Repositorio Institucional de Documentos

MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Autor: Roberto Elvira Viana Director: Antonio Serrano Nicolás Especialidad: Mecánica Convocatoria: Marzo 2012 Es un documento que tiene como fines fundamentales describir todo lo que se ha proyectado y justificar las decisiones tomadas. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 2 Agradecimientos Primero, a Antonio Serrano Nicolás por solventarme todas aquellas dudas que me han surgido durante el PFC, y por transmitirme sus conocimientos que han echó posible el realizar este, y que me seguirán ayudando en el futuro. También, al resto de mis profesores de la carrera porque también sin ellos no sería posible el convertirme en el buen ingeniero que quiero llegar a ser. Y por supuesto, a mis padres, a mis amigos y a María, por apoyarme en todo momento y aguantarme durante todo este tiempo. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 3 ÍNDICE 1.1.- MEMORIA 1.1.1.- Tema Objeto del Proyecto .............................................................................................. 10 1.1.2.- Peticionario del Proyecto ................................................................................................ 10 1.1.3.- Destinatario del Proyecto ................................................................................................ 10 1.1.4.- Descripción del Producto ................................................................................................ 10 1.1.5.- Resumen del Presupuesto del Cabezal........................................................................... 11 1.1.6.- Lugar, Fecha y Firma de los Responsables del Proyecto ............................................. 12 1.1.7.- Bibliografía Consultada .................................................................................................. 12 1.2.- CÁLCULOS 1.2.1.- Hipótesis de Trabajo ....................................................................................................... 14 1.2.2.- Elección del Motor ........................................................................................................... 14 1.2.2.1.- Decisiones Iniciales ........................................................................................ 14 1.2.2.2.- Decisión Final ................................................................................................. 14 1.2.3.- Elección del Tipo de Transmisión .................................................................................. 15 1.2.3.1.- Introducción ................................................................................................... 15 1.2.3.2.- Engranajes Helicoidales ................................................................................ 16 ELECCIÓN ........................................................................................................................... 16 COMPROBACIÓN ............................................................................................................... 17 Factor de esfuerzos dinámicos .................................................................................................... 17 Factor de servicio ....................................................................................................................... 17 Par torsor y velocidad de giro medios ......................................................................................... 17 Cálculo a flexión ........................................................................................................................ 18 Cálculo a desgaste ...................................................................................................................... 18 1.2.3.3.- Tornillo Sinfín y Rueda Helicoidal ............................................................... 19 ELECCIÓN ........................................................................................................................... 19 COMPROBACIÓN ............................................................................................................... 20 Par torsor medio ......................................................................................................................... 20 Cálculo a desgaste de la rueda helicoidal .................................................................................... 21 Cálculo del material del tornillo sinfín ........................................................................................ 22 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 4 1.2.4.- Dimensionamiento de los Ejes ........................................................................................ 22 1.2.4.1.- Fuerzas sobre los Ejes.................................................................................... 23 EJERCIDAS POR LOS ENGRANAJES HELICOIDALES ................................................ 23 EJERCIDAS POR EL TORNILLO SINFIN Y LA RUEDA HELICOIDAL ...................... 24 EJERCIDAS POR LA SIERRA DE DISCO ........................................................................ 24 1.2.4.2.- Cálculo a Rigidez a Flexión ........................................................................... 26 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 26 EJE 1 ...................................................................................................................................... 28 EJE 2 ...................................................................................................................................... 29 1.2.4.4.- Cálculo Estático y a Fatiga ............................................................................ 30 EJE 1 ...................................................................................................................................... 30 Cálculo estático .......................................................................................................................... 31 Cálculo a fatiga .......................................................................................................................... 33 EJE 2 ...................................................................................................................................... 36 Cálculo estático .......................................................................................................................... 37 Cálculo a fatiga .......................................................................................................................... 38 1.2.5.- Chaveteros ........................................................................................................................ 42 1.2.5.1.- Fuerza Tangencial sobre los Chaveteros ..................................................... 42 1.2.5.2.- Eje Motor ........................................................................................................ 43 COMPRESIÓN ..................................................................................................................... 43 Cubo .......................................................................................................................................... 43 Eje ............................................................................................................................................. 