L A S DE D I S E ~ O POR R I G I D E Z ..............................

C f l P ITULO I I I

D I S E ~ O

3.1 D I S E ~ O ESTRUCTURRL DEL C U E R P O O E L A

M f l Q U I N R ............. .... .................................................... 3.2 O I S E ~ O I IE U N I O N E S SOLDRDRS .................................... 3.3 D I S E ~ O DEL CIRCUITO OLEOHIO~AULICO ......................

\

CflPlTULO IU

SELECCION OEL EQUIP0 COMPLEMENTflRIO

4.1 FUENTE DE ENERGlfl .................................................... 192

4.2 BOMBfl HIORflUL ICfl .................................................... 195

4.3 CARERIA Y ACCESORIOS ............................................... 202

4.4 SlSTEMflS DE CONTnOL Y SEGURlDflO ........................... 21 1

CflPlTULO U

CONCLUS IONES Y flECOMENOAC IONES .................................. 221

BIBLIOGRAFIA ..................................................................... 224

No.

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

I .6

2.1

2.2

3.1

3.2

3.3

3.4

3.5

3.6

! 8.7

3.8

3.9

3.10

3.1 1

3.12

I ,

Clasif icac~on ds las carrm i~sd ust rides energ izados

hrr~tilla de baja devaci6n

&rret ilia elevadcm

Carretilla elsvadorn tipo agarmdom

Qrret illa cord rabala~iceada

Diseim externo de !a carr~tilla skvadora

Fases del d i s e b

Secciin cje iln canal

Diagmma de cuerpo libre de la carretilla elevadom

Diagmnm de cilerpo tibre de b i lk do h s I~orquilhs

Perfil C

Diagmmas de fuerza cortante y momento flector de la

i~ i i a a ndxima ca rga

Ui'a s i ~ i carga

Peso de laa horqdlas

Diagmma de cuerpo libre del sisten~a de elevaci6n

Diagmma de cuerpo libre de la base del oistenia de

elsvac i6 11

Diagmmas de fuerra cortante y nsomento flector de la

barm longiti~dinal de la base

Diagrania de cilerpo libre ds la barrwtmnsver~al de la

base de la estrirctum

Diagmmas de f a e m cortante y momento flector de b

barm t mnsvemal de la base t ' Diaam~iia del torc~irs aokm la barra trariwemal

No.

3.13

3.14

3.15

3.18

3.17

3.18

3.19

8.20 0 4 3 . ~ 1 .:I 3.1 ..I. LL

5.23

3.24

3.25

.Zl 1 ̂ ..l.;Cb

3.27

3.28

Disq ramas de f w z a cortante y momento flector del

m6stil en el plano x-y

Diag mmns de f i ~ e n a cortante y momento f lector del \

l-~iristil en el plano y-z

C3rga de torsi6n sobre el mbstil

a i l indr~ de simpfe e f e c t ~

Gkfico para seleccionar el ci iimetro y hrgo del pist611

de cilind ros Iiid rA ulicos

Diagmma de cusrpo libre de Ins horyuillas

Diaqnma de cilerpo libre del eje de la rueda frontal

Diagran~as de fuena cortante y niomento flector sobre

el ejo de la rueda f r~n ta l

Diagmma de cilwpo libre del soporte de 18 riled8

f r~mtal

Diaqmlm de cuerpo libre de la barm tmnsversal superior

de ho l~orquilho

Diagramas de filena cortante y momento flector sobre la

h r r a si~perior de las Isorquillas en x-z

Diagmrna de cuerpo libre del eje de la rwda lateal

Diagnmaa de f uena cortante y momento flector del eje

de la r u 4 a lateral en el *no x-z

Diwqmnia deI torsor a lo larqo del eje de la ri~eda

lateral I

Diagratnae rle fuena cortante y moni+nto fkctor oobrv \

el ooporte de la rt~eda lateral

Diilgm~iiss de f u e m cortante y momento flector oobre

el soporte, on el plano x-z

Diag ran-ra &I torq i ~ e a lo largo del soporto

Diag ramas de fucrrza cortante y ~iiornento f lector sobre

la barra tm~isversa l inferior de lao Iiorq i~illas

Diaqnnm &I torsor a 10' Iarsgo de la barra inferior de

las horq uillao

Diaqrrtnia de cuerpo libre de la barm vertical de h s

ho rq 1.1 i l las

Diag n mas de f uerza corta~de y nionie nto f lectto r de la

barra t r a ~ i ~ v e r ~ a l inferior, en el plano x-y

Diagrnmn do1 tomor a lo lngo d~ h barm tmnsvorc;al

inferior de las horql.~illnr,

Disgmnias cle fuerza cortnnte y mometito flector sobre

el eje del sistema de elevacic)~i

Diagmmas de f uerza cortante y ~ n o ~ i i e ~ i t ~ f lector sobre

la base dcl perno tensor

Diagrama del tomor a lo largo del soporte del penlo

tensor I

Ding ranias de f uerzrt cortnnte y momento f lector so bre

el ooporte de la cadena

Diag s n a s de f uerza cortante y n i o ~ ~ e n t o f lector sobre

41 p~eador de h base del ciiindro

No.

3.43

3.44

3.45

:3.4f;

3.47

3.48

3.49

3.50

3.51

3.52

3.53

3.54

3.55

3.56

3.57

3.58

Diagrams de cuerpo libre de la oreja de la base del

cilindro liidrkulico I

h i & n enlre la barm longitudinal y I ~ I M V Q ~ G R I de la \

base del equipo

Elemento diferencial de1 cordb~i de la junta de la

C$rdin entre el mlstil y la base del equipo

Cargas actuando sobre la junta entre la base y e

Elen~onto difere~icial de la junta entre el rngstil y la base

Cargas sob@ In junta entre el soporte de la rueda

frontal y In barra transvernal superior

Juntas entre los soportes de la ri~eda lateral y la barn

tmsversal ,inferior

Elensento diferencial de la junta .A. entre el oqmrte de la

rue& lateml y la barra inferior

Juntas soldadas de las barras de las liorq uillao

Qrgas oobre 13 junta entre la barn trnnsversal si~perior

y la barm vertical

Cargas solsre h junta elitre la barra inferior y la (Iarra

vwtical

sobre h junta entre la barra vertical y la uiia

Elemento diferencial de junta entre la barm vertical y

la uiia

Junta entre el soporte de la cadena y la barm

transversal inferior

Elenwnto diferencia! de In junta entre el soporte de In

cadens y la barm inferior '

XI!

Faq .

No.

Elemento diferencial del cord611 de la junta entre la

oreja y la base inferior del cilindro

Deybsitu oegiln nornma JIC

Cilindro de cimpk efecto de una pkza soldsdo

Circuito hid mi~lico

dl tvos Factor de perdidas para ciertos clispo*'tn

Factor de y6rdidas para vAlvulas celectora~

Factor de perdidac en cambios de seccibn

Esq i~ema del motor cohpoclnd

Ma ~ i g ~ I Q mo d e n~ed ia p reo ib n

Montaje carrecto para h n~alquem a la entmda d ~ l

cilind ro hid midico

Unbn sin abocardado

Vkkula de seguridad simple

V6vub de seguridad con miento en anillo "0"

VAlvuh de seg urldad tipo plst6n

Vlbula regidadom de flujo de presibn 110 compelmda

de una via

l%to~wra de arrnnq w-prrmda ds segi~ridad

No.

I

INDICE DE TABLAS * I

1

Fag.

XIV

Fr~piedades a la tordbn de juntas coldadas de fikte

Propieddeles 7 h fbxiln de i~nionus de soldadurns de

f ileto

Dimensknes de perfiles fabricados For IPAC bajo

norriias ANSI

Factores ds caba ado de superficieo

Momonto, cortnnte y deflexih en una viga empotmda

y con apoyo simple bnjo cays intem~edia

Factores de esfuerzo para el montaje de cilindrocr

Iiidr6ulicos y coneccionos del pist611

PRI&IIIQ~ ros de cili~id r9s hid r&idicc)s de fabricaci611

estad6unidense

G ~ e f icientes cle f riccibn entre d iferentes oi~perficiw

Fropiedndes mec61iicas del liierro co l~do grio

Dimensiones en pi~lgadas para algi~na:: aplicacknes

de clmvetas rectangi~hree y ci~admdas de tipo

esthridar

Diagrams del factor de conc~ntmci6n de esfuerzo

t&rico, parn una barm rectang ilbr con ag i~jerq

transversal sometido a f lexih

Factores de seg w i d d III~II~IJ~S para CR bks de acero

Diniensiones de cadenas de rodillos estSndar de

fahricaciin estadouniderw?

Cheficienter; de ~eguridad y cargos de rotua p ~ s

soportes de rodamiento NTN

Datoa paw calci~lar h a rig ideces de pernos y

elementoo unidoo. Elementos de acero wjetadoe

media~ste ills perno do acero 1 ,@"-I3 NC

Caracteristicas de roscas mitricao de paso fino y de

Ec pecif icac io nes SAE pa m pe rnos de ace ro

Factores c k reducci6n de la resistencia R la fatiga

para elementos roscados

Factores de reducci611 de la resistencia a kt fatiga

Propiedadea minimas a la tensi6n del metal soldante

para soldRdilra a1 arco

Dimenoio~~es de las lineas deI circi~ito hidmulico

Propiedndes del aceite hid16ulico seleccionado XXlV

XXV

XXVI

XXVI I

XXVI I I

XXIX

XXX

XXXI

S~kcc ibn de born bas por rend imiento

Selecciin de bombas por f ~.~ncionamiento silencioso

No.

XXXll M6ximo coeficiento de trabajc, admisibk pam

c6lcc1loc; de tuboo (1J3 carga m6x. de roturn) 205

XXXlll DI6metro~ interws dcr tubos sin costurn dadoo por

cu d i6 lsset ro exterior 20s

XXXlY Formas bksicas de las t uberiao f lexibles 208

XXXV Rad ioo minimos de curvat urn para nmng i~eias de

eh~t3mero 208

: Consta~ite

: Area

: Are6 anular del lado del vBetago

: Area del 61iibolo del cilindro Iiidr6ulico

: Area de esfileno de tel is ih

: Mitad de la base de un rect61igub I

: Dilnensi6n de cord6n de ooldadura

: Distancia entro un punto y 41 Q ~ Q 11ei1tro d~ L I I ~ seccbn

sonlet ida EL f l ex ih

: Chef iciente do correcci611

: Coefiiie~ite Ju yruporci61-I de carga oxtenla tonlads por el

perno

: CApacidad de caga k i c a d e din& requerida pam un

rodamiento

: CRyacidod de c a r p b6eica estAtica

: Cnpncldnd de cnrgn bdoicua dinimica

: Dihnietro

: Dinwnsiin de cordbn de rsoldadilm

: Dkn-etro exterior

: D ih~ i i~ t ro efectivo d~ i~na seccih no circular

: DiEtmetro interior

: Diimetro de1 vistago del cilind ro hid dulico

: D h e t ro externo del cilind r~ hid wulico

: Valor de referencia de la AFBMA

: Factor de f r iccih

: Tensib11 en la cadena ',

: Fuatza axial sobre 1111 rodamionto

: Ca rp radial equivalente

: Fwiza mdialeqi~ivaknte de diseho reqilerida sobre 1111

rodaliiiento

: Precarqa o fuerra de siljeci611

: Firema radial sobre un rodanliento

: Fiwza total reqilerida para el cililidro hidrMco

: RsacciSn sobre el travwai'o sn el lado dareclio

: I44dulo de elasticidad

: M6dulo de elasticidad del rnnterial 1

: Midi110 de ekasticidad del material 2

: M6dub de rigidsz

: Mitad de h altum de un recthngulo

: Altl.~rn do h gargalda Je una junta soldada

hlnax : M6xirno valor de I]

HB : Dureza Brinell

I : h'lonwnto d 4 iliercia

I11 : Mo111ento do inercia uliitario

' J : Monwnto polar de ilwrcia de ulia oecci611

J 11 : Ijlonwnto polar de iliercia ilnitario

Ka : Coeficiente de dbmini1ci611 de h resiste~icia a h fatiga

cfebido al acstbstdo del niateriil

Kb : Coeficiente d4 disminrlcih de b resistencia a h fatign

d&Mo a la forlna del material.

Kb : Rigidez efectiva estinmda del perno on la zma de

s i t jec i6n

Ke : Factor de redi1cci611 de esfu de fatha debido R

sf d o . ; d ivs rsos

Ki

KI

Kni

Kn,

Kt

Kts

KT

K1

K2

L

M

Mmax

M l x-y

0

:G~ficiecite de co11centrcrci011 cle eofieno co&nto tdr ico f

: G~eficiente de concentmcibn de eefuerzo cohante

correg ido

: Caeficiente de pirdidns

: Factor do p6rclidao por longitud

: Factor de p6rdidas por preeencia d~ elenwntoc en la I i~~tt

: Rigidez efectka esti~nada de los elementotr itnidoo

co rreg id o

: Factor de p6rdidas total

: Factor de c a r p y esfuem de R~ckingl~arn

: Cooficiente de p4rdidao

: Longitud del v6stago

: Mon~ento

: Monwnto fbctor n~axi~no en un punto de un elenlento

: hbnlento sobre el extrenw soldado del mciatil doroclm on

el phno x-y

: Momento aobre el extre~~x, soldado del m6stil izqulerdo

en el plalw x-y

: Motmento sobre el extronw soldado dsl mCIotil dereciw on

el plano y-z

: Momento sobre el extrenw coldado del n16stil izqukrdo

sn el plaw y-z

: h40nvznto sobre kt base 341 , equipo de potellcia cootado

derecho en el phno x-y

: Momento sobre h )?R?;e del equ ip de potet~cia cootado

X X !

c t4

M'lGx-y : fvl.jniento originado por la accibn de F sobre tl ~ p o r t e

de la cadena

11 : Factor de aeguridad

nD : Velocidad de dioeiio reqi~erida paa un rodsmknto

N : Ni~mero cle clientes de un pi%m

ND : Ni~mero total d e revolucio~ies de dicioiio reqi~eridas para

LIII rod a 111 ie tito

P : Paso I

P : FresiSn manom& t rica

P : Carsla de tcl.nsi6n externa en un perno

P : Carga m6xima externa wbre lea Isorq i~ i lhs

(t : Sensibilidad a la muesca de un material

Q : h i ~ c l a l

r : Radio

r : Distanch desde el centroide de una junta ooldada al

punto de soldadi~m nds kjano

r l : Radio del cilindro de contacto 1

r2 : Radio d ~ l cilindro d~ contact0 2

Re : Ni~mero de Reynolds 1

Rxl : Reacci61s sobre la rueda frontal dereclw en h dirsccbn

91s X

Rx2 : Esacci6n sobre la ruedn frontal izqc~ierda en h diroccibn

X

Rx3 : Heacci6n sobre la rueda lateral derecl~a en la direccbn x

Rx4 : HoacciSn sobre la ri~eda latetkl izquierda en la direccbn

X

RY : Reacci61i csrtante c.oBre hl extremo de la u i ~ en kt

direcci6n y '. Hyl : bzaniento sobre la ruada frontal deracllsr en kt diraccih

I

: Rozamiento sobre la n~ecla fro~ital izy uierda en d iwcc ih~

Y : Rozamiento sobre h rircda laterd derecha en h direcci6n y

: Reaccih sobre la n~eda lateral izquierda en b d i recch y

: Reaccih sobre la oreja del cilindro liidriulico on direccbn

Y

: Eeaccih so1m el extremo soldado del mdotil derecho en

: Reacci3n cobre el ex t r e~~~ooo ld~do de1 111Bcti1 kquierdosn

la direccibn y

: Reacci6n sobre la base del e q u i p de potencia costado

d e r ~ d i o en la direcciin y

: Raaccicin sobre la bags dal e q u i p de potencia coctado

izq uierdo en la d ireccibn y

: Reacci6n sobre la rueda lateral derecha en la direcci6n z

; Roznmiento oobre In rusdn Intern1 izq iiierdn en In direcci6n

L

: Reacci~n sobre el extrenw soldado del 1116stil derscl~o on b

direcci6n z . : Rsnccibn sobre el ex t r e~~~o soldado del n~kstil izquierdo en

In direcci611 z

: Reaccibn dei aueio sobre la rueda dolantern

: ReacciOn del sueb sobre h nltda posterior Tmax : E~ftterzo

cortante 1116txirno por torsi611

: Eapacio

: Resistencia de fatiga de contacto o resistencia de fatiga

S'a

SF

Sm

Sn~ax

v

: Eesiste~~cia a Ie fatiga de viga rotetoria , : Factor de serdicio para cilindros hiddulicor.

: Resist enc ia 111ed ia

: Res istenc in mhxinla d e un mate ria 1 pa m CQII~ LICC~QII~S

Ikl ra illicas

: Resistencia rnitxima a la tmcci6n

: Resistencia a la flirencia

: tiel-np

: espewr

: !.lomento tonor

: Moments t s m r en el extren~o soldado dereclw del n16stil

: Momento tomor en el extretiw soldado izquierdo del

~ i i h t il

: hlol~~ento torsor sobre la rueda f rontnl

: Momento torpor sobre la ri~eda lateml

: C~,eficiente de friccibn entre dos n~atoriales

: Vslocidad

: Ancho

: Lonqiturl del cilind ro de contacto

: Peso total do la miquina

: Feoo de la bateria

: Peso d d cilindro Iddkulico

: Peso del f luido hid r6ulico

: Peso del conjilnto do Ins horquillas

: F ~ B O de1 ~ ~ ~ i \ s t i l o riel c '

: Peso dsl r~fllQIZ0 el1 !El llila

: Peso del perfil de la ilk

: Feso do la unidad hid m&x

t

: 0istancir.l longiti~dinal (

1 : Distancia at centroide de ima configuracibn geom6trica

: Factor ds rotacih

: Factor de empi~je

ALFABETO GRIEGO :

b : Esfileno sonsi id principal 1

b2 : Fsf~.~clno normal principal 2

\,

&mx : Esf ueno normal ndxi mo

: Eofl.~erzo mrtante por tomi611

: Velocidad angular

XXY

< *. INTRODUCCION 1 v , i

Desde loo abores de la revoluci6n indu~trial hasts nuestroe t i s n i p de

apogee y desarrolk de lo3 conceptos de ittilidad del t ienip y 41

Iipsr, el problenia ddel correcto nisnejo de si~stalicias on cinlquhm de

las fases prodictiitas, al igilal que en hs pre y por;tprodidivao, han

conllevado a1 estudio y deaarrollo de disciplinas que aunlenten b

eficie~lcia y eficacia de diclias tareas. Es de esta nianera, que el

ma~iejo de miiateriales, tanto en kt industria como en el ambiente

co~i~ercial, pclede aer bien considemdo conm "el srte y b ciet~cia del

nlovimiento, enlbabje y aln~acenamiento de susta~~cias en cisQuier

f 0 TISIR . "

Diflcilmente pilede colaidemroe que el desenvolvimiento de ulia pclrte

de un sistema, iridustrial o conwrcial, no afecte a las d m 6 9 funcio~ws

o partvs del mionlo. Eo asi, q i e una i~iadecisda politica de III~IIQ~Q de

moterislec puede producir un spilnmlento rieogooo de olementoe fu~orn

de k lineal sean ectoo materia prima, productoc. en thnsito o ! prodi~ctos ter~iiliados. Por &as razones, b Administmcibn o Gerencis

da materhkc debs16 desarrollar un proyecto adecimdo de maw@ de

niaterides que de como resultado, entre uno de sir; log roc;, b correcta

oelecci6n de loe eq uipos n k sdecuadoe para Im labores en particular

colr,idemdas. Sin embargo, el 6xito de la e j e c i r i h de un proyecto de

n~anejo de nmteriales est6 inti~~ialilente rekcionado tanto con el factor

hunmno envuelto sl mismo comb cot1 el costo econ6mico quo eote

implice.

\ \

S i e ~ ~ l o 91 Ecirador i l l s Fais en vim cle dwarrollo, con uis cector

foinea y con gmves problemas de prodi~ctividad, la neceeidad de

comenzar a eliminar lao catloas qrle producen el oubdesarrollo y la

depelxlencia eco~iimica y tecnobgica, abre eepacio a la poeibilidad

de duoarrollo do Is tecnvlogin nacioml como u ~ m do bs alter~iativas

yue puedsn coadyuvar a disminuir dichas dependenchs y retmsos

aaf ixianteo.

El actual estado tecnol6gico de nueotro Pa& 90 propick, pam 91 inicio

d d diseiw y constri~ccihn de equipos, que conw 10s refewntes al

maneb de materiales, pormitirian el avance de la industrim

nwtal~iiecti nica de l Pa is.

Coc~sidesndo todas estac; razones, el desarrollo del yresente tsbaio,

contempb h seleccih diseib y andisis de coetot, pan un e q u i p de

manejo de ~~wteriales on particular que permita realizar h e hboreo de

aln~acsnan~iw~to de ouotancias o~iibdadas ~ ~ C I I R ~ R I I W I I ~ ~ , sea 311

pdetos o en pal~tos de1 tipo cbntenodor, hmta una carget lnhxillm do

n~ed ia tone hda m ~ t rica . t

1.1 ALCANCE E IMPORTANCIA DEL PROYECTO

La importancia y alcance del presente proyecto bien ae puede

cnnsidemr en base a su aporte a tres aaspectoe, conio tknica y

teciiokgia de iilanejo ds rnatoriales aplicada a uii siotema

indilstriil prtrtici~iar, como via du ahorro du divisao de indistintos

sectoreo de b economia nacbiial, y como forma de desarrnllo

teciwI6gico del Pais.

Dedo el punto d~ vista de tbcnica y teciiologia de niaiiejo de

iwtterblee aplicada a la eolucih de probleiiim de tm1aportaci611,

basta mencioiia r aig iilws belief icios q lie pueden ser log rados

medianto la aplicaci61i de estoe:

- niejor adaptabilidad para el control

! - niejor coord i~inci ln c w 10s proueednres y loo clienteo

- flujc, contini i~ de nsaterialw o informaci6ii

- pocos pasos entre openciones y departam~ntos

- altos niveles de utilizacih de las nmquiimrins

- logro de la planificaci6n

- bajo d a b do productos

- bajo costo de labores

- retorno 6ptimo 8e la invemi6n

- red iicci6ii de inventarios h \

- red iicci61-1 de e~ phc im ~I+CBBB rim p m a I ~ i i a ~ e i i a ~ ~ i h t o

- mejor orqanizacibn d e loa procedimicntos de tnbajo

Por estas mrones, el manejo de materiales ee gmndemente

reconocido coliio una lierra~-tiienta prilsiaria para increnselstar kt

prod ucci611, ademis el papel q i ~ e desempeiia ulia correcta

oelecci6n y manejo de equipoo conio agenteo qire incrementaci la

seguridad en lae opeacio~ies de nianejo de niateriales es

iniportante. Sobre 1-111 qi~i~sto de todoa loo reporteo de accidentee

industrialss pueden ser atribuidos a !as opemciones d e

tranoportaci6n. Estos accidentes est6n particularmente

relacionadon, a la elevaci6n y ciertos t i p s de esf ueno

De esta manen los sistemas mecanizados y autonibticos de

lnanejo de lnateriales pireden jugar Lrn papel importante en salvar

vidas, sea en planta o en bodegas, proporcio~xl~do lugares

seg 11 ros d e t ra Lva jo .

Cansiderando el aspecto econ6mico del proyecto, la consecuci6n

j del mianio podria ser beneficioso en dos aentidos. El pri~mero en

cuanto y i ~ e sieldo el costo de la nsayoria de ey i~ipos, de ci~alyilier

indole, bastnnte eleuado, tanto por sit costo inlierente coliio por los

costos de importecihn y twlwpwtaci6~11 que deben pagame, la

constrirciin de equips conio los de nianejo de iiiateriales gice IW

rep resentan ma)iores req uerimientori de tecnologia para 011

fabricaci611, pileclen logmr costos inferiores n los ds sus

equivalenter: fomneor;, inclusive teniendo qite importar algilna parte

del sistema, por ejemplo la itnidad l i id~ul ica. Eo bastante obvio el '

consiguiente diurro de invemi6n y de divisas RI Pais, esto siempre

El idtin10 aspect9 a considemr tielie que ver con el avelice

tecc~olkl ico q 114 pi~ede log rer la 11d i ~ d ria I-I~Q~~IIII~c~II/CB del Palo,

la c i d oe e ~ ~ i n n t r n en desventaja no tan s61o con lor; paioes del

Primer hlundo eino con dqi~nos de SLIG vecin~s andinos; conienzar

a d beha r y co~wt ruir eq uipor, con~o lor, de n~anejo de n~ateriebs

podria oer el punto de partida para la concspcih y consecuci6n

de proyectoe m6s smbiclosos o cirsndo menos la optimizscibn de

los tm bnjos ya rert lizndos.

1.2 D I S E ~ ~ O DE FORMA Y ALTERNATIVAS DE SOLUCION\

Chmo se pusde iledi~cir de esta defi~sicihi h s opemcioneo de

nia lie jo de matcrialee puoden ser cimpks y ~nvolver so hn~ente

m>s pcms eq ~rigos k6skos; o bicn pod ria ser d if icultoaas hs

opemciones y envolver equipo complejo y ai~to~iintizndo. La

seleccbn correcta del eq uipo a i ~ t ilizer en 111s proceso de manejo

de niateriales es ilna decisi6n de compromise entre muchos

factores. Los principales factores de influencia en In aekccibn son

las camcteristicas de h labor especifica a realizar, In seguridad

requerida para la labor, el efecto sobre la productividad y, el

costo.

1 En lo que se refiere a ins camcteristicao de la labor a realizar, esto

incluye la especificaci6n de bo distencias a recorrw, alturm a

alcanzar, pesos, forma de elnbalaje; todo esto influik en cuanto a

las cancteiiaticas del equipo, consideml~do q i ~ e IIILIG~O~ de estoa

se encuentmn liniitados a ciertos vakres de capacidad de carga;

los eqiripoo ile liianejo de materialos pueden ser clacificados on

ires g nndes g rupoc;:

a. C'a rros itid ust ria les nia ~iuales,

b. Carros energ izados ind ust riales y ,

c. Vehiculos guiados automkticamente.

Ds w t w t rw grupos los carrm t i i a ~ i u a l ~ ~ t k t i iislly hitadoo yor

su simpliddad puesto que no pormiten olevar la carga, y lor; I

sistemas autondticne representan m a eolrtci6n de alta tecnologm y

alto costo de inversibn para un problenia particular; on cambio 10s

carrw ener<gizados representail itna soluci6n intermedie sntre eotos

dos gripes, tanto en lo que a costos ss refiere como a versatilidad

del eqi~ipo. Eete itltimo grupo es el de inter43 para nwstro diseiw.

La figura 1.1 niueotra u~ ia clasificacih general de 10s eqi~ipoo

contenidos en ~ s t e qrilpo. Teniendo en cuenta qile el costo er; 1111

factor determinante en la seleccih del eqitipo, los sistemas

gviados y de baja elevacwn co~istituyen ilna croiiciin adecuads a

loo proble~sies i le manejo de niaterialas sits teller que realizar CIIM

mayor inversi6n ~con6mica.

El termino carros g i~iados es a y licado a carretillas con f uentes de

potencia en 1.js cusles el eperador camina y opera h carretilla

med imte cont roles msn:w les. Existen varios t i ps :

- De baja elevaciin. Este tipo es similar a h s carretillas hidmulicae

no potet~teti p a paletee. El t i p de las uiiao es cubierto para icm

f6cil entmda do1 palete, w r fig urn 1.2. Se aplicsn genemlmonte

pnm cargas entre 1000 y 2500 Kgs.; el~cientrnn ou lnejor

aplicaci6n cuando se requiere solamente realizsr niovimkntos de \

carga l w i ~ ~ t i t a l ~ .

estn~ctumles o rieles montados pamiehmente el uno al otro, ver

fig urn 1.3 . Se aplican a cargao entre 500 a 2000 Kgs.

genomlniente. Son co~icobidos para opemr en iugares estrechoc.

La carntilla agaradom es inlia variacih de la n~ontados, en b

c i d el sistenia de si1stentaci6n agam la carga (uirnse figum 1.4).

- Cmtmbalanceada~,. Estas carretillas balancean la c a r p y la

t~noportan por adici6n de largo y peso a1 cuerpo de b carretilla,

ver fiqura 1.5. Se aplican gsnenlmente cuando se requiere

tnnsprtar mrrclm carga.

Analira~do estos tres tiyoo, notarnos que oi bien lag

con t m bala ncsadm of rece 11 mayor es pacio para la 11 bicaci6n do loo

compo~ientes de potencia, en cambio preoentan como principal

desventaje t.11 longitud, ya que son de dificii opemci6n en lugares

estrochoo; Ias carretillas de baja elevacih son totalnwnte ini~tilocr

cuando se req uiere alniacmar carga en sitios altos. Las carr~tillas

elwadoms a diferelwia de sus compai~ems, ofrecen nmyor libertad

de movimientos en sitios estrechoo por oil menor longitid y Iiwlwr

peso lo q ue facilita la operaci6n de este eq uipo, aden-16s est6 en

capacidad de elevar la carga. 811 principal decwontaja, co~npartida

por loe tres t i p s de carretilhs, es la inestabilidad qile prewntcln al

nwverse en sitiof. 110 pla~ws o COII irregi~laridadee en s i ~ si~perfkb.

Cbr~sidera~~do &as illtinms observacb~ies, IA ~arretilla ekvdom

es el eq uipo 1116s aprop/PLdo para b trasportaci611 y eIeuaci6n do

cnrga en sitios estrechoti, ofreciehdo adicionalmente h ventaja de

no contsminar el ambiente con gas* ~~ocivos, dado qilo b o~wrgb

que conoilmen prwiene de una bateria.

La carretilla elewadora pile& oer conoidemda conx, un\ordadero

vehiculo no contmbala~iceadn porque la estabilidad son obtenidae

por 10s bmzos de In base. h'lanteniendo la carga dentro de b s

iimitee, de la base de ias ri~edas, w pi~ede obtener vn pequeiio

equipo ec;tal:&. Debido a que la car$ga debe estar cwstenida entre

IRS dimensio~ies cle 10s bmzus, este veliici~lo no es apropiado para

cn rgao ext remadn liiente pncliao, lo cud crearia nnyoreo esf uerroc

sobre los rides. El largo de 10s bblrrzos pi~ede variar dependiendo

de la aplicacitn, el ra~-~go 11ega haata 1.5 a 1.8 m.

La estabilidacl de la carretilla elevadom depende n.rayormente del

anclio ent re lo.; bmzos, cua116o loo bmzos son tan iargoo como la

carsla. Lao princiyalec camcterioticeo d4 trabajo pew ci~alyuier t i p

de vehiculo son cinco, estae definen la capacidad do1 equipo

frente a un tmkajo determinado., estas son:

- Capacidad de carga. La capacidad de c a r p eo genemlmento h

priniora camctorktica concidsmda Qn la carretilla para podor ~ k v a r

iln pew. La capacidad de carga de una carretilla ea eepecifkada

reopecto a 1111 centro 64 carga, la cual eo la d istancia deode h cam

frontal de lao viiact liaota el centro de gmvedad de h caga. La

presencia de cilaly uier forma de sujeci61i de la carretilh a un punto

fijo ptrede incrementar el punto de c a r p o la carga en si.

- Altue.Esta eci la seg unda camcteistica m60 importante. La9

especificaciocies do esta camcteristica i~icluyen una mriodad de

dimensiones que dcterrninan el claro sobre cabem, dlnw~wiones

de la carretilia y In nibxi~.ria altum a ip q i ~ e ae pilede ebuar u m '

CEI rg a.

Fig i~ra 1.4 hrret i i ia ekvadora tipo agarmdorn

9 ( - doc idad de elevaci31i y t r~spur te . Estas caractsriotic o tienen a un efecto dlrecto en la prodilctividad. U ~ R clmn variedad de

combinacimes dc estao camcterioticas ac pileden obtelier, pero

debem teneme en ci~enta b segilridad en b opemcibn. La

potencia de la fuonte i le energia determina las velocidades para

t nnsporte y elevaci6n. Valores comunes de velocidades miximas

de tmlaprte son 10 a 13 Kln/h. En cuanto a !a velocidad de

eIevaci6n est6 detemiiliada por el d ioeh del oiotema hiddulico y

es afeCt€kda mayormento por la potoncia do la bomba y el caildal.