43 CORTADURA ...................................................................................................................... 43 1.2.5.3.- Eje 1 ................................................................................................................. 44 COMPRESIÓN ..................................................................................................................... 44 Cubo .......................................................................................................................................... 44 Eje ............................................................................................................................................. 44 1.2.5.4.- Eje 2 ................................................................................................................. 44 COMPRESIÓN ..................................................................................................................... 44 Cubo .......................................................................................................................................... 44 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 5 1.2.6.- Rodamientos ..................................................................................................................... 45 1.2.6.1.- Fuerzas sobre los Apoyos .............................................................................. 45 1.2.6.2.- Eje 1 ................................................................................................................. 46 RODAMIENTOS DE RODILLOS CÓNICOS .................................................................... 46 Rodamiento 1............................................................................................................................. 47 Rodamiento 2............................................................................................................................. 47 RODAMIENTO DE AGUJAS .............................................................................................. 47 1.2.6.3.- Eje 2 ................................................................................................................. 48 RODAMIENTO RÍGIDO DE BOLAS ................................................................................. 48 RODAMIENTO DE AGUJAS .............................................................................................. 48 1.2.7.- Fijación del Disco ............................................................................................................. 49 1.2.7.1.- Fijación Axial ................................................................................................. 49 1.2.7.2.- Pasadores ........................................................................................................ 49 1.2.8.- Pasadores y Orejetas del Giro del Cabezal ................................................................... 50 1.2.8.1.- Fuerzas que Actúan ....................................................................................... 50 1.2.8.2.- Pasadores ........................................................................................................ 51 1.2.8.3.- Orejetas ........................................................................................................... 51 1.2.9.- Protección del Disco ......................................................................................................... 52 1.2.9.1.- Protector Fijo ................................................................................................. 52 FIJACIÓN ATORNILLADA ................................................................................................ 52 1.2.9.2.- Protector Móvil .............................................................................................. 56 ESLABONES MÓVILES ..................................................................................................... 56 Material(cálculo estático) ........................................................................................................... 58 Material(cálculo a pandeo) ......................................................................................................... 58 Pasadores ................................................................................................................................... 59 ESLABÓN FIJO .................................................................................................................... 59 Material ..................................................................................................................................... 60 Tornillo ...................................................................................................................................... 60 PASADOR DE GIRO ........................................................................................................... 63 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 6 1.2.9.3.- Protector Intermedio ..................................................................................... 63 PASADOR............................................................................................................................. 63 1.2.10.- Resto de Uniones Atornilladas...................................................................................... 63 1.2.10.1.- Alojamiento del Rodamiento de Rodillos Cónicos 32005 X/Q ................ 63 1.2.10.2.- Alojamiento del Rodamiento de Rodillos Cónicos 31306 J2/Q ............... 67 1.2.10.3.- Alojamiento del Rodamiento Rígido de Bolas 16007 ............................... 70 FIJACIÓN ............................................................................................................................. 70 PÉRDIDA DE ACEITE ........................................................................................................ 73 1.2.10.4.- Del Motor ...................................................................................................... 73 FIJACIÓN ............................................................................................................................. 73 PÉRDIDA DE ACEITE ........................................................................................................ 76 1.2.10.5.- De la Tapa del Cabezal ................................................................................ 76 PÉRDIDA DE ACEITE ........................................................................................................ 76 1.2.11.- Resumen de Uniones Atornilladas ............................................................................... 77 1.2.12.- La Palanca ...................................................................................................................... 78 1.3.- ESTUDIO DE VIABILIDAD 1.3.1.- Introducción ..................................................................................................................... 80 1.3.2.- Estudio de Mercado ......................................................................................................... 80 1.3.3.- Conclusiones ..................................................................................................................... 88 1.4.- ANEJOS 1.4.1.- Tablas Útiles para los Cálculos....................................................................................... 90 1.4.1.1.