Valores tipicos de velocidades de elevaci6n pan carretillas

elktricas est6n entre 0.3 a 0.5 nib.

- Maniobrabilidad. Eota sot6 dofiliida en t4rmi1-too de ou capacidad

pan openr con iln detwminado anclio de los bmzos. Adem6s el

ariclw, largo y longitud de la base de las ruedao afectan la

~iia~iiobmbilidad.

Pueoto q ire GO ~~ece~ar lo dof lrdr la forn~a y camctorloticao do la

carretilla elevadora, en la fk1 urn 1.6 ae muest m la for~im exterm

sebccionada; h e prilicipales camcterkticaa de capacidad del

eq uipo se rwumen a cont iniraci4i-r:

- capacidad de carga: nied ia tonelada m~tr ica con centro de

carga a 700 mm.

- olevaci6n mBxima: 2000 mlii

- nltun ndxima del ey uipo en levante ndximo: 2900 mm

- velocidad de elevaci6ri: 0.1 ~ii,ls .

ANALISIS MATEMATICO.

2.1 METODOLOGIA DE CALCULO.

Si oe logm concebir la idea de q i ~ e "diseiiar es for~iiuhr un pkn

para satisfacer vna denianda humana" (Joseph Edward Shigley),

ria seri dificil cwispre~sdor quo en COI-11paraci61-1 con loa probls~sias

niatendticos o pum~iiente cie~itificm, 10s p r ~ b / ~ l l l F t ~ de diseiio 110

tienen una wla ~ e q x ~ e ~ ; t a mrrecta en t d o s ks mfios. Esto C~lti~wo

es particulamiente cierto en el diseiio de ndqui~iae; por lo cual, ei

Gion es posible wbozar 111-1 procediniisnto o mbt~do para aansrlizar

el probknia, este s61n represents 1111 plan de trabajo particular,

elaborado en base a experiencias prwias y criterioo ingenierilea.

Menifis, ee importante recalcar que el presente traixrjo es el

disehu en ingellieria i~lecbnica de im carretilla ekvadora;

ente~idiendose el diseiio mednico como el d is~ho de objetos y

sinternas de i~atumleza mechnica, el d i~ei io en i~ycciieia

mechnica i~icluye el d ice ho niechnico, pero eo un +stud io de

Iiiayor amplitud q ile abarca todm laa d iaciplinae de la ingenieria

~iiecd ~iica .

El n i~todo a eeg i ~ i r para el proceso integ ro ds d iseh, supolie el

desarrollo do cinco fasea (ver figura 2.1).La priniera fase, Ilansada

reconocimiento de h neceoidad, t i ~ n e como o bjeto ident ificar ulm

sit mci6n pro blendt ica c:, evide~iciar 1 . m necesidad o deseo

partici~lar; esta fase ha sido desarrnllada en h seccbn 1.1. La fase

de la definici611 ilel problenia debe abarcar todas h e co~~dic io l ia

especificscio~ies son k c cantidades de e~itmda y de sslida, h s

objeto, y todas las limitacknes a estao cantidadee. esta faeo

En la fase de sintesis se concebirh 10s divemos eleniontori y

modeloe abetsctoe de bs diferontes ebmentos del oietenicr, q i ~ e

Figure 2.1 Faees. del proceeo J4 diseiw

Tales idealizacionss reciben el nombrq de ~nodelos rnatem6ticos; \

para SLI a~idisis 39 hnk i~so de lao niatembticas, la ciencia de 10s

fluidos La secuencia de aidlisis psrtid desde la considemci6n de

laa eapecifi~acic~nes, formas, moistaje d e cadst 1-1110 de lor;

elementos de la eatriictua de la mQquina, Iiasta 811 C O ~ ~ Q P O I ~ ~ Q I ~ ~

a~ihlbis ~ssateisiAtico, sobre todo an cua~sto EI la rwiste~icia de loc

componentes. Ee importante niencionar que el diseiio es un

proceso iterative, tal como se miiestm en la fig. 2.1, en el q i ~ e oe

paea por varias etapas, se eval im 10s reeultados y liiego se vi~elve

s una fase anterior del procwo. En erjta forliia ee posibk ointetizar

uarios componentes de 1111 siste~iia, analizarlos y optimizarlos pam

volver def;pl.l~S a la fase de sintesis y ver q uc efecto tielie eato

sobre b e partes restantes del sistema. Lae f~seo de sinteeis y,

a~idisis y oytiiiiizaci<m se abordan 41-1 Im capitukc 3 y 4.

La evaI~raci6n e~ la fase del diseiio en 1st cud se rcaliza irlia

deniostmci61i definitiua de que 1111 cliseiio es acertndo, y por lo

general i~scluye priiebas de un prototipo en el labomtork; esta fase

no estA Jcontmplada en esta tesis pero pilode sor de tema do un

trabajo futuro como optimizaciln y construccibn. La illtinla fase, h

preeentacih~ clel diseho, onstituye el precente trabajo, el c i~a l

detalb el proceco cle diseiio y expoiie los resultados del misrno en

for~iia dde planos de construcci6n y montaje de 10s dikrentee

elenlentor; y e q c(tenwis de lor; d iferentes sistemsc del eq uipo.

r, 2.2 FORMULAS DE DISEUO POR RIGIDEZ. I

t

Uno de lm prinirrctc; proble~iias a resolver en el dkeiio, eo teller la

certeza d e que la resistencia de la parts que oe malize oiempre

sea niayor que el esfuerzo ~trilsuiilu h ci~alqi~ier carga q i ~ e r e b

pc~eda aplicar. Para calci~lar diclioc, esfuerzos se aplica

:qenenlmente la fbrmula de lor: doc. esfuerzos principales :

Cuando LIII sk~siento oe oncuontra sonietidi, a cargas de flexi611,

en mirchos cams este pod r6 ser ar~lizado como una uiqa; por lo

tanto se podr5 aplicar la fbrmula de esfuom 1ii6ximo dada por:

En el ceso de preowitame torsih~ en un elensento circular, el

esf u e m nrixi~no al q ite estar6 sometido ser6 de tipo cortante y se

determim por:

El i el caw clu analizar 111-ILL oecciSii circular, el ~~ionlento pohr de

iiiarcia, J, estA dado por:

Sin embargo en niiichoo casoc: la aecci6n somstida R tomi611 IK,

circi~lar; si se tiwe una barm do socciSn rectangular, la dguionte

f6rmi1la apr.;ximada es irtil paw calcular el esfuetzo tomional

n ~ x i nlo :

En ~ s t a ~cuaci6n t sismpte deb^ set la d i ~ ~ i ~ n f i b n nds coda de la

secci6n. En el cam de pbcaa delgadao sonwtidae e toroi6n, t/w es

peq i~eiio y el seg undo t ~ n i ~ i n o pi~ede d~sp r~c iane . Estn ecimckn

es aproxinl~darnelite v&lida pan perfiles angillares de hdoo

igimles. Si ae tiene otro tipo de perfil como es el caso de 10s r i ~ k e

o m M k o c?tya forma es en C, la t e c h de la membmna ~Metica

de Pmndtl proporciona ul~a analogia qile conduce a la siguiente

expresibn para hallar el esfuono corta~ite mbxinw por tomi611 en

seccionec fortiladas pot ceg mentor; rectnng uhrer; hrgoe:

donde J ss la rigidez torsional, la cual as detern~ina por la

exp res ii> n:

1 n 3 J = c ---- 1 (2 Bi) (2 hi)

3 i=l

y, la deformaciin angular viono dnde por:

Cilando se determine hs dimensiones y materiales de las ruedas

qite correhn por los mbotiles, debemn wializarw loo esfuerzoo de

contacto ent re d ichao sitperf icies; estos esf uerzos ta~nbi in soti

llaliiados esfueno.;; de Hertz, ~ I I scte GIGO SO d e t e r ~ ~ i i ~ i ~ i r k ~ ~ 10s

padmetros indicaclos mediante un an6lir;ic por fatiga, b s

expresioneo obtenidas pam cllo por W~ckingham son:

embargo eotas expreoiones no c~lwidemn la preoencia de

cliscontinuidades en h e clineiioe cle ias piezae, esto Oltimo Imr6

necwario considwar la prewicia de diclias irregdaridades o

discontini~idad~s, dado que producen co~icentracibn de esfuerzo en

la% zo lm adyacwtes n estas. C4jmo t.e mencionb anteriornwnte es

i~iiprescindible polder determinar 10s m6ximcss esfi~erzos, la

deterrni~sacbn de loe n16xinios ssfuerzw frente a la preee~xh cle

disconticiuidadcs supo~ica multiplicar el eofi~erzo te6rico sobre un

elemento por un factor de concentmci611 de esfilerzo, t d COIIIO ~e

muestm en la siguiente expresbn:

Sin embargo d g unos ~iiaterhlee 110 son ~ o ~ ~ i p ~ e t a ~ i i e ~ ~ t e sel~sibles a la

prwencia de mllescas o entalladuras y ,.pw lo tanto, en el caoo de

yue existan estas puede utilizame iln valor redi~cido de Kt. Para

4 iclws materia les, el esf ~ l e m 1116xili10 es:

El factor Kf se Ila~na csml:~nniente, factor de concentmcibn do

eafi~erzo en fatiga y de alii el si~bindice f; psro se ha l lah muclioa

caws 9n lo:: q tre 31.1 uso i d icado s t lo dondo ocurmn eof uenoe

est5ticos. Por I!> tanto ~s conv~niente considemr a Kf como un

factor ds conce1itmci6n 64 esft~erz~ redi~cido a partir de Kt,

debido a la ~iienor se~~sibilidad a la muesca. La sensibilidad a h

muwca so doteniiina par:

Los valsres do q genemlmente se obtiensn de tabhs

experin~entaies. Todas las relacionee expresadso anterior~iie~ite,

noo pemiiten deter~iiina r loo valorec; de 10s esf uerzos mihximoo q us

acti~an sobrs u ~ i ekmento; sin embargo, dichos ualores For oi solos

no tienen inter&; estos deben eer trtiliradoa pam establccer con I

cierta seguridad q ire una pisza ~ i o fall&. Pam establecer diclia

seg l l i rd~d existe 11 dr).3 1i14t ode2 d iferentes:

1. el mCtcdo detemsinista o del factor de oegtrridad y,

2. el lidtodo estadistico o de confiabilidad.

En 41 desarrollo de osts tmbajo se tltilizad el primero de allos. En

eate m4tod0, el eofwrzo o rlofuerzos m6ximos que actiran en una

pieza 34 11~1itienen For d e k j o de la resinte~icia minima por niedio

do un dk& o i-tisrcjeti de suguridad adeciedoc, a fin de accylurar

c

quc, la parto no fallarA. E ~ t o implica c o ~ ~ i d ~ r a r el materhl,' I t. proceso d~ prod uccibn y las dimensiones de la parte.

Para poder esta blecer d icho nia rgen tend renioo q us va~~rnoo de

ciertas teoriao de falla y ceg i~riclad, para liacer f rente a wtadoo de

esf iwrzo illlid iliie~isi~nales, bid imensionalos y t ridinieliaionalea, con

concentmcih del esfl-~erm o sin ella dependielxlo del caw.

ksicamsnte existen dos situaciones ds an6lisis, alrsdedor do h a

cuales ss han desarrollado 1 1 1 ~ serie de teorias. Dichao sitiackneo

con 41 alitilisio o disei-o por carga ~sttitica y el d i s k por mrga

variable o fatiga. En 1c.s c6lc~.rlos a desarrollar pr6cticamente todo

el aniiisis se reaiiza por fatigs, dado qile el equipo est6 sonwtido

a cargas variables. Sin embargo debo meg~~rars-e de y i ~ o 110

ocurrih f luencia en el olemento.

La teoria de la energh de deformaci6n mirxima es la t eok do ialh

iltilizsdB en todo el proyocto, dado y i ~ e so ajusta perfectaniento a

los dos t i p s de nn6lisis; en el caso ds fluencia la teoila de kt

enercja de distomih establece que el esfuerzo efectivo Q esfuerro ,

de von Misos vielie dado ppr:

C:uandu las pi~zar; ect61-I son~etidas E\ cargas con variacib en el b tiempo, o no estriticas, como ya ss mencionS el enfoque debs ser

por fatiga; ontonce.: d e k utilirame una teoria de falla adecaada.

La teoria de G o 4 lnan I - I I ~ if icada es q i ~ i z i s la q LIQ mejor

relaciolia loo esfuenoc y re&tencias eli el CBGO de fatiga;

1iiatoni6t icaniente se Qxprasa coino:

esta expreoih SQ es la resistoncia a la fatiga, ou valor depende

nsuclioe factores q ue red ucen su valor, &st a resist e licia s8

700 Mpa Silt :a 1400 Mpa

Se' =

0.504 Sut Sut c: 1400 Mpa

Loa factorea k, Kb, Kc, Kd, Kc son loe factoree qile modifican el

limite de resistencia a la fatiga. k eo elpiactor de q m f i c i e y se

obtielie de:

b

k = a Sut

t dun& loe valores a y b depeliden del tipo 44 rtc~bado , superficial obt~nido segim el proceso dla fabricnci611, Kb es el

factor de ta~iiailo, en f lexih y toai6n ee puede expresar conio: I

Pam tatiiaiios rnayores, Kb vaia dc 0.60 a 0.75 en floxibn y tomiin.

En el csco 44 q i ~ e 94 apliqiie carga axial no exist@ el efecto de

tanxdio, For lo tanto Kb= I. Si se tiene 1111 el~nielito Iii~eco circular

se debem 1.1tilizar el di6nietro efectivo, este se obtiene de:

En el cam de un perfil C, ver figura 2.2, el Area de 95% de

esf u e m view dada gor:

11.135 a b eje 1-1

0 . 0 5 2 x s + O . l t f ( b - i ) eje3-2

El factor de temperaturn Kd ger~emlni+nte se obtiene en tabkrs, \

Figwa 2.2 Seccibn de un canal

El factor do efectos divemos Ke, depende de la acci6n de una

serie de facti;?res tales G<,;,i-(y;, la corror;i&,n, presencia de

recilbrimieiitos electrd'iticos, m~talizado por asparsihn, frecuencia 1 (:kl esforra~i~i+~>t!, c~!z~~co, !;c,rrt?slr:,ll p ~ r apriete y c(>ncentmr,il)~~ del

esfi~erzo. De todo?; estos factores sOlo se considwar6 la influencia

de la conce~itracibn del bsfuerzo; el factor de c~nc~ntmc i6n do

esfirerro ss wlaciona coil 91 de efsctcs d iversos msd iante la

re lac ib 11:

En la twria de Good niais nsod if icada s+ emplean los Ilan.radoc

esfuenc, alternante y esfirerro nied io, estos son componentss del

esf trerro ctryas expresioneo son: .

Cuando ce arialimn unionso atorliilladas, la carga q i ~ e a c t h oobro

la u n i h es tomada sn parto por los pernos y en parte por 10s

elementoo a oajctame; en el andliais de ~rnioneo atomilktdag

tambi6n ss posibk realizar un eotitdio par fatiga; los osfuerzos

altertiante y 1 n 4 o que actitan sobre el perno se deterlnilwn por

las sigi~ientes relacion~s:

El valor d e C se determina mediante la expresi6n:

La resistencia altwnante se determina media~ite la rehci61-1:

I

Otro ekn~ento mechnico R onsiderar son las chavetao, *ra cu

anhlisio 110s mlcmos de la teoila ds la energici de disttowbn; para

ello se 1.rtilizan Ins siguienter: expresio~w que analizan el code

sobre la cliawta:

Say = 0.577 Sy (2-36)

Tambien debe cortsidemrse aplastamiento s o h la chaveta, para

En las ji~ntao a tope 10s esf ~~erros ncmdee y codantes a1 6rea de

la gargsnta s~ determinan For la expresih:

vienen dados por las expresiones:

Sin embargo la pdctica aceptada basa el diseiw en el dlci~lo do1

sofuerzo cortantcr on el 4rea de la garganta, con lo ciml ma tiQ~.re

C11a11do se tienen cargas de tomi61-1 en m a junta de filete, el

w f i ~ s n o corfalite qile acti~a oobie el cord311 vkne dado yor:

donde J es el nwmento pohr de inercia y se obtiene ail valor

dilizsndo la tabla I. Aando se tienen cargas de f b x i h sobre

ilna uni31-1 soldeda se prcd i l~ i i in esfi~Orzos de cork y ~wrn~ako

sobre la soldaduw en las juntas de filete, 10s dos esfuems son de

n~ag nit id ig ual y ae claculan mediante la expresi6n:

\

L. - SEGUNOO MOMENT0 POLAR

SOLI.lADURA AREA D E GARGANTA UBICACION DE Q DE AREA UNI~ARIO

(6 + d)' - 6b2d2 1 Iun I2 (b+d)

*G eq el ceictrnidc dcl pupa dc unlonct dc toldndurn: h a el tamsflo de Junta; el plano dc momento de lor416n eolncldc COII el plrno de la pl~ina: todm la* Junlas son dc ntrcho unitarb. 1

donde I e.=. el nson~ento ds iriercia y, ce obtiene utilizando lao

oxprosiones do la tabla 11.

Todas lae expreeiones anteriorri~e~de seisa hdas, son vdidas para

calcirlar loc e s f i ~ e r z ~ que actilals sobre uniones soldadas de fikte

y a tope; ostoc ualores deben uti l iza~e pam calccrhr b e esfuerzos

~ ~ ~ i x i r n o s que actirnn s o h la uni6n, pam ello se pirede utilizar la

expresibn 2.1 . Una vez obtenidos ios n~dximos valoreo de etf irerzo,

so debera utilizar la expresiSn 2-18 para establecer el t i p de

soldadun (1 llas dir~ser~siones deI cord611.

En varias parks del equipo se debem irtilizar rodanlientot, las

axpredones qua deterwinan a1 t i p de rodamknto miio apropiada

analizan h s cargas qire actiran sobre los cojinetos, h ecc~cl6n

Ixisica de cargs es:

donde a so detemsina a partir do:

[ 3 para cojir~etes de bolas

1 para cojinetec, de r-d illoe

fuerza F deb+ ow reemplazada por m a fircna equivalente cilyo

valor so dotornha por:

3.1 D ISE~~O ESTRUCTURAL DEL CUERPO DE LA MAQUINA.

De estas car5gns el peso de 10s lidst ikm (Vb'm) y el p e ~ o de )CIS

Isarquillac (Vlli) no se conoccsn; el peso del pisttn {Wp), el de la

i~nidad IiidrAulica (Will, y el del fluido (Wf) son conocidos (se

encuentmn determinados en la secci61i 3.3) y el peso de la o kro

baterias ha side estil~iado. Por lo talito, es necesario determimr

loo peso.; Wli y Wm. En cianto a Wm, se elige como primew

aproximacibn el peso de 111s perfil C de dinselisiones 100x75~4

mm.; conoul?ando la tabla 111, dicho perfil t h e un peso de 7.43 q Kglm, estableciendo el lago de cada riel en 2570 mm. para que

bc, i l i l ~ ~ piledan a tca~izar 10s do0 metroo, entonces cad8 riel

tend ria 111s peso de 19.1 Kqf. Pan establecor el peso de laa

Iwrqc~illaa sed necessrie calcctlsr n lqut~~r: de scts cn~sipotwntetr y

otros s61o se estimadn en cilanto a ELI peso; para las i~i's so

cot-ddem utilhar LIIM correa, c u p o ~ c ~ i 6 1 i 30 i l~stra en k figurn

3.3, h cia1 tendd en su interior soldadn ilna barn rectn~igulnr de

acero cuyao dimensionee se deterlninamn posteriornsente.

. . r .

Fig urn 3.1 Diagransa d+ a w p o libre de la carr~tilla elwadom

6

Coneidem~iJo clna eola ilik con el r~fuerzo soldado, h c fl\eaac que

soportar6 son la niitad de la car$g,la 1ii6xi1na y la reacci6n en el

extre,mo,colno se ill-~stm en la fig urn 3.2; la mitad de la carga

~iihxima se ha i~bicado a 8013 mni. del extrenio la cual eo la

conzlicMn de 1si6xi1-1-1e caqs pare la cual ou debe dicoiiar. kt eats

m a ~ i e ~ , como se aprecia en 10s diagmmas de fuerza cortante y

niomento flcctnr cnrrespo~dientes a ulia de ktc viiao, v6aoe figurn

3.4, el man- ent to ndximo se p r o d i ~ c ~ on 41 extremo izqi~ierdo

don& :

-- SIC

- PESO -

P - w m - 2.78 4.01 5.14

3,35 4.95 8 .4

4,19 8.13 7.97

3.80 5.54 7.18

4.53 8.72 8.75

4.19 8.13 7.97

4.92 7.31 9 . 9 --- -

INSIOI - 0

-- PESO

P - kglm - 1.47 2.12

2.41 3 . 9 4.81 5.83 8.81

3901 4.49 5.07 7.20 8.49

3 82 5.66 7.44 9.17

10.80

PESO - P -

kgim

3.43 5.07 6.65 6.*9 0,87

4.21 8.24 8.22

10 10 ,

Tabla I I I Di~iie~isbncs de perfiles fabricados por l PAC

bajo normas .A.N.E;I

, # I

ACABADO DE FACTOR a EXPONENTE SUPERFlClE kpsi \ ' MPa b

--- Esmerilado (rectificado) 1.34 . 1.58 -0.085 Maquit~ado o estirado en frfo 2.70 4.51 -0.265 I-minado ell caliente 14.4 57.7 -0.718 Forjadn 39.9 272. -0.995

\ \

finalmente la resistencia a b fatiga pam eete e le l~~e~ i to se

determina empkanclo la relaci5n 2-1 9:

Se = 0.81 0.95 191.5 MPa = 147.4 MPa

coil la re~ietencia a la fatiga calculada y emplea~do la ecuaciSn

2-18, podornos detwminar y:

mm. C4n esta Iongit~d y lee otras dos diliiensionea (42x92)mm , podenws determinar el peso del refuerzo de ac-ero, dicho peso es

12.7 Kgf; con este peso yl teniendo el peso de la correa (a partir ds

I la tabla Ill, para 1 111) igual a 6.4 Kgf, podemos ectablecor h f I mininm coixfici6n d e c a r p pam la uiia; h fig urn 3.5 ilustm b

h4 = 307.5 mm 19.1 Kgf = 5873.3 mm Kgf

loe esf lienos para las condicio~ies de minima y mkxima carp OP

cl~tem~inan utilizando la expresi611 2-2:

2#00001n111Kg f 25 mm 6 2 2

[ = (9.8N/1 Kgf) (1 IOnim/l m ) = 47.0 MPe

3

100 rnn~ (50 ~nm)

' I

Una w z ecrtebl~cid~~ q i e lae co~lsideracioneo recpscto a jas i~nas ;

son correctas, para el resto d e la eetructum con10 primera

a proxini~cibn cnmidemnios q i ~ e b o b ~ r m s vertica les q ue svjeta&n

k s uhas sedn platinas de~ 63x63 mm y 600 mm larcgo y las

horizontales de 70x25 mm y 1 m ds largo, todao ellas de acsrc,

SAE 1020. Hacknclo irn ciilci~lo del centro de gnvedad ds las

Iiorquillaa con loo pesos rle 10s elenientoa considemdos, se

determi~ia el peso total aproximado de las liorq uillm y 311 lines de

accMn, el redtado os iluotm en la figlira 3.6'.

&

Fig urn 3.6 Peso de Iss liorquilhs

Wu = 47.7 Kgf Wf = 27.6 Kgf

Wl i = 113.3 K5gf Wb = 23 Kgf

Wni = 38.2 Kqf Wp = 31.4 Kgf

U I ~ vvez csta bbcidos todos los pesos y la csrga nl6xlnlcl de

leva ntamiento (500 Kg f) , podenios cslcuhr por la3 ecimclo~m de

la esthtica lao reaccionee R1 y R2 del pbo sobre ks r i dao ; loo

resultados son El = 298.9 Kgf y Ib = 91.6 Kgf. La ~ ~ g i ~ n d e

<

condicMn de esfuerzu a calcular m i o n la n d y uim ~ + s c ~ ~ R ~ R ,

de iqual mailem por esthtica, R1 = 44.1 Kgf y R2 = 96.35 Kgf.

Para poder dioekr cada uno de los elementos de la carretilla, se

deben eotablecor las cargas q ile as t i ~a~ i sobre los mis~iios; pare

realizar esto, SQ avanza hacisndo despisces de sistema en aistema

(conjunto en conjunto) y pocterior~nente dentro de un sistema de

pieza en pieza .

A. Cuerpo de la carretilh

.4plicnndo las ec~~acioriea de la csthtica Rlx= Fl3x=%S.5 Kgf y

R5y= 644.5 Kqf en la mfixilna cond i c i h de ca rp ; con la m6quina

descargada Rlx= R3x=:3#.7 Kcgf y R5y= 144.7 Kgf.

a. k s e

Cunocidae estas fueizas podemoe alializar la base de la carretilla,

el diagram d e cuerpo libre se muestra en la fig lira 3.8. LRS

ft~enns R5y y R1 son conocidae hs dends se obtienen splicando , a lac ectmciones d e la estat ~ca, $1-IS valoreo pam la m8xima c~ndici6n

de c a r p son: R6y=23.35 Kgf, Mlx-y= M2x-y=269#10 mm Kgf y

M3y-z= M4y-z= 71437.1 mns Kgf; y per8 .la condici3n de mininm

csrga R6y= 28.25 Kgf, hl l x-y= M2x-y= SWNl mm Kgf y

hl3y-z= hl4y-z= 1053.9 mm Kgf

p p p p p p p p p p p p p p p p p - p - - - - - - - - - - - - -

Fig ~ l a 8.8 Diag rama d e cilerpo libre &'la h o e &I sit;tel,,a .

Fi~gura 8.9 Diagm~iias de fverza qortante y ~iio~on-ento flector de la barm longitudinal de h base

largo y una Oarra tnnsversal de dimension(ss 100x30 nsm y 1230

nim de largo. Del>emos nnnlizar si diclios elsmentos resistimn las

cargas a ias ci~ales se encuentnn scrrnetidos.

A~mlizando una barm longitudinal, h s carps a lae ciralee e s t d

sometido oe illustran en la figum 3.9 al igual que 10s diagmmas de

fuena cortante y mornento flector reop~ctivo; el mom~nto M y la

reaccih Ry se deter~iiinan est6ticamente; silo valorw son

M=254065 mm Kgf y Ry=298.9 Kgf para la ndxinin condici6n de

carga y, M=37485 mm Kgf y Fly=44.1 Kgf pam la nlinima.

Ahom considemmos la barn t mnsvemal, la fig urn 3.10 iluotm b o

cagas a Ias cuaks est6 eumetida la misma; ~ b s e r u a ~ d o diclia

figiura se eetableco qile h barn estA sometida s f lexih y a tors ih

Fig ilra 3.10 Dhgmnm de cuerpo libre de h k r w transversal de la base de la estrilcturn.

LR figi~ra 9.11 prese~ita el plano donde ocurre flexih y loe

d ichoe g rkf icoe se deep re l d e q ue el mixinio esf i~eno f lector

y u= 6.9 MFa para n-~ininia c a r p

F i r 3. I I Diagr~mao de fuerza curtante y momento flector de ia bar^ transversal de la base.

Como ya se mencion6, la barra tnnsvemnl tambi6n oct6 oornetida

a torsi611 (la figilra 3.12 muestm h co1dici6n de carga y la ciwa I del momento tomor a lo largo del ciorpo); los torques 1116xir1~0s son

I

para inbxinla c a r p Tniax= 269010 nlln k g f y para minima c a r p

T m x = 39690 mm Kgf; dado que la oecci6n de la barn sc

recta~ig ular los eef uen+o cortantes m6ximos se determi an, 4 ..

mediante la exprgsron 2-5: i

I

2 2 1/12 1

[j = 16.9 + 3 (15.3) 1 = 27.4 hlPa (min. carga)

Can estos esf~~erzos dsterminnmos 10s ssfuenos de won-Miseo

rnedio y altorli~~ite y; aplicanda la ecuaci61-12-18 determir~tnmos el

fector de sequridad : .

El ~ i i a t~ r ia l de la ~ J R S Q para la unidad hidkulicn y dros

implemontoe ced ilna p i a ~ i ~ i i ~ de acero SAE 1010; oi diagmmn de

cuerpo libre de la base se muestm en la figurn 3.13

de la base de la unidad liidfiulica.

en diciia figuw se simplifica ia forliia de b pla~iclia suponie~do

que 6sta tielie la rnisrna secci6n rectangular a todo lo lergu de la

misma, la for~iia real de la pk l i c l~a se p w d e aprechr en el phi10

7; lac reacciones R8y y MSx-y son desconocidas, aplicetrldo lets

ecuacionee de estktica s i~s valores para qi6xi1iia c a r p y mininm p p p p p - p - p - - - - - - - - - - - - -

c a r ~ K i % i i W y = Q.4 kgf, M5r;y= 2Zl2.5 mm Kgf y My=47.2 Kgf

y M5x-y = 23892.5 mm Kg f reo pect iva niaite; bu 1s-10 I - I - I ~ I ~ ~ C

calci~lados son los ~iiAximos para las dos cond iciones d e carqa

resolvkndo eotn expresi6n tenemos fi~~dmente que c=3.5

Atidizamos en primer lvgnr el pisno x-y, la fig urn 3.15 lltstm 10s

diag mmas de fuerra cortante y nio~~iento f lector q i ~ e a c t h en '

ests pla~io, lo.=. rnonsentos rnfrxi~si+.=. se t ienen en el extrenw

z M l x-y

valorslo son:

39090 nim Kqf

, R l x -- I I

Ml x-y 75 I

r-

R&% [ C I

Figurn 3.15 kkqrarnas de faerza cortanto y momento flector d d nibstil en 91 plano x--y

Cansidomndo el mktil en el piano y-z ios osfuenoc quo ae tienen

en el punto 8 son loo 1n6ximoa, v6ase figura 3.16, para d icb punto

se empba h eciraci5n 1-2 para determinar k s esf ueaos niAxiolcn

en flexi6n:

M

Fig urn 3.16 Diaqmmas do fuona cortante y won-lent0 flector d ~ l rnk l i l en el piano y-z

Finaln-tente annlizamos k torsi611 sobre el 11-16stil, la fig urn 3. 17

muestra la ilnica cstrga dwmi t rada rwpecto a1 centroid+ qus

provocn tomi6n; el torque para h co11dici6n de ndxima c a r p sad

pot Ic, tanto T= 11370 mm Kgf y para la mininsa c a r p T=614 mm 1 Kgf ; con eotos valnres a plicanios iae ecuaciotsee 2-6 y 2-7 para

encont mr 10s niAxitii.;,s esf iterr03 c o r t a ~ ~ t e ~ sobre el l i ~ A ~ t it:

Analizando 10s esftlerzoo sobre el m6stil, l ~ s puntos n16s cilticos

son la base y el punto do apoyo de la ri~eda lateral (ciando las

lsorquillas oe encus~itran en el punto m6s alto); dado yile sobre

estos pi~ntos acti~an esfuerzos de flexi6n y torsibn, detemiinamos

mediante la expresibn 2-17 los esfuerzos de von-Mises

correspondientes a csda punto: ',

(niin. carga)

Obwmandc. eotos valores, vomos qile el pi~stcr don& se tienen 10s

mayores osf i~enos os ol pilnto de RPOYO do la riwdn lateral; por lo

tanto con eotm valoreo determinamos loo eofuerzoo de von-Migec.

altenmnte y medio utilizando las ecuaciones 2-27 y 2-28:

Con estos valor~s aplicnmos la expreqihi 2-18 y Isallansoe el factor \

d+ aeg widad :

Ch~ssultando kt Tabla V, la ni6xinia Jeforrnacitn que se producim

en el 116stil dshido n In flsxibn o x

2

712.8 k g f 202 nsm (21198 mm)

y111ax = ............................................... [ 3 2500(23E)E) - 202) + 9 2 4 3

1 2 207 1 0 Njni W X W . 7 11s rn (2300 n-m)

Tabh V hhniento, cortante y defiexih en ilna viga empotmda

y coi-I a p o y ~ siniple bajo c a r p i n t w i i i d a

I

El tipo de cilinclr~ i~tilizado oe de una pieza soldado y el montaje

del miamo es de! tipo clevis, v k e plano 2; en cuanto a la

conecsibn final del v6stago es soportada (guiada) y se puede

co~ssiderar que la carga eot6 pivoteada; con estas camcteristicas

consultarnos la tabla VI. y encontmmos q i ~ s el factor de osfi~sno

para eotas condicioneo de tmbajo eo igml a 1 , r.c,rresp~mdiente a1

caso 4.