- Ejes .................................................................................................................. 90 MATERIALES ...................................................................................................................... 90 COEFICIENTES DE SEGURIDAD ..................................................................................... 92 FACTORES CORRECTORES DE FÁTIGA ....................................................................... 92 Coeficiente de superficie, K a ...................................................................................................... 92 Coeficiente de confianza, K c ...................................................................................................... 93 Sensibilidad a la entalla, q .......................................................................................................... 93 Concentración de tensiones, K e .................................................................................................. 94 DEFORMACIONES PERMISISBLES ................................................................................ 95 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 7 1.4.1.2.- Engranajes ...................................................................................................... 95 MATERIALES Y COEFICIENTES DE SEGURIDAD....................................................... 95 EXCEL: TRANSMISIÓN HELICOIDAL ............................................................................ 97 INVENTOR: TORNILLO SINFÍN-RUEDA HELICOIDAL .............................................. 98 CÁLCULO ............................................................................................................................ 98 Factor de forma del diente .......................................................................................................... 98 Factor de esfuerzos dinámicos .................................................................................................... 99 Factor de servicio ....................................................................................................................... 99 1.4.1.3.- Rodamientos ................................................................................................. 100 MONTAJE EN "O" Y "X" .................................................................................................. 100 DURACIÓN APROXIMADA ............................................................................................ 101 TABLA ROD. DE BOLAS ................................................................................................. 102 TABLA ROD. DE RODILLOS .......................................................................................... 103 1.4.1.4.- Discos de Corte ............................................................................................. 104 PRESIÓN ESPECÍFICA ..................................................................................................... 104 FUERZAS DE CORTE ....................................................................................................... 105 Recomendaciones .................................................................................................................... 105 Excel: Acero C15%-40 rpm ..................................................................................................... 107 Excel: Acero Mn-20 rpm .......................................................................................................... 108 1.4.1.5.- Coeficientes de Fricción............................................................................... 109 1.4.1.6.- Uniones Atornilladas ................................................................................... 110 1.4.2.- Elementos Comerciales ................................................................................................. 111 1.4.2.1.- Motor ............................................................................................................. 111 DATOS TÉCNICOS ........................................................................................................... 111 DIMENSIONES .................................................................................................................. 112 1.4.2.2.- Rodamientos ................................................................................................. 113 EJE 1 .................................................................................................................................... 113 31306 J2/Q .............................................................................................................................. 113 32005 X/Q ............................................................................................................................... 113 BK 2018 RS............................................................................................................................. 114 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 8 EJE 2 .................................................................................................................................... 114 16007....................................................................................................................................... 114 BK 2518 RS............................................................................................................................. 115 1.4.2.3.- Retén de Aceite ............................................................................................. 115 1.4.2.4.- Sierra de Disco ............................................................................................. 116 1.4.2.5.- Chaveteros y Chavetas ................................................................................ 117 CHAVETEROS ................................................................................................................... 117 CHAVETAS ........................................................................................................................ 118 1.4.2.6.- Uniones Roscadas ......................................................................................... 119 AGUJEROS PASANTES.................................................................................................... 119 CARACTERISTICAS MECANICAS TORNILLOS ......................................................... 119 TORNILLOS ....................................................................................................................... 120 TUERCAS ........................................................................................................................... 122 ARANDELAS ..................................................................................................................... 123 1.4.2.7.- Anillos Elásticos de Seguridad .................................................................... 124 EXTERIORES ..................................................................................................................... 124 INTERIORES ...................................................................................................................... 125 1.4.2.8.- Baquelita ....................................................................................................... 126 1.4.2.9.- Elementos del Aceite .................................................................................... 