Para determinar el d i6metro do1 v6stago req uerido, utiliza~nos el

grftfico de la f igim 3.18; las nsagniti~des pam poder entrar aI %

gr6f ico son kt f uena req uerida y la longiti~d bhsica. La f uena

rey ilsrida es 3424 Ibs., co~isidemndo la fr iccih en el cilindro y Iws

fuerzas de rczamisnt~ d d sistema (uease secciSn 3 . 3 ; la lonqitud

\$mica se determinn multiplicando la longiti~d del cilindro

IidrAi~lico p w 91 factor de eofileno, de esta ~-t~anem BL = 40" 2 =

80". Cbn eotoo datos ing resamos al g df ico y encontran-tos que 91

di6metro do1 v6stago rqilerido dsbe ser de 1 314 ". Lo qile

confor~iw a b tabla VII, 41 cilindrd apropiadu ea 1 . m de las series

pesadas con d imensio~ieo 2 112 " pam el d ihmetro interior y I 3'4 "

pam el diametro del ubotago.

1

Fig tlia 3.18 Cilindro de eii~ipls ofecto

Rig~d I gu~ded and supported

I supporlrd I Rlg~a but no' r~gitlly gu~ded

I I plvotcd.

Rear flange zd I lronl end

paoted and

rupuorlcd

) Rear clev~s p~volec and . or rear trunnion SupDorlPd I

I I Strength E10mple lector SF

nrm rum

mn -. -- - *.I*

YIU nnr

JUI4 - -, -.. - . 1mn

labla VII F'admetros de cilindros l~ i~: j~ i~ l icos de fabricacjbn

estadw.~nidetv>e 6

FORCE, F-POUNDS

Figiim 3.19 Gdf im para selecci01~ar.eldi6n-1etrc. y lnrqo del

pis th d e iun cilind ro Iiidri~ilico

B. Ho rq 11 i l las .

El diagrams do cuerpo libre de lac. l~orquilla.; oe mueetra en la

figurn 3.213, este diagranio eetablece ias fuerzac que acti~an sobre

ho horq uilles cuando se e~icuent ra a plena carcia y nrovi61dose ,

Isacia arriba con uslacidad constante.

I

Dada k sirnetria del conjunto se tiene que Rlx= R3x. Rly= R2y,

R3z= R4z y R3y= R4y; kc, fuerzns R l x , R3z y W h son conocidae, lae

f verzas R l y y R3y son lao f uerzas de rtxn miento q 1142 se y rod wen

sobre las ruedas, ccnsultando In tabh Vlll el coeficiente de fricci6n

Lag ruedas frontales (v4ase plano A1 1) est6n sometidas n fiienae

dl;, contacto coli el tiid.=;til, a t a s fiterras prcduciilan desgaeto de la

suprficie por faticia; por lo tanto, debenioc escoger el nmterial

capaz d e snpnrtar d icha cotid ici6n; con eota cotaiderttci4n

clespejando kl de la ecitacibn 2-10:

ccmultaridc~ 18 tabla IX. SQ elscusntm ~ C I Q 91 liierro colado grio

ASTM 35 time i r l s r l dureza Brinell agroxirnada a osts valor .

b. Rociamie~ito clel eje de la rwda frontal

LRS cargas qi18 soportar6 el roda~niento son lrts que d im en el

extremo derecho del eje mootmdc, en In figum 8.21; debido a la

presencia de momentoo, apart9 de las cargas mdialeo, ae pr~fiere

utilizar un rdalnisnto de bolas d e contact(:, a~sgi~lar. La mayor

cargn mdid y ue nctia oobre el rodamiento es Rlx=568.5 Kgf =

= 5.571 KN; con osta fl-rerza y considerando aconsejakle redizar

como minimo una revisiim el a h del equipo, se s~leccio~iad vn

rodeniiento con capacidad d e carga bBsica que p i ~ e d ~ soportar

las 9000 h d~ t m b a j ~ anud (en caso de que el ~qu ipo so

RLIUTENCU MSISTENCIA MODULO MODULO DE A M A LA OE CORE w m DE WREZA ESFUERZO A LA NUMEW E N S ~ N COMPMS~N A LA RUPTURA EUSncIDAD. Mpw RESlSTENCU BllW4EU F A W A *lM s, W s,. rn s.,. kpsi T W ~ N T ~ N s, llpz HI KI

! 20 22 83 26 9.6-14 3.9-5.6 10 156 I .OU 23 26 97 32 11.5-14.8 4.6-6.0 11.5 I74 I .OS 30 31 109 U) 13-16.4 5.2-6.6 I4 m' , 1.10 35 ' 36. 5 I21 48.5 14.5-17.2 5.8-6.9 16 211 1.15 40 42.5 ' 140 9 16-20 6.4-7.8 18.5 US I .25 SO 52.5 164 73 18.8-22.8 7.2-8.0 21.5 262 1.35 60 62.5 187.5 88.5 20.4-23.5 7.8-8.5 24.5 302 1 .XI

la napacidad ~ ( e mrga bksica

c. Eje ds la ruoda frontal.

Lao cargns a Ins q i i ~ SQ QI~CIIQI I~ sonietido el ~ j e se iluotnn en k

fig1.m 3.21 y, lao di~iienoioneo del ~ i i i s~ i io oe detallan mi el plano

149; dichas cargas prodi~cen flexi6n y t m i i n sobre el eje, el plano

sobre oi quo ~ ~ t l ~ l i la:, nlayoreo oafueme & flexi61i y 10s

diagnnias de fuerza cortant~ y moliiento flector resulta~ites se

ni~restmli en la fkqi~ra 3.22

Lo3 puntoo criticos del eji. son A,B y C; el-I el pmto A 10s

momentos a plena carga y con la m6quina descargada son

M=42069 nini Kqf y M=2271.8 mm' Kgf; con estos valore~i

pdenios determinar los niomentos d q f kxibn n ~ k h o s eniphnndo \

la +xpr(isi<.n 2-21

Figitra 3.22 Diaqnnias de fuena cortante y tiiom~nto f1ectc.r s&re el eje de IR r i led~ frontal.

Vtilizando la expresibn 2-1 7 deteriiiinamos loa esfueno.; de

von-Mlsos \

%endo el material osccgidu para el eje acerc, SAE 1020, se

detemiina la resistencia a la fatiga para estn pieza OUYO valor QF)

Ckjn estoo dAim pode~nos determiliar 10s esfuemoo atternante y

medio de uon-Mlsoo y empleando la expreciin 2-18 con iln factor

de seguridad de 1.5 determinanwe el dihnwtro del eje en el punto 1 A:

pcmto son M=34675.2 mn-I Kgf (ndx. carqa) y h k 1872.7 mni Kgf

(min. carp) ; con ef; t~o valnre:; se deter~iiinan lor: esfuerz~s

cnrgga) y = 10.3 MPe (min. carcgn). Lo.; esfuerzol cortantes son

T= 2.82 fdPa y T = 0.15 MPa para ndxima c a r p y ~i i in i~i ia

ca r:ja respect h a mente.

IJtiliza~sdo la expresi6n 2-17 doter~isina~sios log esfuanos de

von-Mlses para las dm cond iciones de carcya:

C h i ustos valoroo SG detorminan 10s ssfuenos altsmante y m~dio

de von-Mioes y emgleando la ecuaci6n 2-18 encontra~iios el factor ! d e seg t~ rid ad :

En el punto C los esfuerros son muy pequeiios y no son gavitantes

en el diseho del eje.

'. 9. Chaveta del eje 4s la rueda frontal.

Figura 3.23 Cargas ( I C ~ I J ~ I - I ~ O sobre b chaveta del eje de la rue& froiital

Ssy = 11.577 (2113 MPa) = 121.17 MPa

La falla por corte a tmuQs del Area ab originad iin ~ f f i ~ e n o

ccdnnte, mod iante b exgresi6n 2-1 5 detern~i~wn~os el factor d~

seguridad para que no ocurm h falla;

Table XI D h g s ~ m del factor d e co11centnrci611 d e osfueao tebrico.

. Fi~gi~ra 9.24 Dhgrama de citerpo libre del soporte de h rwda frontal.

~~$xinws son los mismos q ue act inn sobre el rodamknto d l o q w

p ~ r la prese~i~ia del alsjnmie~~to para el rodamiet-do, sn dicho

putito combinando lae oxpresionet 2-2 y 2-1 2 y utilizanclo el g rAf ico

kllc? IlIOS: ds la tabla XI, t:

El n-taterhl del soporto eo acerc) SAE 1020 y la resistencia a h

fatiga d e dicho elenserito (previo c61cdo) w Se = 127.2 MFa. C h i

la informaci0n antericr y determinandcs 10s esfi~erzos dtemante y

nied io med iante las expresiones 2-27 y 2-28 ~.rtilizamos la relacihi

2-18 para deterniinar el factor de seguridad

En el plano 8 oe indica la i~bicacibn y dimsnsio~ies de la barm;

d icha barra se encuentra sometids a lao cargas q ue oe mi~etitmn ,

en la f iqi~m 3.25, en los diaqmmas de filwza cortante y mumento

f lector q lue a c t i m en el pbno x-z (vQase f iq 1 . m 3.26) se fiprecia

q i ~ e los mon-lentos ni6ximos por f lexi61i se iocalizan en los puntoo B

ji C; en d iclic~s p i~~ i tos los valores de ~i.iomentc, s o ~ i M= 94371 mm

Kgf y h k 5D96.2 n m Kqf p a n la mhxinia carga y ~ii inina carga

respect ivamentcr ; COII estos 'c~alores el11 plea mos la expresih 2-2 y

lilm 3.2% Diagranias de fuem cortante y momento fl~ctor s d m la barra superior de las Iiorquillas en x-z

Siendo acero SAE 1020 el niaterial de h barm, r;e deter~.nilm 10s

esfuerzos cle yon-Mbee n~edio y alterlmt~te y con urn recistencia tt

\a fatiga igual 1:30.:3 MPa cmplean-tos h expresibn 2-18 para

determilwr el factor de seguridild:

GJ n Kl y em plea ndo la relaci61i 2-9 despe ja n~os la resistencia d Q

ccmtacto a la fatiga:

Finalmente 117~diante la sxpreoi6n 2-1 1 dster~~ii~wnioo In dilrezn

Bril~ell requerida para el material de la rueda:

comultando la t a l h IX se encuentra que el liierro colado gris

ASTM 50 tiene un HB de 262, siendo el material apropiado para h

rwda.

h fuena radial de diseiio ey uivalente es:

6

ND = 900G I1 (GO niinj1 Is) 18.4 RPM = 9.936; 10 rev

Fig urn 3.28 Dhqrnnian tie fuerza cortante y moniento flectcr del eje ds la ruda latspl, en sl plarsa x-z. .

La fig urrr 3.29 rnnecitm el diagmma del i-~~onwnto tomor a lo largo

ilel eje; en el punto A el torqi~e eo 1'2= 1247.4 m~iz Kgf y Y2= 184.1

n11n k ~ f pa" mhxima y 111ilh1r9 mrga respecti~a~iie~ite, con estos

vatores determinamos loc esf 1.1enos cortantea ~izciximos ci~yos

valores son 6.35 hlPa y 0.95 MPa.

t Figura 3.29 Diagram do torsor a lo hrgo del eje de h ruedo la terd.

ecffuerzos $e von-Miees; ios resultados son $= 2M.5 MPa y

IS'= 1 1 M R para Is mbxima y m i n i n ~ carga respect ivamente.

Siendo el nmterirrl escog ido ncero SAE lO5O tecnplado s 425oC

MI 1 x-r

Figun 3.30 Diaqmmas d e fi~erra cortante y momento flector

y E3 (!,base figam 3.30); en .A. 10.3 mo~iientm flexionantes pan

mnxima y minin-la ca rga son respect iva rnente Id= 23024.25 11-11ii Kgf

la fntiga es Se= 133.4, deteriiiinando los esfuenoe alterl-mte y

tiiedio tenemc.s qile p3r la expresi61-1 2-18 el factor d e seguridad en

27.9 MFa 31.5 MPa 1

En el pimto E3 loa monientos f lexionantes mkxinios son los mbmos

$

expresionss 2-2 y 2-1 2 y utilizando el gkfico de la tabla X

torsor~s son T=288G.B mm Kgf y Tz42G.1 mm Kgf

Siendr, el isa ate rial de la harm merr, SAE 1020 la ressistencia a la

fatiga pam la barra es SQ= 130.3 MPa; con este valor y

deter~ninalido loo eofuerzoa alternants y medio de von-Miws

utiliznnioo In ~ x p r ~ ~ i b l l 2-18 p a n hallar el factor d e oeqilridad:

En el pbno 8 SQ indica la i~bicacibn y dimencionec; de la hm, b s

niayores esf~.rerzos se prod men e i ~ el plano x-z el cual ae mue~tm

en h figurn 3.33 junto n suc correap~!ldientee diagmnas de fuerzs

cortante y m+mento flector; on diclsa figure se sprecia qile los

Fiq i~n 3.33 Diaq ramas d e f aerza cortant~ y moni~lrto f lector sdx-e la barra tmnsveml inferi~r de las Ii~rqili l l~s

n~omentos m6ximos por flexi6n se locelizan en loo pintos E3 y C, ell

dichoo pilntos los vabres de moniento son h k 122072.75 mm Kgf

y M= 1231 9.8 ~III-I Kgf para la mixima c a r p y mininia carp

respect iuamente, con (rstos ualores emplenmos la expresi6n 2-2 y

deteniiina moa 10s wf ~ . I ~ ( Z O S 1116xi11ioa ,

Los momentos que n t t i~an en el piano x-y (v6nse figum 3.34)

prod ucen towi6n el-I la barra, loc valorel de 10s mornentm toroorec

m6ximos son T=21673.1 nim Kgf y T=9794.95 mm Kgf psm

1116xinia carga y niininm carga respectkmente; con estos valores

e rnp lea IT^ la expreoi6 11 2-5 :

7 9 dl 44.%1ssns Kgf - ...................... I,,,, - [3+ 1.8(25)70)] (9.8Nf1 Kgf) =

..> L 3

713 (25) mi

esf u ~ m o do von-hlisec. wed io y alternante y, con uns reaidencia a

la fat iga ig iml 130.3 MFa +~iiplea~-~ios la cxpresi61-1 2-1 8 pam

determinar el factor de seg uridad:

Figura 3.34 Diagrarnn del tnmor a lo largo de la barra inferior de las Isorquillas.

1-11, ek rra vcs rt ica I .

17940.3mm Kgf

Figura 3.35 ' Diagmma de cuerpo libre d e la wrtkal de las Isorquillas.

de Is \:.arm transversal inferior, en QI plmo X-y \ \

Figc~ra 3.37 Dingr~madel tors or^ lo I ~ r g c d e la harm transversal inferior de las lioquillns

2993.25 mni Kg f

(min. cnrga)

..-I L 2

1

[I = 14.2 + 3 (0.6) ] = 4.3 MPa (min. carga)

El yrinclplo de op~mciSn del c i c t ~ m ~ de eI~vaci611 ae Isam en la

f wrza q ue proporciona un cilindro hid dulico a un par de piiwnee 1 (viase piano 3, de esta manera, al extenderne el pist611 del

cilindro lo5 piiwnes recogen un par de cadenao; laa cadenao &tin

engancliadas a iln soporte soldado sobre el cilindro por un lado y

por el otro a trr? pnr de soportes soldados a la barn tmnoveml

inferior de las Isorquillas consiguiindose la elevaci6n de lae

horquillau; a1 remqeme el piothn se prodt~ce el deeceiao.

plena carga 9s F-1870.8 Kgf; concultando la tabla MI, el factor de

awl uridad reccmwndadcs para cables cle acero en elevad~res de l x -

ser co~iic, minim.:, n = i ; pese a ser la cadma otro elemento

niec61iic0, i~tiliza~iioo diclw factor de segilridad para detomiinar h

resistencia mini~iia a la tsnsiin ~iscssa ria y esta blacer la cadem

adecuada; con este criterio tenemm que:

Ckwm~ltal~do la tabla XIII, In cadena de rodillm de ni~rnero ANSI 50

110s proporcimn un valor do Fu= 4880 I b, oeleccio~iando bata a

costa de disnii~iuir illi poco +I factor de segilridad; sin embargo,

este c6lculo sljlo nos serviri pam establecer 1111 limits en cianto a

b deter11ii1iaci6n del paso del co~ijunto pihbn-cadem; con h

eepecif icaciin ANSI y tonie~ido en cuenta q LIQ s vebcidndes

modemdas y dtao se considera bi~ena prictica war illm rileda

impulsom con por lo msnoa 17 diontos, co~~i~ l tanx>s la tabla XIV y

oeleccionamos la rwda dentada RS50 de 17 dientes t i p R 4

(doble); la seCccMn de ma rueda dentada p a s doble tor411 se

jmtifica por la ~iecesidad de alcanz~r dimensionec R&CLIB~EIS de1

soporte que uiie la cadena a lsls Iiorquillac pan recistir las fuerzas

%!re soprta. I

La sekcciSn final del tipo de cadelm, co~ iw ya oe niencio~d, se

orknta hacia otro t i p . La tabh XV recoge los datoe do un

fabricante de cadenas ctlndard an~ericano de placac. mi~ltiples, el

i~oo de eete t i p de cadem ee acor~sejable en equipos de

ekvac ih de niakrialeo y proporciona ualorw de resistencia a la

I ---- - . . - - - . - - -- - -- - - - ( .i~ldc$ dc vh1 2.2 1 iru~~tcs 3.5 I'iros dc 1ili11a l lnzln 500 A .O I(MM)-2(Mn) 7 .0 2tMM)-.l~MM) 6.0 hlQs dc 3000 3 . 0

I)c i7ajc 5 . 0 IJe arrastrc 6.0 I'ara g r i m y cabrlas 6.0 I'ara montacargat elklricos 7 . 0 Para elcvadores ma~iualcs 5 .O Para clcvadotcs privndos 7.5 I'ara volcndor 111n11t1al (1.5 I'ara clc~ntlc~rcc dc granos 7 .5

B-type single

BW-type single

Remarks:

--. - I".....,. ..C

B-type double

11 'has i m o s e d g r w v r i n hub lor chain clcarrnc Each grmvcddia is9 Iacth - 2lmm. IOIeelh - 2knm. 11 tcclh- 3Omm. t? l w l h - 37rnm

2) The colorrd part ohom zprocbrts wirh induclion hai+nrd l c r l h 31 Sprockew Mhcr lhnn the rbovr can he made 11pon reqtl-I

BW-type &type double

11 ' has recessed groove i n M lor chrin clerrma. Each q roavd dir. h 9 l c c t l ~ - h w n . 10 l c r l h - 32mm. 11 l n l h - 37mm. 12 m l h - 42mm ond 13 tceth - 47mm.

2) The colorcd par1 shnwr q u a k r t s wilh induction h r f h m d I m h 31 Sp~c.r.kcl$ nlher lhnn the r b m e can he made upon i * ~ s l

Estas cadenm (Leaf chains) son consfruirlas con placas unidm por p e r m rcm.xhmlos. Son usada en Auto-rlevrdores y mcanismos con contra peso o con invctsi6n tie mercha.

SERIES 'AL Son lm vriea liviann. Lns plsc:as lienen la mkma lama y d mismo espeeor q11r Ias plnc.mq da caderm ANSI slsdnrrl &I tnisma pnso y 10s pernos l h r n lamhiin el mismo rliimrlro.

AL- 444

AL-466

AL- 522

AL-644

AL-566

AL- 622

AL-644

AL- 666

AL.822

AL- 844

AL-866

AL- 1022

AL- 1044

AL- 1066

AL- 1222

AL- 1244

AL- 1266

AL- 1444

AL- 1466

AL- 1644

AL- 1 666

I 1 (;(r) 31 I F4.l 175 , R?!l 7I.N 7 , * ,.MI 1 . " I I D I? 20. 79, :::i

h l d a XV h d e n a h i b a k i estAdar americanas de phcao

rniiitipks series AL \

t raccibn mire altos q uu lao cadenas do rod illos normalizads 04g i ~ n \ ANSI. Siendo Qste tigo de cadena el preferislo pam h carretilla,

oeleccionamoc, la cadena Tsilba ki de nhnero AL-566, pueato q ue

tanto por el paw col-1-10 por el espaciamiento de torones tmbaja

con la rueda dentada oeleccionada proviamentu; ~dundrc, 6cta

cadena tiens una r~sistencia mininia a la t ~ c c i 6 n superior a sit

eql-~ivalente d e rodillos, Igrh~idose iln valor de Fi1=8400 Kgf, lo

q ~ I Q proporciot-la un factor de segilridad de:

Los planos 2 y E6 mi~estran estos elementos.

b. Rodamientos y soportes.

Lae cagac q i ~ e soportak r ~ d ~ ~ i i i e n t o soti kt8 q LIQ ac t im (I

amboa kdoc del p i h , es decir, doa fuerzas de tenoih aobre h t

cadena; consid~mndo q ue estas f uerzae son retd ides a1 rodamionto

se prefiere utilizar 111-1 rcdamiento de bolas. La mayor c a r p rcldial

que acti~a s o h el r~damiento es F k 7 4 1 . 2 Kgf=7.264 KN; con

eeta fuerza y considemldo aconsejable realizar coma nininw unn

revisiin a1 aho del equipo, se seleccio~-tad 1111 rodarnieldo con

capacidnil de carfqa b6sica cl ue pueda t,oportar hs 9000 11 de

tmbajo ~IIIIELI (en caw de q i ~ e el equipo se encuentre en o e ~ i c k

)as 24 11) I~aota q ite oe prevea in fa~la; d e esta nanem empknldo

Ins expresiones 2-44 y 2-45 tonernos: ,

'I I

a la vebcidad a~igi~ler del pii101-I (y por 10 tanto IR velocidad\do

diseiio del rodamiento) view dsda por:

d c d e N es el nl~mero de dientes de la rueda, p es el paso en

pulgsdns, 1-1 es la velocidad del pihbn en F;FM y v es la velocidad

lineal de salida de la cadena, de esta manen con v =2mE6s = = 15.14 picllnh:

el n h e r o total de revolircioneo

6

ND = 9000 h (60 1i1inl1 h) 17.1 RPh! = 9.234 10 rev

la capacidad de csrga Msica

l f i

CD=7.264KN(9.2:34) = 15.24KN

Ckmidom~~do que pam revoli~cio~~es infcrioree a 33 RPM h Gaga

q ae acti~a sobre 1.m rdan~iento p i l ~ d e ser considemdn est6ticaI la

capacidad de carga bk ica edit ica sq1.6 el p a 6 m d ro a biscnr.

Conoi~lta~do el catAlogo 2201 1S de rodamientos NTN, se

Tabla XVI G~eficientes d~ sequridad y cargas do rotum pam

soportef: de rodamientc, NTN

'&mo oe p i t ~ d ~ obcemr 011 el pla~io 2, loci rodsmientoc van

mcintadm ~ok:~re aoporteo; consc~ltando el ~isisnio cattilogo oI

soporte adccuado pam aloiar el rodnmiento tanto por dini~~vsionss

co1-110 por resistencia es el NTN SN209, lae dimemiones de este

coporte se pileden obeewar en loo phnos EE9 y la tabla XVI; en

cuanto a la reoistencia del ooporte, cotwultando el gmfico a) de Is(

tabla XVI, se dstertni~ia que la carga d~ rotirm para w t e soports es

Fa=55000 N, pgr lo tanto el factor de segi~ridad pam el soporte

€4:

c . Eje d ~ l FuiFutema d4 elovaciin.

Las cargas a lao B UP oe aicuentra somet iclo el eje ce ili~stmn en la

fig urn 3.38 y lae dirne~~oio~leo del mime oe detrrllan en el p b ~ i o

E l I , diclias cargas producen flexi6n sobre el mismo; obsonrando '1 ..-- -.

Ios d iag m~iias de f ~ te~~a$ortante y ~i~on ie~ i to f lector resi~ l ts~i te~ q i ~ e

tambib se mi~estrcrn el, la figurn 3.38, la m i a critica del eje ee s (

todo k largo del miomt s ntre los puntw A y B ; en el reoalto con

entalle ~ i r c i ~ ~ i f ~ r e ~ i c i d I. s 111~11ie1itos FI plena carga y con In

!?i&q h a deccargada con M= 568B7.1 mm Kgf y hl= 971 6.6 mm

Kgf , con estos ua kres pclemoc deter\iiinar los momentoe de 4

f lexi6n ni6xirnc.c; sum bi~iatvdo las expreeionec 2-2 y 2- 12:

Fig urn 3.38 Diagsn-la6 cle fuena cortsnte y momonto flector sobre cl eje del sisten-la de elevaci6n.

[I = ....................... ($.RN/IKgf) 1.24= 13.2 MPa ( n i h ca rp )

Sieisdo el nsaterial escogMo para +I eje acsro SAE 1020, se

determina la resists~icia a la fatiga pam esta pieza c i~yo valor es

Se= 146 MPa; determinando 10s esfuenos alternante y medio y

utilizando la expresi61i 2-18 esta blecemos el factor de seg uridad:

d. Soporto pnm porno tensor.

Lac; dimenoionos del soporte se muestmn en el pkrno E2, b fig ura

51 .'-I .I.d muectra una vista oilperior del ooporte, h s cargao a h s que

estA sometido y los d iagramas de fuerra cortante y ~iiomento

flector res~dtantes; &senando loo diagnmas oe aprecia que en el

punto A so prod ucen 10s mayores esf uenos adenitis de exiatir

co~icent rac ih del eef iem por It preoeiicia de 1111 ~g vjero, en

dicho punto 10s ni~~i ientoe parn ndxinia y niinin~a carqa son

M= 140242.45 mm Kqf y M=23953.9 mm Kgf, con estos valores

empkacioc; la expresibn 2-2 para detgrlni~a r lor; eef uerzoci ndxi~iios

por f lexi6n:

Figl-~ra 3.39 Diaqransas de f w n a cortalits y mornento flector wbre la base del perno tel-tsor.

= 39.4 MF'a (mdx. carp)

= 6.7 MPa (mi 11. ca rg a)

Dado que existo un &ado combinado de eef ierros, niediante la

expreaibn 2- 17 deterniina niw 10s esf uerzw de von-Miws:

2 2 112 1 0 = 128.2 + 3 (6.7) ] = 30.5 MPa (min. cargta)

Chlculands los esf irorzos alternants y ~nodio de vsn-Miser;, slondo

el material acero SAE 1020 con resistencia a la fatiga Se= 133.6

MPa, iltilizalnoa la expresibn 2-18 pen detemiilwr el factor de

segilridad del diseho:

'! Las di~~-~emioneo del acopk se n~i~eetmn en el piano E4, las fueans

alojn el pncador de la cadena lebido a la cn11centmci6n del

Sieldo el niaterbl pam el acople acero SAE 1020 b reak;tel~h a la

I fatign es Se= 164.4 MPa, filid~iiente utiliza~ido b e x p r e ~ h 2-18

detorminan~w el fsctur do seg tlridad:

I

El montaje del perlw se rnuestra en el detalle 2 d ~ l piano 2, las

fi~erzas qile actban sobre 4 perno son la f i t em de tensi6n de la

cadena -y la reaccih-I del sopork sobre el penso; d iclias f u e m o

prouocan tsnsi4n sobs 41 ~i i is~i io, I ~ s ZOII~S tit icas clel per110 son

la rosca y la zonc? deskaotada a 11) mni para el m~wimie~ito del

perno niediante una Ilaus, v k e plano E:3; considorando que

tonem~s llli perno de 1MW, utilizamos la tabla XVII para determi~~ar

el co~ficisnte C do las risqidicos do la un ih , ~ J Q alli q 114 para 2

ele~~icr~ito:: de aqarre C;=I).lG8, el krea de tensi611 se la lialla

en la tabla XVIII; con sste valor utilizamos Ins expresioneo 2-29 y

2-30 pa ra cletermilia r 10s eof uerzos a lter~ia rite y ~ssed iu:

Chnsiderwido i-lli perno de acero SAE 5; co~iodtansos la tabla XIX

para Iiallar la r~sistencia illtima a la t~cci611, oste valor es 120 Kpsi

= 828.55 MF'n; kt resistel-ckt a la fdiga serh mediante b expresi6n

2-19 igial a:

=-- -.--------- I?IGIDECES, Mlblin . .-- -- - -. -

A A ? I l l ? l kt# k,,, C i - c

Tabla XVIII Cnractailsticao de roacaa n?@ricas de paso fino y de

(ndx. carget)

(min. cargrc)

Las dimensisnes del sqxxte se muestmn en el plano El , lac

cargas a la q i ~ e ostak so~-wtido el soporte al igilal que loo

d iag ramas de f ilerra cortanto y mon~e~itcs f lector q t ~ e se prod wen

se 111uestrrtn en la figurn 3.41, el punto m6s critico es el A.

En este p!~~-dn 10s i110111entw; so11 M= 34533.1 nlm Kqf y M= 5899.2

wrn Kgf para maxima y minima cnrga, con ostos valoreo utilizanw3

la expresibn 2-2 paw deter~siinar lot, esft~erros m6ximos por flexan:

INTERVALO LIMI~E ~JLTIMA DE ~LUENCIA I GRAD0 DE TAMANOS. M I N I ~ ~ A MINIMA MINIIVIA 1

SAC INCLUSIVF A I A IENSI~N A LA IENSI~N A LA TENSION k NOrn. In kpsl kpsi kpsl -- -5- - - - .. - - - --- ------

MAIERIAL ( M A K A DE CA6EZA

I ' 1-11 3J fd 1 36 Acero de mediatio o baJo csrbono

I

57 Acero de mediano o 36 baJo dtbdno

I (I) Aceto de mediano cvbono, eslitado en rrio - 3 . 8' , - I

5 1- I R 5 120 92 Aeeta de mrdlsno crtbona, 11- 11 74 105 R 1 templsdo y revenido (t y R) 4

Ti3 bla XIX Especif icacioner. SAE para pernos de acero

.. -- - - -- ----- - - -- GRAD0 GRAD0 ROSCA POR ROSCA ENTALLE

SAE M~TRICO LAMINADO CORTADA

0 n 2 3.6 n 5.8 2.2 , , 2.8 2.1 4 a R 6.6 B 10.9 3.0 3.8 2.3

_ - - - - a

Tabla XX Factores de rediccibn dyIa teaistencia a la fatiga

para I;. lss(;. hi*; r<,,scad 0s

El material oeleccic~~iado Pam el aoporte es acero SAE 1050

templado a 425 C y enfriado en agia, h resistencia n in fstiga es

Se=358.8 fvlPa y la resistencia i~ltinwl a b tmccbn es Silt= 1090

MPa, calculando los esf uorros n i ~ d 10 y alter~iante 111 II~ZRIIWG h

expresi6n 2-18 para detemiinar el factor de seguridad: ,

Las cargas a h e q1.w se encuentm' sometido el pasador y loo

dinqmmas de f uem cortante y monqnto fkctor q i ~ e se prod ucen

pnr efecto de Pstas, se ~iiuectran en h figus 3.42, el punto de

Fiqum 3.42 Dingmn-m de faena cortante y momento flector s d m +I pasador de la bass dsl ci1i1-d ro.