126 VISOR DE ACEITE ............................................................................................................ 126 TAPÓN DE LLENADO ...................................................................................................... 127 TAPÓN DE VACIADO ...................................................................................................... 127 1.4.3.- Manual del Usuario ....................................................................................................... 128 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 9 1.1.- MEMORIA ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 16 dinámicos, pág. 17, para su comprobación), en cuyo caso de elegirlos rectos el ruido provocado sería excesivo. Seguido de una transmisión de tornillo sinfín-rueda helicoidal. Así pues tras meditar pausadamente se elige que la relación de transmisión del motor al eje 1(i motor-1 ) será de 3, mientras que la relación de transmisión entre el eje 1 y el eje 2(i eje1-eje2 ) será de 24. I motor-1 · i eje1-eje2 = 3·24 = 72 = i total 1.2.3.2.- Engranajes Helicoidales ELECCIÓN Ahora se pasa a la elección del par de engranajes helicoidales, a través de una hoja de Excel(Ver 1.4.1.2., pág. 97), que cumplan la relación de transmisión antes mencionada, además de que el número de dientes del piñón(Z 1 ) debe de ser igual o mayor a 15, suponiendo un ángulo de presión(α) de 20º, para saber así que no se producirán interferencias. Número de dientes de la rueda = Z 2  Z 1 ·i motor-eje1 = 15·3 = 45 Tras varias iteraciones en la hoja de Excel en la que se variaba la distancia entre ejes(d ejes ) para obtener, a la vez valores comunes a este tipo de transmisión(los más aproximados a nº enteros) del módulo normal(M n ) y del ángulo de inclinación de la hélice(µ), mediante la fórmula a continuación, d ejes =    ·        se escogió al final unos engranajes que poseían las siguientes características: Nº dientes D p ( mm ) * D e (mm) ** D i (mm) *** M n (mm) μ verdadera (º) μ adoptada (º) Piñón 15 44 48'5 38'375 2’25 39’91 40 Rueda 45 132 136'5 126'375 2’25 39’91 40 Tabla 1.2.3.2.1 *Diámetro primitivo, **Diámetro exterior, ***Diámetro interior del engranaje Y que otorga las siguientes características a la transmisión, mediante el cálculo del rendimiento de la misma(η), adoptando el coeficiente rozamiento entre los engranajes(f) como 0’045(según 1.4.1.5., pág. 109): η =         = 0'9868 = 98'68% d ejes (mm) i n entrada (rpm) n salida (rpm) P entrada (KW/CV) P salida (KW/CV) Motor - eje 1 88 3 2860/1430 954/477 2’2 - 1’5/3 - 2 2´17 - 1’48/2'96 - 1'97 Tabla 1.2.3.2.2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 17 COMPROBACIÓN Antes de seguir con la elección de la transmisión constituida por el tornillo sinfín y la rueda helicoidal, se pasa a la comprobación de que el piñón helicoidal resiste a los esfuerzos que está sometido. El par torsor(M) al que se ve solicitado será: M t (Nm) =     !"# =  ′  $% !"# = 7’31 Nm Esto será para la velocidad de entrada más alta del motor, mientras que para la otra velocidad, de igual manera, se obtiene que está sometido a 10’05 Nm. Sin embargo, en ambos casos este no es el par torsor al que se debe suponer que está sometido el piñón para su cálculo, ya que en el caso de los engranajes, estas cargas se deben mayorar por unos factores, factor de esfuerzos dinámicos(f d ) y factor de servicio(f s ) debido a que como se ha podido comprobar en la realidad el perfil de los engranajes no es una evolvente o una cicloide perfecta y que los engranajes trabajan de distinta forma según la máquina accionada (Ver 1.4.1.2., pág. 99). Factor de esfuerzos dinámicos El factor de esfuerzos dinámicos, para engranajes de la máxima precisión obtenidos por rectificado u otro procedimiento similar será: f d = 1 + √' () ; v= velocidad tangencial expresada en m/min. = *+ , -!./. 0123 "4 2 Siendo f d = 1’46 para P entrada = 3 CV., y para 2 CV igual a 1’33. Aquí también se comprueba lo que se menciono antes, que la velocidad tangencial es mayor a 5 m/s, pues para una n entrada = 2860 r.p.m., v = 6'59 m/s. Factor de servicio Por otro lado, para máquinas cuya carga es uniforme con choque medio los valores que se pueden adoptar para el factor de servicio van desde 1’25 hasta 1’50. De donde se decide tomar el valor mínimo debido a la escasa fuerza de choque en una tronzadora. Por lo que el momento torsor corregido será de: M tc (Nm) = M t (Nm)·f d ·f s = 13’38 Nm Para el caso en el que el motor gira a 2860 r.p.m., y será de 16’66 Nm para la otra velocidad de giro. Par torsor y velocidad de giro medios Ahora, se obtiene el par torsor medio al que estará sometido el piñón ya que se necesitará para el cálculo a desgaste del mismo. Pero para ello, primero habrá que adoptar cuanto tiempo el motor está trabajando a una velocidad o a otra. Finalmente, se adopta un tercio de su tiempo de servicio a 2860 r.p.m., y el resto, dos tercios, a 1430r.p.m. Por lo que para tres minutos: M tm (Nm) =  5678 9#- 678 :;< 678 !"#  5=>8 9#- =>8 :;< =>8 !"# - 678 :;< 678 !"# - =>8 :;< =>8 !"# = = 4) ′ )$9#4#? $%!"#4 ′ 9##? 4()!"# 4#? $%!"##? 4()!"# = 15’02Nm MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 18 Y también la velocidad de giro medio que será necesaria para el mismo cálculo: n m = 678  =>8 ) = $%!"#4()!"# ) = 2860 rpm Cálculo a flexión Aunque es de presuponer que el cálculo a desgaste será más exigente que el realizado a flexión, se realizará también este último únicamente esta vez, y sólo para corroborar que esta hipótesis es cierta. Así la ecuación práctica para el cálculo a flexión de un engranaje se corresponde con: M n (mm) = 0’86·@  5 /.9## AB  C D    4′ > (Ec. 1.2.3.2.1) Donde: M tc = al mayor par obtenido con las dos velocidades, en nuestro caso 1666 daNm. δ = coeficiente de rigidez. Cuya fórmula propia, considerando que la anchura del engranaje(b) mínima se recomienda que sea de b  2·P a es δ = E   F G H   -I  = 9’76, de donde se extrae también que b = 2 mm. y = factor de forma del diente(según 1.4.1.2., pág. 89), suponiendo que el nº de dientes(ficticios) atiende a la ecuación Z’ =  JKL >  = 33’3679. Interpolando con los valores de la tabla y = 0´1033679. σ adm = tensión admisible en el material en daN/mm 2 (Y la incógnita a hallar). Por lo que aplicando la expresión (Ec. 1.2.3.2.1): σ adm = 4’7092 daN/mm 2 M 4’71 daN/mm 2 Aplicando un C s = 3, atendiendo a fluencia y para engranajes de acero, queda σ adm = 14’13 daN/mm 2 . Por lo que se optaría a elegir como material del piñón(mirando 1.4.1.2., pág. 95), un F-1130 normalizado cuya σ adm = 19 daN/mm 2 N 14’13 daN/mm 2 . Cálculo a desgaste Se pasará ahora a comprobar que como se ha mencionado anteriormente el cálculo a desgaste es más desfavorable, y por lo tanto los valores que finalmente se adoptarán serán los alcanzados en este subapartado. La ecuación que atiende a efectos prácticos al cálculo a desgaste es: HB = @   O > P ,%RR (Ec. 1.2.3.2.2) MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 19 Siendo: HB = dureza Brinell del material en daN/mm 2 (E incógnita de la ecuación). E = módulo de elasticidad del material en daN/mm 2 . Para aceros 2’1·10 4 . W= millones de vueltas del engranaje. Donde: W = S T U D !"