El material del pasador ess acero SAE 1020 y la r~sistencia k\

fatiga para el ~isisnw eo Se= 154.9 MF'a; con estoo valores y

calculando los esf i~erzos lned io y alerlsa ~ste I-rt ilizan~os la expresibn

2-18 Pam detc.rmi~sar el factor de wgt- rida ad:

Laa dinwneioner, de h e orejas se muetitmn en QI phno 2, h t a s

soportan cargae de compreeibn tal conso 34 ili~stm en la figi1t-a

3.43; 41 punto m6s critico estA en el agujero p a s 41 pasador, 10s

esf ~l~?rzos para m6ximn y minima carqa se deternsinan combilsnndo

lar: expreeio~wr; de ccmpreeibn simple y la expresi6n 2-12:

Siendo QI material de la oreja acero SAE 1020 con So= 136.4 MPa

y calcuhndo los esf u e m s alternente y nsed io i~tilizan-mo la $ expresi6n 2-18 para determinar el factor de seguridad:

3.2 D I S E ~ ~ O DE UNIONES SOLDADAS.

Es necesario ind ica r q ue la i~icbg nita n encontmr en todos loo

CRWO R rwoher, ssrti la altura de la garganta; dicha altum 0 ~ 1 - 6

expresada finalmente en n m . y en las ecuacio~ies a i~tilizar en I , . , ,

&a s e c c r ~ ~ ~ so onirt lm el 1k1c.o de mag nitudeo dado q 1.1e se

utilirat-611 los fwctorec: de co~iversiim adecuados.

La pri~iiera imi61-I c o r ~ s i d e ~ ~ d a PS elit re 1.0 baras long itnd inal y

transversal de la bass, v k e figurn 3.44; loci veloree de M y Ry

pan 1116xilna y niini~iia carga son:

Figum 3.44 UnMn entre la barm b~-tgitudinaI y t r a ~ i s ~ r ~ a l de IH base del equipo. '.

10s eofuerzoe debido nl cortante son por h expresi6n 2-39:

Figlira 3.45 Elon-iento difw+ncial del cord6n de la junta d e la base.

mininia carga

minima carga

La resictencia a la fatiqa pam la coldadurn se ve sfectadn por el

coeficiente de redncci6n d e la reei~tel~cia n b fatiga Kf, de

nciurdo R in tabla iXX para juntas de filetes pamklos en el

extrenio 111=2.?, e~sta~ices Cali Sut=427 MFa para ~ I I S electrode

Tnbh XXI Factores do reduccihn do la resintencia a la fatiga

RESIS t E NCIA RESISTENCIA ULTIMA DE FLUENCIA ELoNGAcI~N kpsl (MPn) kpsl (Wa) -- --

62 (427) SO (345) 17-25 , j: 70 (412) 57 (393) 22 ,i 80 (55 1 ) 67 (462) 19 90 (620) 77 (53 1)

'? 14-17

I tn (689) 87 (600) 13-16 120 (127) 107 (737) 14

*Slrtema dc dc~lgnaclhtt numtricd dc lo* c lcctrdo~ sefih el c6dl~o de apcclfltlelotit8 dc Ir Amttlcrti WtMln& S&ty (AWS). Sc utilltl : itn prelijo llterrl E con dn ~r l tpo de cnrtro o clnco dl~ltos, lm do4 o Ire) prlMtrdJ lndlcttl la t e r l r t i ~ l r rprmlmdr d Id t d 6 n . kI BltlrWd btdlcr varbcctn en la rtcnlca dt wldadurr, conto la ~ctrtltnte tlktrlca a t ~ t . El f8enOltlnlb # l l Y k p a t W & la JuMr t m o . pot e)mb plo, en plrno horlzontrl, vcrtknl o robw cabetr. El con)unto completo dc apcclkaclona pucde oblenetse r d k l t l n d d ~ r Ir A M , 3

T&h XXll F'r.jpiedades minimas 6 la te~oi im del llletal eokla~ite

pam soldadtrrst a1 arm

LJna vez detemiinado los esfirenos de von-Mises para 1ii6xima y

minima c a r p calculamos las componentes alternante y media, y

mecliante la expresihi 2-18 con un factor d e seqtrridad dc 1.5

determinarnos la altom de la garganta:

La solciadurn entre el n iht i l y la barm tmnaversal se muestra en In

figura 3.46; las cagne que actilan sobre la junta se muestran en la

f igi~m 3.47, de eetac; cargas el momento fvllx-y y la carga R6y

provocan los niayores ocf uerzos

Figuw 3.46 Ca:::d6n entre el mhstil y la base del equipo.

Mlx-y prowca llex,..i61i sobre h junta, pam de tc r t i i i ~~ r 10s eefuerzos

de bidos a f Iexibn i ~ t ilizsmos In expresiQn 2-43

La f i g m 3.48 mwotra ei elemento diferenciai dc la ockkdura

som~tido a los esfil~noa caicillados. Existiendo ilnn combi11aci6n

de cargas delssmw utilizar la expresibn 2-16 para deterniilsar 15s

asf uerzos princ ipales:

minima ca rqa I

6.1 3/11 L 3 2 1Q

Dada la combinaci6n de esf uerzos biaxiales es posible deterniinar

el esfuenc de vnn-Misec utilizando la expresibn 2-16:

La resistencia a k fatifla p a n la soldadurn ae ve afectada p r el I ,

coeficie~ito d+ recjucs~on de la resie.te~-cia s la fstiga Kf, de

fici~erdo a b tabla IXX para ji~litas .Je filetes pamlelcr, en el

extre~iio Kf=2.7, e~i to~ices con Sut=427 MPa pnm 1111 electrode

FOXX s e g h la tabla X X , la resistencia a la fatiga ss:

c. Soporte de la rwda frontal.

La junta entre el soporte de la ri~eda frontal y la barra tmnwersal

superior de Im Iiorq d n r ; se nwestra en la figura 3.49; las cargns

ilustntdas en la figurn con lAs quo producen mayor e s f u ~ n o en h

junta y prodaccn flexihi y tomi611 sobre In misma;

Figum 3.49 Cargas sobre la junta entre el soporte d~ la rrledn frontal y h bnrra tm~iwersd superior.

en el c a w d4 la f lexihi, lcs esf uerzos nikxirnoa so bre la julita se

&terminan i~tilizando la expresi6n 2-43:

Pam deterrsiiiar los esfuenos &bMos a la torsi511 sobre la junta

Dada la con-binacibn d e esffuerzm por torsihi y fkxexi6n es pmible

determinar el esfuerzo de uon-Mises utilizando IR expreci6112-16:

L.a resistencia a la fstiqa pan la soldadurn se we sfecttlda por el

cooficiente dc. redtt(xi611 de la resistencia a la fatign Kf, de

acwrdo n la tabla IXX para juntas de filetes pamlelo~ en el

d. Soportes ds la rue& lateral.

b

Lac. juntas para be c-cyorte.; de la riieda lateral se muestmn en la

figurrr 3.50; prii-twrc, aiializarsnios el soport+ soldado R IR barm

tra~aversal inferkr d e h s hnrquilbs, esta iinibn est6 identificada

por la Ietm P..

Figura 3.50 .Jl.intas entre 10s soy>ortes de la rtieda lateral y la barm tmnovemal inferior.

En dicha uisi6n tencmos carcgas dc flexihn y tomih, en el cam de

h flexi6n utilizanws In expresih 2-43 para doter i~~ imr ins osfiierzos

i ~ d x i m m gor f lexibn:

.-. -b

I

7548.8 35 9.8 (1 10)

[T = T = .................................. ---- = 64.911h (win. carga)

Fara deterisiimr los esfuema debidos a la t cmi fh i sobre la junta

ut iliznmos la exprcsibn 2-42:

La resistencia a la fatiqa para la soldad urn ss VQ afectada por el

coeficiente de red~rcciiln de la resistencia a la fatiga Kf, de

a c i ~ ~ r d o a la tabla l X X Pam juntas de filetes pnmlelos on el

extreme Kf=2.7, +nts~iceo co~ i Sut=427 MPa pam iln electrode,

6OXX segiln 1st tabla XX, la resistencia a la fatiqa es:

La sequnda uni6n a considetar es la 641 punto &, itre re el soporto

del eje de la rue& latoml y el sopvrte anterior, v k e figum 3.50,

las cargac que soporta In uni6n son 4e flexi6n y cortante; en el

case de la f l~xi611 la ~ctlfici6n 2-43 nos permite determinar loo

esf us nos rss6xini:::~s:

so IIIQ t id0 a los @sf ire nos calcillados. Exist ie 11do clna combinaci6n

de cargas dekemor: i~tilizar la expreoidn 2-1 pam dctern~inar los

csf ilcrzos pr in.- i pa les:

Fig a n 3.51 Elemento diferencial del cor44n d e la junta elstre 91 ooporte y la barra inferior.

minima cwga

La resistencia a la fatiga pare la aoidadua se ve afectsds por el

coeficiente de reduccMn de la resistencis n h fstigs Kf, d e

acuerdo a la tabla IXX pan ji~ntas de filetes psmlelos en el

ertrenw Kf=2.7, entonces con Sut=427 MPa pas 1-111 electrc& I .I.... L l l ~ . ~ segh la tabla XX, ia resistencia a la fatiga ea: 1 -

Una vez determinado los esf 1-lenoe de von- hkes pam lndxima y

minima carga calc~~lamos laa componentes nlternante y media, y

IT& iante la expreoi61-I 2-1 8 ci,n 111s factor de ssg ilridad de 2

Las ilniones entr~ los ~lementos de la3 horyuillas se mi-testmn on la

fig urn 3.52; el pmto .A represents la junta a filetos entre la harm

transversal superior y la barn vertical, kls cargas qile actitan oobre

diclia uni6n se representan en la figura 3.53

Figura 3.59 h g a s ~ o b r e kt junta sntre la barn tmnsumai superior y h barm vertical.

Lws cargas ilustmdas prowocan flexi6n y torsi6n sobre la junta;

c : ~ : ~ ~ i i r a i o en primer lugar h flexibn, utilizainoo la expresi6i1

2-43 p a n dete r~i~ina r los esf uerzos nibximos:

Pam deter~~ii~iar los esfi~erzos ciebicloe a la torsi611 sobre kt junta

minima carga

1 64

I I 1

6 N

La reei&wia e la fntign para la soldadlira se ve afectada kor el I ,

c o ~ f i c i ~ n t ~ d~ rcidl-lcc~on d~ la resistencia a la faticla Kf, ds

acuerdo a la tabla IXX para juntas de filetes paml~los en el

extremo Kf=2.7, entoncss con Sl.1t=427 hWa para un ~lectrcdo

60SX segi~n la taMa XX, IR rdctencia a la fatiga es:

Cha ver deter~iiiriado los esf uerzw de von-blises para mbxinia y

minima carga calci~larnos las cmiponenteo alternante y media, y

rnediante la expresi6n 2-18 con an factor de segl- rida ad d~ 2

detormi~iamos la altum de la gargal-tta:

Fig~tra 3.54 Cargas sobre la junta el-~tre la harm inferior

(win. carp)

Dada b combinaciOn de esfwazoa por tomiim y f lex ih es pooible

d~terminar el esfuono do von-Mises utilizando la expreoibn 2- :

La junta C, c0mo ss mueotm QII la f i g m 3.55, ooporta cargas ds

corte y flexibn; en el caoo de flexi611 utilizamoa In expreaibn 2-43

pa ra deternhar 10s esf CIQROS rndxirnos:

F i y r ~ 3.55 C m g a o ~ ~ b r e la jl.mta entre IR 1xwr.a vertical y. la uila.

bs esfuerrot. dobiclo nl codante son por h expresih 2-33:

La resistencia s in fatiga para la coldadurn se ve afectada par el

cod iciente de red trcci6u d e la resistencia a la fatiga Kf , de

acuerdo a h tabla XXI para juntas de filetee psrakloc; en el

b extrenio Kf=2.7, elitolicea con Silt= 427 MFa para un electr&o

6 O X X seqhn la tabla SXll, la resictelscia a la fatiga es:

CJna VQZ detsrninado los esfi~erroo de von-hlisss para mkxima y

minima c a r p calcl.~lamos las componentes alternante y media, y

mediante la or.prooi6n 2-18 con iln factor de oegilridad de 2

c l e t e r ~ i i i n a ~ i i la alti~ra de la garganta:

La figilra 8.57 mi~sstra la jilnta entre el eoporta de la cedena y la

barn tnnsversal inferior de las horqi~illas, .y las cargas que actiwn

sobre la I I I~SI~.

Fig ura 3.57 JI-11-1ta entre el soporte de h cadella y IR barm tn~~werr ;a l inferior.

Lac. cargaa mostradac prwocan flexijn y corte sobre h junta, en el

cam de la flexi61-1 utiliza~iios: la ecuaci61-1 2-43 para slscolstrar 10s

6

los esf irerros debido al cortante son por la expreskn 2-39:

63.3 9.8

1 = . . - . - . - - - . - - - . . - - . - - - - - - - - - - - = 10.2.111 (min. carp )

Fig irra 3.5% Elsii~+~ito d iferericial de la junta elstre el soporte de la cadena y la l::larra inferkr.

I

lor: eofuerros principles:

Ls resistencia E\ la fatiqa parn la soldadurn se !re afectada p r el

coeficionte .j, reduccih do la resistencia a la fatign Kf, de

acuerdo R la tabla XXI para juntas de filetes paralelos en el

extremo l i f = 2.7, entonc~s con Sut = 427 h!Pa parn un slectr~do

6OXX segi~n la tabla XXII, la resistencia a la fatiga es:

cilindro liidra~.tlicc~ y la Base inferior se 1n1.1estran en la f iyra 3.59;

ssf uonos q i~e se prod ucsn u~i~ploa nws In wxaciin ds compresi6n

simple

Estos ecf irerzos se liillest ran act ualsdo s&re ~ 1 1 s elenierito

diferencial el; la fig urn 3.60; yam cleter~iiinar 10s esfilerros

principles empleamos la expresi6n 2-1 :

Figilra 3.60 Ekmento diferwcial del cord4n de la junta oritre la oreja y la base inferior de1 i:iIiiidro.

-

Dada la combi11acl6n d~ esfwrzos bi~xides es posible deterrnil1ar

el esf wrzo d c won-Mioeo ut ilizando la expresiin 2-1 6:

La resistencia a la fatiqs Ram In soldadi~ra se ve afectada por el

coef iciente d e red ucci61-1 de la resistel-cia a la fat iga Kf , de

ac11d0 a la tal:rla XXI para juntas de filetos panklos en el

ext remo Kf = 2.7, entonces con Sirt = 427 MFa yam un elect rode

G;MX segi~n la tabla XXII, la r~sistencia a la fatign es:

h a vez d e t e r m i d o h s esf uerzos de von-filises para rn&r.ima y

minima ca rga calcillanios las colnponelites a lter~ialite y nied ia, y

111ed iante la expresi6n 2- 18 con 1111 factor de e ; q i~ridad d e 2

determinamoo la a l t~~ra Je la garganta:

178

I I

b 3.3 DISENO DEL CIRCUIT0 OLEOHIDRAULICO. P I

I ,

La fancwn de :-.l.lstentaci&n d e la r:arqa en las carr4illa.s

ekiradoms, generalrnente es d~sarrdlada por la fu~rza que

prqxmiona ui-r cililsd r+ Isid r6ulic0, el nsoclelo escog ido no es h

excepcihn a estn obs~rdac i~n ; de esta III~I~Q~FI 91 t mbajo R - deoarrdhr co~v:istiri en disehar iln circuito de tal manera qile la

energia hiddulica sea entregada al cilindro para que este realize

la carga y deccar<qle de rmteriales de la fwma 11-18.; seg urst y

eficiente.

El circuito mostwdo sn 91 plano 5 es capaz de responder a dichas

exiqenciac. nalizando la linea de alta presibn, nl comienzo de la

~i-riama se encuentm la bcp~iiba y el reservorio de aceite; en cuanto

a la bomka la adecci6n de la nsisnia se d iscuto en la aecci6n 4.2,

er.panoih y ue acegta 109 camk&x de uolumen &I fluid.;.; otras

fimciones seci~ndarias son la elimi1iaci6n dsl air^ disi~elto en sl

siatenw, permitir In sedimentacibn de lot; contaminantea y la

dinipaci61-1 de calor del fli~ido. El diseiio de bs ciepbsitoc, rams

ueces estk ~iornializado, inclusive la.; d i~nensiones voli11ii6t rims se

toman arbitmriamente. Las recomondaciones de la JIC (Joint

Industry Gmference) swlen tener amplia aceptacihn en el c a w d~

depisitos abiertos pam las aplicaciones indistrialw, en nueatrt,

circilito preferin-tm i~tilizar un dep6sito cerrado (utase figuw 3.61)

co~isidamndo la ~iecesidad de montar la Imnha encinia del mismo

par diormr eapacio.

Finalmente, 4 f l ~ i do a presibn alta l l o ~ a a1 cilindrcl. For lo cpneml

10s cilindros se dividon en cilindrces de ailssple sfecto y d~ doble

efecto. Si el cili~idr(:) +G d+ siniple efecto el niovi~nk~ito ds retorno

pusde sw p w grav~dad, gor un mudk interno o por ilna fi~erza .

exterior. El cilindro II-IAS apropiado para el aiste~sa es ~III cililsdro de

simple efecto ccm retorno por qnvedad. La fig urn 3.62 rnuestra iln

cilindro de simple efecto del t i p de una sola pieza soldado, Qste I I

.c:llrndrt, es stpropiado pan tmbajar en rnaquinaria m6vil y por su

fal?ricaci6n Q:I: e! m k econ6mics deI mercado. Teniends en cwnta 4 , &a idtima asweraclon se seleccionn fi~salrnente este tip0 de

c:: i I i 1-1f:j rc). I

i En el retorno del fluido, 6stc paoa nuevamcnte por la u(rlvuk

retorno el fluido pssa ~i i~eva~i ie~i te por la rr6lvula direcci~nal y en %?I

camino sI reserlmrio pasa gor 1111 fiftro, la seleccibn &I filtro ae

disci~te ell la secci6n 4.3; en la zona do filtraje se diopone un

bay-pass para el caso de falta nsomenta~iea dcl filtro por recanibic:?.

Lhia wez estak4ecido el circi~ito, debell-19s rmlizar el snhlicis

hid rki~lico del 11-~ionio. La tabla XXl l 1 muest ra las long it ides.

ayroximadas de los diferentes tramos del circuito mostmdos en la

fiqum 3.M. El primer ~spocto a mncidemr en el an8lisis es la

selecsiin de 19% parA~ii&x del cilind ro. Co~iio ys se estableciii on

la secciSn 3.1 (punt#:! 4.) la fuerza y ue &he soportar 41 piat611 4s

el c i l indr~, debemos considetar las p4rdidas por fricci6n q u ~ ss

ori?:linan dobido a1 rc*zarniento interno; si se tienen en.rpaquetad~.~wr,

el-I buen eatado y .=.on lubricaci6n adecuada SQ p i d e considernr

un aunielsto deI 5% d e la fuerza requerida, ds ssta manera la

f 11Qn8 I-l,-..~-:..-+. ,...e..,aria ~s 3424 Il:ls., csissirlta~ido la tabla VII iln cili~sdro

I de 2 112" i:je di;ir-~,+tr#~ do1 4mklolc:, y 1 3j4" de di6motro del piattqs a

111130 psi!:! es c a p z de respl-lder a la.=. exklencista d inArnicac; y de

r~sic;t~l icia.

Grado ISO T - 4 6 'I' - 6 8

Densidad K G / L V l ' a 15 O C '1'-0.875 '1'-88 I

Yto. 1 I 1 : 1 : c i 0 C O C 1 7 0 180 0

Y t o . B s c u b r i n ~ i e t l t o C - 4 0 - 4 0 0

Viscosidad cST a 4 0 C 4 6 6 8 -

a 100 C 9 . 1 3 1 2 . 4 8

I n d i c e d e Viscosidad 185 185 -- a

b U~ia nez c4efirtid.c. el aceite debenjoo determinar laa p&rViJao a lo

El; k linea de alta presibn, en la carrea de extansi4n1 b velocid~d

dsl fluido debe scr menor o igud a 4.5 m/s; siendo consciciio QI

cau&l por continuidad detcmiinamoii el minima di6nretru

tiid riiulico rGq i~erido:

ssta medida last6 nibs pr6xima a 1M" Qn wridncfos ingl~sns, siendo

&a illtima ~sredida el ~~rinimo di6metro regucrido; como oe

eeta blece posteriorlr~ente en la secci41-I 4.3, For colrsideraci{snes de

rsaistelicia y nor~sializacidn f i~salns~nte oe e w q e ilna t 11 be ria GNI

un diimetrc, interior superior, ig i~al a 0.464" (1. I 8 c~n) .

Tabla XXV F'4rrlidas cn ak~unoa compo~~e~~tes

,! to

* = c' z w 0 t l W 0 U

t 0.5 9 0.3

0.a

0.t loo 200300 wa low 2000XKX)5oa 10

REYNOLDS NUMBER

Figm 8.65 Factor ds p~rdidno para v6lvi1lac ~olsctomo

Figurn 3.66 Factor de phrdidao en carnbios ds secci6n

CAPITULO IV

SELECCION DEL EQLllYO COMPLEMENTARIO.

(4.1 FUENTE DE ENERGIA. 1

, I G?m(? se nwrierolse~ en ICP; pi5 rra for; precedentes, el motor

compound r e c i k la onerqia para sir funcionamior-ltoii~~ariiie-I d e irna Lxtoria I t eI&cIricfi. La WIBCCIOI~ !:1e la bateria depel-id@ prilisipln-tente deI

vdtaje y el nirnsero d e amperios-liora (A-hr) qire QS c a p de

pr<>r.,or(:i~~-~~~ r. El troltaje r q tleri(:l(> esti5 relac.iulla(:k d irecta mwte

CGI-I (as c n ~ c t e r i ~ t i ~ ~ s de vekcidnd ds la carretilln y el nirmoro de

a ni perios- l-~ora eot6 rel.lacionado HI period o d e icii, soh re 9 1 C: 1181

I;? carretilla va a opemr. LA capacidad efectiva cle opernci6n d e

wia bateria es qener;3ltlmerite medida respecto al estado de

descarga d4 Ia I-I-I~SI-na, e c t a d ~ en el ciral el nh-~ero de

ansperios-liora no &be ser inferior al 20% de la c~lpacidad de la

bateria. Esta illtima mrdida es adoptndn yn y !.re no r s

rec~mendak~lc. ql-re la3 bateiras (>peren d~l::.ajo 4c.l 80% r:le su 11iwl

en descargn. Debajo tle este punto pireder-~ ocurrir claiioe serios on

el circuito al c u d ali~iieiitan.

Ck:.n~..idemnd(::~ tcl~:jas &as rec0~-1jend;3(:ior~e~:, ca ICIII~I~IOS el n(~r~-Ier~>

de amperios Iwra rqueridos; el motor sumpc,irnd seloccionado eo

de 1 HP (0.74G kw') y 24 V, fijarsdo el tiampo de opemci6n en 8

lisras de serdci::, crtlntinircI, tsriomo:,s:

4.2 BOMBA tlII)RAtJLICA.

clecir, para una cierta nplicaci6n pilodon swvir varim t i p s d e

XSVI) o en las preferencias particulares cmndo dos o m6s t i p s

resultan eqdikmdos on cuanto a precio y rendin~iento general y,

adem6s qice cumpb con el tanri io requerido. En general se

a. presi4n de trabajo

b. capacidad (caudal y potencia)

c. rendiciiientc~

d. control

@. p*'o

f . velocidad

g. fluid?:,

h, rieldo ,

I. prwco

j. mantenimiento I , k . rqxrestw y sent ~ccos

por ~notoric co~-11poi11i4, cuya velociclad sin c a r p e.; del 50 a1

Avhr i th y 44i~1t1:ts ~1111il:1rl~ clr :tlt:~ ~tri.nkin y cwiclii.ltwics clc. crrvlck~ cl11r:ls

Iltigrn~iejcs Palclas I~;~igranajcs P~Iclns, dc do$ etapar I31gr nlinjcs Pnlrtns. cnudal vat lnble Anrileres, de plst6tt Paklas O l ~ t arador rotat lvo Pnktn-levn

Vnrlos plslotws en Ihcn Vnrlos plrto~ms tadlaler Pnktfis

Sin eriilmrgo, ndem6s de este primer andisis es importante

considemr la mayorin d~ loo factores do seiecci6n ya expi~estoa.

Es importante anotar q i ~ e en el anilisis de estos factwet;,

obviamente se incluye que k bombn de engmnajes considerada

respo~da a loo requerimientos deter~ninadm en la eecci6n 8.8; en

ella se establece qiie Iw padmetros principales de la bomba a

sekccbnar swr: pre~iSn ds trabajo de 1000 psig, caudal constn~ste

de 1.5 gpniI y potencia m 6 h a de 1 Hp.

1). capacidad (caudal y potencia), consdtando la tabla XXlX se

establece qtto la bornlm cle engmnajes es mpaz de suministrar

sc bradaniente la pcdencia r q iierida

I:npr:~t~ajc cxlerior sln~ple Palcla lit~prnnnjc cxlcrlor tlc precisk;n Ohlarador rolnlivo Palrla-leva l'ornillo Varior pirlones

400 500 1 50

50 I50 (pcro nda mrca dcl valor inbltno)

e . peso y espacic, ocupado, el espacio en niiestm aplicaci6n so ve

li~iiitaclo a Iao din-~e~iaioneo para la unidad IiidrAiili~a que se

indican en el pla~m 7, s1.r cuanto al peso este no debe ser oxcesivo

presto ql-re la carretilln serA rnovida manualmente.

f . velocidad, la velock~ad .;lepo~ide del caudal requerido y air

gansml do1 disiio do la bon~lm, ciin e~nlmrgo 09 estableco quo la

v&cidad c l . ~ SI - IVQ~~C ' ,~ a loo 3500 rpns pam I:,ccri>I>as d e ~ I I ? ~ T R I I : ~ ~ ~ S

llasld 95% ~ i i i s dcl9(r% mi$ del 90'5 pucdc Ikgrt 0195% 75-85% 75-80% 20-60%

Nnta: cl rcncliniknto drpoidc de ~iiuclios factorcs de fundnnicnto y del laliiaAo dc Ir hornha.

Tabla XXS Sslsccibn do bombas pcr rendimiento

I Tabla XXXl SeIecc~on de boml;ao poi fm5onamiento s i k ~ ~ c i w o

.. !onipezn ndo poi h 1n6s silenciosa)

4.3 CA~~ERIA Y ACCESORIOS.

En qeneml lac lineas Iiidrhulicas oe diuiden en tres t i p s

print: ipa lee:

El material de h s cotid uccic~iec: rigidas ee acero de bsjo contenido

de carbol-10 en eotado ~stimdo, el valor de Snmx Pam este nmterial

se obtisns de la tabla XXXII y corrwponde R un tercia de la carga

~nixima d e rd lm, el valor do Pw so ostablsce en 2000 poig dado

ytre ~e dehe roalizar una prueba kidrostittica a1 sistema una ver

qiw est4 montado, y D eo igiml a 1 /TI este valor c ~ ~ i ~ t i t ~ y e la

prinrsra apror.i~siaci&n dsl diknsetr.;) i~iterlso de la tuberia; de ecta

m a w M deopeja~~do t de la ~xpresi611 4.1 ~QIIQIIIOC:

nwdhnte defnrmaciCn en f h , la compooici411 del acero vnia . *\ , . i

segun 10s fabricantoe; ol contenido en carbono i t t i d e d e el 0.08 a1 , .,

ed l r d o c.stIr:do y pulldab rqllraclo rcwcldo wtt~itlt~ro t l uro csllralo r rnd t lo srlniclt~ro d wo rr rociclo t o11p1:alo por preclplt~~ckic~

1 2110 2 000 1 000 2 350 2 ROO 3 500 I ooo

4 80 630 ROO

1 550 1 550 1 300 2 100

'I'ilnnio 1 1 511 25 - I 50/ l60

Tabla XXXll fddxim,:, coeficiente de tmbnjo ndrnisik-lo para citlculos

ttlboo (I )2 carga nsrixi~iia de rot 1-~ra)

Los trec tipm principalea de theria f lexiblo son:

La Ionq it I.I~ de la niang wra nececaria pa m realizar ilna conecci611

se determina pc~r la relaciin:

k Ohservocbncs

'Sentlbk a la temperaturn

T111)clt I~otno~dnco~ tle I hluy b3a I 100 PSI plistlcr~ (nllbt~) Media 250-500 psl

ApllrrcMn en hldriulla muy llmltada

Muy lmja

Llneas de baja presk5n Manguer a cdn_ trenrado de nil6n

Stangncra de alta preqicin sin fat iga

Dc baja a media

hlatrg~~cra 1x11 un I llarta 2500 psi trenrado nietilicn

llnsta 1500 PSI

Manpera de nlldti bcnzado

Mejor conlprtamicnto a la frtiga por fles6n o pred6n pnllsetorla

Alta

I l e media a alta

1 lasta 8000 psl

Para alta remptatura o con fluidoc ccpcrlalcc

naja. media y nlrn

Ile media a rlta

-

Ekvadas tenipcraturas

-

-

Ile nicdt a - rlta

Al apr~tar la tuerca, el anillo remi~erde la p a r d del tilbo y forn-la

ante 61 111-m pcqueiia prominensis circular de metal denplazado,

causa de Is\ uiiiSn mec6nica. La uni6n es desmontable, qusdando

el anillo defcrn~adc G n GI tubo, sin p4rclida de efectividasd en el

I-I~IWO 1110nta je.

Fi::jum 4.3 Montajecorrecto Pam 1% nmngaem a la eritrada de1

ciiii~d rc hid rfi iiiiccl

4.4 SISTEMAS DE CONTROL Y SEGIJRIDAD. \ I

En la sacci611 3.3 ss ider~tifican tres v6lvulas dectir~adas a cumplir

las f!rnciones de c ~ m t r d o r;o:~uridad. La primera de e l l ~ c , la

viilvda de squridrtd s trt1-1sl;i~n Ilamada v&lvula d~ contrd do 8 ,,

presi611, tiene CQI-1-19 nslslg:)tl relajar la presi61-1 del sistema. Esta

v;5lvi1l,ss son, en principio, vklvulas de dos vias, nornmlmente

cerradas pero qtre se a l m n a ana p res ih determinada por simple

ajuote Puetlen ser de accionaniento directo o pilotadas, seg i~n el

nivel de potelicia del circuito.

Existen varios tipos de v6lvi1laa de seguridnd, en la figmi 4.6 se

muestn una simple vklvulc? de seguridad, de asiento metal con

metal. Este t i p de ~ i ~ i 4 1 i t 0 119 oiempre prt~porcicma el g r d o ds

eetanq ueidad ~wcef,ari~> y q uiz8s s m preferible el asiento so bre

anillo en "O", ver figma 4.7; otm alternati'rra es la vilirula de pisttm

bmo, w r fiqurn 4.8. El pisthi es de acero templado y de ajinte

dedizante GI-I el cuerpo de la vfrlvula. El gmdo de Ievanta~s~iento

depende del caudal y de la presibn. Un inconveniente propio del

diseho 49 qun las uariacbnes de fll-~jo pueden origlinar mwtrimientos

verticnles alt~rnatiiroe. del piat in q11e se tmducen en castaiwteo y

en fluctl.~acbne~; de presi61-1 por v ibrnc ih del muslle, a menos

Figum 4.6 Vdlvi~hdesegi~ridad con

asienta en ardlo "0"

Fiq1rt-a 4.7 VAlvula i ; l ~ sog uridad

tip<, pi~t&rs

La idtima vAlvula, es la v6lvula d e control de fluj.;); esta vAlvi11a

co~i io se indicb en la secci611 3.3, se incluye en el circuito con la

finalidad de proporcionar sequrMad al sistema en el msn d e que

liaya m a falta .tie presi61-1 a1 cilindro, sea For r ~ t u m de una linen o

falla de la bt:)~i-~l:q ade~iifio cwiiple im funci61-1 d e retardo eli el

VOLUME CONTROL I-1Et.l FLOW IS T I . l IS

FREE FLOW IN TIiIS L>IIIEC'TIC>N