#% 4 7 ; L h = duración en horas de funcionamiento. Habiendo adoptado para la tronzadora un valor de referencia de 20.000 horas. Con lo que se obtiene una W = 3432 horas. K r = coeficiente de presión de rodadura. Cuya expresión viene a ser a su vez: K r = ( D JKL =    > L, A  = ( V8 W DD JKL = ( ′ > L, ( ′ R%4  = 0’12867625 Sustituyendo los resultados en (Ec. 1.2.3.2.2) se obtiene que la dureza Brinell del material en daN/mm 2 debe ser como mínimo de 245'37. Lo que hace elegir(observando 1.4.1.2., pág. 95), un F-1140, cuya dureza varía de 247-277 HB. Con esto se corrobora lo que ya se ha repetido en varias ocasiones antes, que el cálculo a desgaste en engranajes es más restrictivo que el aplicado a flexión.  Las nuevas características importantes a destacar en la transmisión de engranajes será la anchura de los mismos, 22mm, y el material del que están fabricados, acero F-1140 templado y revenido. 1.2.3.3.- Tornillo Sinfín y Rueda Helicoidal ELECCIÓN Para la segunda transmisión, la constituida por el tornillo sinfín y la rueda helicoidal, se utilizó el módulo específico a dicho cálculo de Autodesk Inventor debido a la dificultad en el estudio de dichos engranajes para obtener valores que deben ser semejantes a ambos, como es el ángulo de la hélice. Así, tras tomar la decisión de que el tornillo sería de una entrada sólo, porque sino el tamaño de los engranajes era demasiado elevado para una vista en conjunto con la tronzadora, se obtuvo mediante el programa que: Nº dientes D p ( mm ) D e (mm) D i (mm) M n (mm) μ verdadera (º) μ adoptada (º) Tornillo 1 50 58 40 5 5’7392 5’75 Rueda 24 120 133 110 5 5’7392 5’75 Tabla 1.2.3.3.1 Y que otorga las siguientes características a la transmisión, mediante el cálculo del rendimiento de la misma(η): MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 20 η = XY µ XYµφ ′  (Ec. 1.2.3.3.1) Donde: tg φ ′ = f’= coeficiente de rozamiento del movimiento helicoidal, con la expresión para evaluarlo de tg φ ′ = ′$ \ 8′>7 , para velocidades de deslizamiento entre 0’35 y 15 m/s. Así a su vez, la fórmula es V d = G H   % ; con D p1 expresado en metros. Por lo que finalmente para la velocidad de entrada 954 r.p.m. se obtiene un rendimiento de 39’67%, y para 477 r.p.m. uno de 33,77%. Nótese que en este cálculo se han excluido las pérdidas por rozamiento de los rodamientos por no ser demasiado relevante, dado su alto rendimiento. d ejes (mm) i n entrada (rpm) n salida (rpm) P entrada (KW/CV) P salida (KW/CV) Eje 1 - eje 2 85 24 954/477 40/20 2’17 - 1’48/ 2'96-1'97 0’86 - 0’50/ 1'17-0'66 Tabla 1.2.3.3.2 COMPROBACIÓN Par torsor medio Como en la otra transmisión, antes de comprobar que los engranajes elegidos resisten los esfuerzos a los que están sometidos, será necesario calcular el momento torsor medio al que se ven sometidos. Pero antes, debido a la peculiaridad de esta transmisión donde la pieza a estudio es la rueda helicoidal en vez del tornillo sinfín, que sería lo habitual, habrá que calcular el momento corregido que se transmite al eje 2(M sc ) para las dos velocidades de giro. Así: M sc = ]  -I^ ′   G H  ; T t = fuerza tangencial en el tornillo sinfín en N. (Ec. 1.2.3.3.2) Para hallar esta fuerza habrá que volver hacia atrás, y calcular el momento torsor en el eje 1. M teje1 (Nm) =     !"# =  ′ 4R ( !"# = 21’72 Nm Esto será para la velocidad de entrada más alta de motor, mientras que para la otra velocidad, de igual manera, se obtiene que está sometido a 29,63 Nm. Y como antes habrá que mayorarlo por el factor de esfuerzos dinámicos(f d ) y factor de servicio(f s ), ya que en la ecuación de arriba no se han tenido en cuenta. Por lo que el momento torsor corregido para el eje 1 será: M tceje1 (Nm) = M teje1 (Nm)·f d ·f s = 40’14 Nm Para el caso en el que el eje 1 gira a 954 r.p.m., y será de 49’98 Nm para la otra velocidad de giro. Al final, para hallar la fuerza tangencial en el tornillo sólo queda utilizar la siguiente expresión: T t (N) =  5_ 9# `HabccaD  MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 21 Que será respectivamente para la mayor y menor velocidad de giro de 1605’6 M 1606 N y 1999’6 M 2000N. Así, finalmente, introduciendo los valores de T t en (Ec. 1.2.3.3.2) se obtiene que el momento corregido que se transmite al eje 2(M sc ) es igual a 379’65 Nm para el caso en el que el eje 2 gira a 40 r.p.m., y será de 402’48 Nm para la otra velocidad de giro. Por lo que el momento corregido medio que se transmite al eje 2(M scm ) será de: M scm (Nm) =  d5=8 9#- =8 :;< =8 !"#  d58 9#- 8 :;< 8 !"# - =8 :;< =8 !"# - 8 :;< 8 !"# = = )R′%9#4#? (!"#(′($9##? !"# 4#? (!"##? !"# = 391’06Nm Cálculo a desgaste de la rueda helicoidal A pesar de que el programa Autodesk Inventor dice que el engranaje resiste el par torsor al que está sometido, si este está construido en bronce de aluminio CuAl10Fe4Ni(C-415), comprobaremos si es cierto mediante un cálculo manual a desgaste, que como ya se ha comprobado es el más desfavorable. La expresión que define este cálculo es: M c (mm) = 0’797· e  d5D /.9## Af W DD G H ## Donde: M c = módulo circunferencial del engranaje, que atiende a la ecuación M c =    = 5’025 C = una constante, que sustituye al producto de y, factor de forma del diente, por σ adm , tensión admisible en el material. Y que es de 0´98, de un máximo de 1´00, para el material escogido bronce de aluminio CuAl10Fe4Ni con tratamiento térmico en fundición a presión. δ = módulo de rigidez. E incógnita a hallar de donde sacaremos la anchura de la rueda helicoidal(b) mediante la siguiente expresión δ = E  5 . 5’025 mm = 0’797· e )4% /.9## A′$ W DD 4 ## ----> δ = 8'3652 ----> b = 42’03 mm  Por lo que ahora la rueda helicoidal, aparte de las anteriores características mencionadas sobre él, se adoptará que deberá tener una anchura de 42 mm. y estar construido de bronce de aluminio CuAl10Fe4Ni(C-415) con tratamiento térmico en fundición a presión, al menos templado y rectificado el diente para que (Ec. 1.2.3.3.1) sea válida, del que cabe mencionar para más adelante que tiene una dureza Brinell(HB) de 210 daN/mm 2 y una tensión admisible a fluencia de 22'0 daN/mm 2 . MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 22 Cálculo del material del tornillo sinfín Así mismo aun nos faltará conocer el material del tornillo sinfín, del que sabemos que como mínimo debe ser un acero cementado, templado y posteriormente rectificado el diente para que (Ec. 1.2.3.3.1) se haya podido usar. HB 1 = HB 2 · √  7 √  7 En donde: HB 1 = dureza Brinell del tornillo sinfín en daN/mm 2 HB 2 = dureza Brinell de la rueda helicoidal en daN/mm 2 n 1 = velocidad de giro del tornillo sinfín en rpm. n 2 = velocidad de giro de la rueda helicoidal en rpm. Así: HB 1 = 210 daN/mm 2 · g( !"# 7 g( !"# 7 = 356’28 daN/mm 2  Esta dureza es menor a 58 HRC, el menor valor de dureza de aceros cementados, por lo que se podrá elegir cualquiera. La elección adoptada final será el de tomar un F-151 cementado y templado.  Se hace también saber que tanto en el tornillo sinfín como en la rueda helicoidal los dientes son cortos. 1.2.4.- Dimensionamiento de los Ejes El siguiente apartado a estudio será el correspondiente a conocer las dimensiones exactas del eje, teniendo en cuenta las dimensiones de los elementos comerciales, que serán capaces de soportar las cargas generadas por los engranajes. Debido a que se presupone que el cálculo más desfavorable será el considerado a rigidez a flexión, y que para alcanzar el resultado final que se va a exponer a continuación se ha tenido que realizar varias iteraciones, cuyo cálculo a mano hubiera sido demasiado laborioso, se ha servido de las herramientas que se disponían al alcance para agilizar el proceso en cada repetición, en este caso será del programa AMEB. Pero antes de esto habrá que hallar las cargas a las que están sometidas los ejes para después poder introducirlas en el programa. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 23 Fig. 1.2.4 1.2.4.1.- Fuerzas sobre los Ejes EJERCIDAS POR LOS ENGRANAJES HELICOIDALES Tanto el piñón helicoidal del eje del motor como la rueda helicoidal del eje 1 estarán sometidas a las mismas fuerzas, eso sí, estas variando según la velocidad de giro del motor, pero con diferentes sentidos, como se muestra en (Fig. 1.2.4), que también será de uso para conocer la dirección de las fuerzas de los otros engranajes. La fuerza tangencial es: T 1 = T 2 =  5 9# `HD  = 4) ′ )$9# ==8h> D  = 608’78 N M 609 N Para una velocidad de giro del motor de 2860 r.p.m., y es de 758 N cuando este gira a 1430 r.p.m. La carga axial será de : A 1 = A 2 = T 1 (N)·tg µ = 609 N·tg 40º = 510’01 N M 511 N Cuando la velocidad del motor es la más alta, para la otra será de 634 N. Y la carga radial de: V 1 = V 2 = ]  9  ij k = % 9 (º ij 20ºF 289’35 N M 289 N Si el motor utiliza la potencia más elevada, para la otra sería de 360 N. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 24 EJERCIDAS POR EL TORNILLO SINFIN Y LA RUEDA HELICOIDAL Para acabar con el eje 1, con las misma fórmula de arriba, pero con el M tc del eje 1, y con las características del tornillo sinfín, se obtiene, habiendo aproximado ya, que: T 3 = A 4 = 1606 N(2000N) Siendo el valor entre paréntesis la fuerza tangencial resultante cuando el eje 1 gira a 477 r.p.m. Y que, ambas, corresponderán a su vez con la fuerza axial que ejerce la rueda helicoidal sobre el eje 2(A 4 ). Como ya se menciono antes, con respecto a la singularidad de esta transmisión, por su escaso rendimiento, el resto de fuerzas de esta se deben de calcular respecto a la rueda helicoidal del eje 2, y no del tornillo sinfín del eje1. Así, el axil que ejerce el tornillo sinfín sobre el eje 1(A 3 ), y que se corresponderá con la fuerza tangencial que transmite la rueda helicoidal al eje 2(T 4 ) será igual a: A 3 = T 4 = ] > 9 -I^ ′  = 4%% 9 -I ′ Rº$´(º = 6328’26 N M 6328 N Para una velocidad de giro del eje 1 de 954 r.p.m., y de 6709 N, con n ′ F 10 ′ 85º, cuando este gira 477 r.p.m. Y la carga radial que somete el tornillo sinfín sobre el eje 1(V 3 ) será igual al valor a la fuerza radial que ejerce la rueda helicoidal sobre el eje 2(V 4 ). V 3 = V 4 = T 3 (N)· -I  L, -I ^ ′ JKL = 1606 N· -I º L,  ′ Rº-I $ ′ (ºJKL ′ Rº = 2350 N Para una velocidad de giro del eje 2 de 40 r.p.m., y de 2503 N cuando este gira 20 r.p.m. EJERCIDAS POR LA SIERRA DE DISCO Por último, y para finalizar con el análisis de fuerzas al que están sometidos los ejes, será necesario averiguar de forma aproximada la fuerza que se debe ejercer para poder realizar el corte de las piezas de metal con la sierra de disco. Para ello se ha supuesto que la operación es semejante a la realizada por una fresa para realizar una operación de aplanado de una superficie. Por lo que valiéndose de una hoja de Excel (ver 1.4.1.4., pág. 107-108) para saber hasta que anchura de una barra maciza de sección circular se podía cortar, teniendo como límite la potencia indicada en la última columna de la tabla 1.2.3.3.2.(pág. 20), se han hallado dichas fuerzas mediante las expresiones siguientes: F tm = K sm ·A m MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 25 Donde: F tm = fuerza tangencial media en N. K sm = valor de la fuerza específica de corte media en N/mm 2 . (Ver 1.4.1.4., pág. 104), siendo K sm = K si ·factor de corrección. A m = área de corte media en mm 2 . Que a su vez será: A m = h m · .  L, r ; h m = sen Χ· )%s t .  ^G --> A m = )%s t .  ^G u . Donde a su vez: h m = espesor medio de viruta en mm. a a = profundidad de pasada axial en mm. a r = profundidad de pasada radial en mm. s z = avance por diente en mm. n = angulo de corte en º D = diámetro de la sierra de disco en mm. A su vez la fuerza vertical atenderá a la siguiente expresión: V(N) = F tm (N)·tg(ρ-γ); ρ = ángulo de rozamiento en º, y γ = ángulo de desprendimiento en º Y la potencia limite se podrá calcular de la siguiente forma: P(KW) = K sm · L t .  % Nótese que para todos los casos en los que la velocidad de giro de la sierra de disco es de 20 r.p.m., no sé han cogido fuerzas superiores a las necesarias para realizar cortes en barras macizas de sección circular de más de 90 mm. de diámetro, aunque la potencia fuera suficiente, debido a que por la geometría de la tronzadora dicho corte no es posible. Se incluye una tabla resumen de las fuerzas generadas por los engranajes sobre los ejes para facilitar su revisión. Fuerzas en N Piñón helicoidal eje motor Rueda helicoidal eje 1 Tornillo sinfín Rueda helicoidal eje 2 Sierra de disco F. tangencial 609/758 609/758 1606/2000 6328/6709 350/427 F. axil 511/634 511/634 6328/6709 1606/2000 - F. radial 289/360 289/360 2350/2503 2350/2503 1 33/179 Tabla 1.2.4.1.1 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 32 Antes de pasar a calcular las tensiones que producen estos esfuerzos, será conveniente calcular el momento flector combinado de los dos planos(M ft ), pudiéndose hacer esta simplificación porque la barra es de sección circular maciza y por lo tanto sus módulos resistentes a flexión son los mismos para cualquier eje: M ft (Nmm) = @ \  22w   22 = 181428’36 Nmm M 181428 Nmm Ahora sí, se puede pasar a calcular las tensiones en las sección, aunque antes se mencionarán las características relevantes a este cálculo que ya se conocen del eje: Diámetro = d = 45’32 mm Area = A = /  ( = 1613’13 mm 2 Módulo resistente a flexión = W f = / > ) = 9138’38 mm 3 Módulo resistente a torsión = W t = / > 4% = 18276’77 mm 3 σ (N/mm 2 ) = 9  w      = %R4 9 4%4)′4) ##  w 4$4($ 9## 4)$′)$ :: > = 4’16 N/mm 2 + 19’85 N/mm 2 = 24’01 N/mm 2 ζ (N/mm 2 )=     = ($ 9## 4$R%′RR :: > = 2’73 N/mm 2 Aplicando el criterio de la tensión cortante máxima, la tensión equivalente será: σ e (N/mm 2 ) = @   9 ##  w 4   9 ##  F g24′01  /22  w 42′73  /22  F 24’62299 N/mm 2 M 24’62 N/mm 2 M 2’46 daN/mm 2 Por último, y aplicando un coeficiente de seguridad(C s ) de 3, se tendrá que el material del eje deberá tener una tensión admisible a fluencia mayor que: σ adm (daN/mm 2 ) > σ e (daN/mm 2 )· C s = 2’46 daN/mm 2 · 3 = 7’38 daN/mm 2  Mirando en (1.4.1.1., pág. 90) se puede comprobar que cualquier acero nos sirve, incluso un F- 1100, pero como el tornillo sinfín debía de ser de F-151 cementado y templado, entonces el eje también, se recuerda que su σ adm = 30 daN/mm 2 . MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 33 Cálculo a fatiga Se supondrá que la acción más desfavorable para este cálculo, debido a la escasa variación en módulo de las fuerzas y que su sentido no cambia, será el considerar que la fatiga se produce en los cambios de fuerza producidos al parar y accionar la máquina. Al contrario que antes, ya que en el asiento del tornillo sinfín no se encuentra ninguna discontinuidad, la sección más desfavorable del eje 1 será otra, la que se corresponde con el asiento de la rueda helicoidal del eje 1(el punto 3 en el programa), no debido a sus grandes esfuerzos, sino a la combinación de estos junto que allí se encuentra una discontinuidad, más específicamente un chavetero. Esta más que claro que cuando el eje no gira los esfuerzos a los que estarán sometidos serán nulos. Mientras que cuando la hace a 1430 r.p.m, para la sección a estudio serán los siguientes: N: 634 N M fv : 41800 Nmm M fH : 0 Nmm M t : 49980 Nmm A continuación se muestran las características del eje en la sección a estudio, y del material del que, por ahora se ha calculado que debería estar construido, que sería F-1100, y no F-1510, sin considerar que el eje deberá de estar cementado. d = 25 mm A = 490’87 mm 2 W f = 1533’98 mm 3 W t = 3067’96 mm 3 σ F = 23 daN/mm 2 ζ F = σ F /2 =11’5 daN/mm 2 Tensión admisible de rotura = σ R = 45 daN/mm 2 Límite de fatiga para flexión rotativa = σ` AF =0’245·(σ R + σ F ) + 5 = 21’66 daN/mm 2 Límite de fatiga para tracción-compresión = σ` A =0’225·(σ R + σ F ) + 4 = 19’30 daN/mm 2 Límite de fatiga para torsión con inversión = ζ` AF =0’150·(σ R + σ F ) + 3 = 13’20 daN/mm 2 -Compresión: σ minc (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 σ maxc (N/mm 2 ) = 9 =>8 9 ##   = %)( 9 (′$R##  = 1’29 N/mm 2 M 0’13 daN/mm 2 σ mc (daN/mm 2 ) = C D 5 /.9/##  C Db 5 /.9/##    = 0’065 daN/mm 2 σ ac (daN/mm 2 ) = C D 5 /.9/##  zC Db 5 /.9/##    = -0’065 daN/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 34 -Flexión eje vertical: σ minfv (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 σ maxfv (N/mm 2 ) =  =>8  9##   ## >  = (4$ 9## 4))′$##  = 27’25 N/mm 2 M 2’73 daN/mm 2 σ mfv (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  C Db  /.9/##    = 1’365 daN/mm 2 σ afv (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  zC Db  /.9/##    = -1'365 daN/mm 2 -Torsión: ζ min (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 ζ max (N/mm 2 ) =  =>8 9##   ## >  = ($ 9## )%R′%##  = 16’29 N/mm 2 M 1’63 daN/mm 2 ζ m (daN/mm 2 ) =  D /.9/##   Db /.9/##    = 0’815 daN/mm 2 ζ a (daN/mm 2 ) =  D /.9/##  z Db /.9/##    = -0'815 daN/mm 2 -Límites de fatiga reales: Para flexión rotativa ----> σ AF (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·σ` AF (daN/mm 2 ) = 8’99 daN/mm 2 Dónde: K a = coeficiente de superficie. Que depende del acabado superficial, en el caso a estudio (ver 1.4.1.1., pág. 92), será de 0’9. K b = coeficiente de tamaño. Se tomará como 0’87. K c = coeficiente de confianza. (Ver 1.4.1.1., pág. 93). Que atiende a la siguiente ecuación: K c = 1 – 0´008D; donde a su vez D se puede obtener de la tabla siguiente, considerando una relación de supervivencia por 100 de 99%. Por lo que K c = 0’816. K e = coeficiente de concentración de tensiones. Para aplicar este coeficiente no solamente deberá tenerse en cuenta la forma geométrica del elemento, que es esencial, sino que también es preciso considerar el tipo de carga aplicada. De todas formas todas ellas atenderán a la ecuación: K e = 4   F 4 4  z 4 ; q = sensibilidad a la entalla =0’9. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 35 Mirando para los diferentes gráficos en (1.4.1.1., pág. 94), y para las diferentes cargas se obtiene la siguiente tabla: Flexión Compresión Torsión K t 1’6 1’6 3’4 K e 0’65 0’65 0’32 Tabla 1.2.4.4.1 Para tracción-compresión ----> σ A (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·σ` A (daN/mm 2 ) = 8’01 daN/mm 2 Para torsión con inversión ----> ζ AF (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·ζ` AF (daN/mm 2 ) = 2’70 daN/mm 2 -Tensión normal y cortante equivalentes: Compresión: σ ec = σ mc + C  C   .J F 0’251 daN/mm 2 M 0’25 daN/mm 2 Flexión eje vertical: σ efv = σ mfv + C  C   .' F 4'857 daN/mm 2 M 4'86 daN/mm 2 Compresión-flexión total: σ e (daN/mm 2 ) = σ ec + σ efv = 0’25 + 4'86 = 5'11 daN/mm 2 Torsión: ζ e = ζ m +      . F 4,286 daN/mm 2 M 4'29 daN/mm 2 -Coeficiente de seguridad: σ F /C s (daN/mm 2 ) = @ ,  /.9 ##  w 4 ,  /.9 ##   = 9'986 daN/mm 2 (> 7,38 daN/mm 2 del estático) ----> C s = 2'303 M 2’30 Sólo en este caso, y por no estar estudiando la misma sección el cálculo a fatiga es menos riguroso que el estático, ya que el coeficiente de seguridad debería ser por lo menos algo inferior a 2. Cogido este último límite por el número de coeficientes que han sido aplicados para los cálculos de los límites a fatiga real, y por ser una de las hipótesis iniciales. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 36 EJE 2 Para el eje 2: N(N): M fv (Nmm): MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 37 M fH (Nmm): M t (Nmm): Cálculo estático Tras observar los diagramas detenidamente se puede comprobar que sin error a equivocación la sección que estará más solicitada será la correspondiente con el asiento de la rueda helicoidal(en el programa denominado punto 7). Los esfuerzos a los que está sometida esta sección son: N: 2000 N M fv : 153000 Nmm M fH : 171000 Nmm M t : 402480 Nmm MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 38 Antes de pasar a calcular las tensiones que producen estos esfuerzos, será conveniente calcular el momento flector combinado de los dos planos(M ft ), pudiéndose hacer esta simplificación porque la barra es de sección circular maciza y por lo tanto sus módulos resistentes a flexión son los mismos para cualquier eje: M ft (Nmm) = @ \  22w   22 = 229455’88 Nmm M 229456 Nmm Ahora sí, se puede pasar a calcular las tensiones en las sección, aunque antes se mencionarán las características relevantes a este cálculo que ya se conocen del eje: Diámetro = d = 35 mm Area = A = /  ( = 962’11 mm 2 Módulo resistente a flexión = W f = / > ) = 4209’24 mm 3 Módulo resistente a torsión = W t = / > 4% = 8418’48 mm 3 σ (N/mm 2 ) = 9  w      =  9 %′44 ##  w (% 9## (′( :: > = 2’08 N/mm 2 + 54’51 N/mm 2 = 56’59 N/mm 2 ζ (N/mm 2 )=     = (($ 9## $(4$′($ :: > = 47'81 N/mm 2 Aplicando el criterio de la tensión cortante máxima, la tensión equivalente será: σ e (N/mm 2 ) = @   9 ##  w 4   9 ##  F g56′59  /22  w 447′81  /22  F 111’1108 N/mm 2 M 111’11 N/mm 2 M 11’11 daN/mm 2 Por último, y aplicando un coeficiente de seguridad(C s ) de 3, se tendrá que el material del eje deberá tener una tensión admisible a fluencia mayor que: σ adm (daN/mm 2 ) > σ e (daN/mm 2 )· C s = 11’11 daN/mm 2 · 3 = 33'33 daN/mm 2  Mirando en (1.4.1.1., pág. 81) se puede comprobar que el acero que cumple con este límite es el F-1130 templado y revenido cuya σ adm = 37 daN/mm 2 . Cálculo a fatiga Al igual que en el caso anterior se supondrá que la acción más desfavorable para este cálculo, debido a la escasa variación en módulo de las fuerzas y que su sentido no cambia, será el considerar que la fatiga se produce en los cambios de fuerza producidos al parar y accionar la máquina. Sin embargo, esta vez la sección crítica sí que será la mismo que la del cálculo estático, la del asiento de la rueda helicoidal(en el programa denominado punto 7). MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 39 Esta más que claro que cuando el eje no gira los esfuerzos a los que estarán sometidos serán nulos. Mientras que cuando la hace a 20 r.p.m, para la sección a estudio serán los siguientes: N: 200 N M fv : 153000 Nmm M fH : 171000 Nmm M t : 402480 Nmm A continuación se muestran las características del eje en la sección a estudio, y del material, F-1510. d = 35 mm A = 962'11 mm 2 W f = 4209'24 mm 3 W t = 8418'48 mm 3 σ F = 37 daN/mm 2 ζ F = σ F /2 = 18'5 daN/mm 2 Tensión admisible de rotura = σ R = 70 daN/mm 2 ζ R = σ R /2 = 35 daN/mm 2 Límite de fatiga para flexión rotativa = σ` AF = 0’245·(σ R + σ F ) + 5 = 30'73 daN/mm 2 Límite de fatiga para tracción-compresión = σ` A = 0’225·(σ R + σ F ) + 4 = 27'63 daN/mm 2 Límite de fatiga para torsión con inversión = ζ` AF = 0’150·(σ R + σ F ) + 3 = 18'75 daN/mm 2 -Compresión: σ minc (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 σ maxc (N/mm 2 ) = 9 8 9 ##   =  9 %′44##  = 2'07 N/mm 2 M 0’21 daN/mm 2 σ mc (daN/mm 2 ) = C D 5 /.9/##  C Db 5 /.9/##    = 0’105 daN/mm 2 σ ac (daN/mm 2 ) = C D 5 /.9/##  zC Db 5 /.9/##    = -0’105 daN/mm 2 -Flexión eje vertical: σ minfv (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 σ maxfv (N/mm 2 ) =  8  9##   ## >  = 4) 9## (′(##  = 36'35 N/mm 2 M 3'64 daN/mm 2 σ mfv (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  C Db  /.9/##    = 1’82 daN/mm 2 σ afv (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  zC Db  /.9/##    = -1'82 daN/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 40 -Flexión eje horizontal: σ minfH (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 σ maxfH (N/mm 2 ) =  8  9##   ## >  = 4R4 9## (′(##  = 40'62 N/mm 2 M 4'06 daN/mm 2 σ mfH (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  C Db  /.9/##    = 2'03 daN/mm 2 σ afH (daN/mm 2 ) = C D  /.9/##  zC Db  /.9/##    = -2'03 daN/mm 2 -Torsión: ζ min (N/mm 2 ) = 0 daN/mm 2 ζ max (N/mm 2 ) =  8 9##   ## >  = (($ 9## $(4$′($##  = 47’81 N/mm 2 M 4’78 daN/mm 2 ζ m (daN/mm 2 ) =  D /.9/##   Db /.9/##    = 2'39 daN/mm 2 ζ a (daN/mm 2 ) =  D /.9/##  z Db /.9/##    = -2'39 daN/mm 2 -Límites de fatiga reales: Para flexión rotativa ----> σ AF (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·σ` AF (daN/mm 2 ) = 12’76 daN/mm 2 Dónde: K a = coeficiente de superficie. Que depende del acabado superficial, en el caso a estudio (ver 1.4.1.1., pág. 92), será de 0’9. K b = coeficiente de tamaño. Se tomará como 0’87. K c = coeficiente de confianza. (Ver 1.4.1.1., pág. 93). Que atiende a la siguiente ecuación: K c = 1 – 0´008D; donde a su vez D se puede obtener de la tabla siguiente, considerando una relación de supervivencia por 100 de 99%. Por lo que K c = 0’816. K e = coeficiente de concentración de tensiones. Para aplicar este coeficiente no solamente deberá tenerse en cuenta la forma geométrica del elemento, que es esencial, sino que también es preciso considerar el tipo de carga aplicada. De todas formas todas ellas atenderán a la ecuación: K e = 4   F 4 4  z 4 ; q = sensibilidad a la entalla =0’9. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 41 Mirando para los diferentes gráficos en (1.4.1.1., pág. 94), y para las diferentes cargas se obtiene la siguiente tabla: Flexión Compresión Torsión K t 1’6 1’6 3,4 K e 0’65 0’65 0’ 32 Tabla 1.2.4.4.2 Para tracción-compresión ----> σ A (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·σ` A (daN/mm 2 ) = 11'47 daN/mm 2 Para torsión con inversión ----> ζ AF (daN/mm 2 ) = K a · K b · K c · K e ·ζ` AF (daN/mm 2 ) = 3’83 daN/mm 2 -Tensión normal y cortante equivalentes: Compresión: σ ec = σ mc + C  C   .J F 0’437 daN/mm 2 M 0’44 daN/mm 2 Flexión eje vertical: σ efv = σ mfv + C  C   .' F 7'097 daN/mm 2 M 7'10 daN/mm 2 Flexión eje horizontal: σ efH = σ mfH + C  C   . F 7'916 daN/mm 2 M 7'92 daN/mm 2 Flexión total: σ et = @σ    w  ,  F 10'636 daN/mm 2 M 10'64 daN/mm 2 Compresión-flexión total: σ e (daN/mm 2 ) = σ ec + σ efv = 0’44 + 10'64 = 11'08 daN/mm 2 Torsión: ζ e = ζ m +      . F 13'934 daN/mm 2 M 13'93 daN/mm 2 -Coeficiente de seguridad: σ F /C s (daN/mm 2 ) = @ ,  /.9 ##  w 4 ,  /.9 ##   = 29'98 daN/mm 2 (>11’09 daN/mm 2 del estático) ----> C s = 1'234 M 1'23 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 48 1.2.6.3.- Eje 2 Para el eje 2 RODAMIENTO RÍGIDO DE BOLAS     = 4$( 9 %R 9 = 0’6943 0 ′ 22{0′44 ----> suponemos que X = 0’56, Y = 1’2 P (N)= X·F r + Y·F a = 0’56· 2627 N + 1’2·1824 N = 3659’92 N M 3660 N Para 20000 horas interpolando en las tablas de (1.4.1.3., pág. 102), f  M 3’11 ---->C = 11’4 KN  Buscando en los catálogos de SKF puede encontrarse el rodamiento rígido de bolas 16007, que excede lo necesario la capacidad de carga hallada, ya que su C = 13 KN. Sus otras características se pueden ver en (1.4.2.2., pág. 114), de las que también nos vale mencionar aquí su capacidad de carga estática, C 0 =8’15 KN, para corroborar si los coeficientes radial(X) y axial(Y) del elemento han sido escogidos correctamente.   f 8 = 4$( 9 $4 9 = 0’2238 M0’25; por lo que no habrá que cambiar los valores de X e Y RODAMIENTO DE AGUJAS Para todos los rodamientos de agujas X=1, Y=0, por lo que P (N)= X·F r + Y·F a = 1· 4815 N + 0·0 N = 4815 N Para 20000 horas interpolando en las tablas de (1.4.1.3., pág. 103), f  M 2’78 ---->C = 13’4 KN  Buscando en los catálogos de SKF puede encontrarse el rodamiento de agujas BK 2518 RS, que cumple con la capacidad de carga exigida, pues su C = 15’1 KN, como puede observarse en (1.4.2.2., pág. 114), así como todas sus demás características relevantes. Nótese que en el ensamblaje final del eje, este rodamiento va montado sobre un aro interior recomendado por la propia casa, cuya denominación es IR 20x25x17. Seguidamente se pasará al estudio de la fijación de la sierra de disco, mediante un tornillo que lo fijará axialmente y unos pasadores que serán los encargados de asegurar que el disco gira exactamente a la vez que el eje 2. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 49 1.2.7.- Fijación del Disco 1.2.7.1.- Fijación Axial El tornillo de fijación deberá vencer el momento torsor máximo del eje 2. Así que, suponiendo un tornillo de M14x2: ζ(daN/mm 2 )=   /.9##   ## >  =   /.9##  > DD 7 ; d r = diá. resistente del tornillo = d-0’9381·p = 12’12 mm ζ = 115’13 daN/mm 2 Aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia de 3, ζ adm M 345 daN/mm 2 , la designación de la característica mecánica que deberá tener el tornillo según la norma ISO 4762(DIN 267) será de 8·8 con L = 25 mm. 1.2.7.2.- Pasadores A su vez los pasadores, de diámetro 12 mm, se estudiarán como un grupo de pernos, por su semejanza con mencionado cálculo. El esquema representativo más desfavorable de este cálculo se muestra en (Fig. 1.2.7.2.), cuyas dimensiones correspondientes al disco se pueden corroborar en (1.4.2.4., pág. 116). Fuerzas que actúan: F (N) = @ !./?. /?LJK  w -. I, J?. /?LJK  = √427  w179  = 463 N M(Nmm) = F(N)· L(mm) = 463N· 175mm = 81025 Nmm M 81000 Nmm Fig. 1.2.7.2. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 50 Cortante primario debido a la fuerza: F’ 1 = F’ i = 9 º ",! KL = 9 º ",! KL = (%) 9 ( = 115’75 N Cortante secundario debido al momento torsor: F’’ 1 = F’’ i = 9##!  ## !  ## !  ## = $49##)## ()  ##  = 632’8125 NM 632’81 N Cortante resultante: F = F’ 1 + F’’ 1 = 115’75 N + 632’81 N = 748’56 N Tensión cortante: ζ = 9 º Hcad 5a¡ ##   = 9 º Hcad 5a¡   = ##   = R($ ′ %9 4  = ##  =6’6187 N/mm 2 = = 0’ 66187 daN/mm 2 M 0’66 daN/mm 2 Aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia de 3, ζ adm M 2 daN/mm 2 . Debido al escaso valor de la tensión cortante se podrá utilizar cualquier material, por ello se adopta finalmente de incluir los pasadores como una parte de los discos de fijación interior y exterior del disco, que se pueden ver en los planos 01.04.04 y 01.04.05. 1.2.8.- Pasadores y Orejetas del Giro del Cabezal A continuación se procederá a calcular el material de los pasadores que serán los encargado de permitir que el cabezal gire, y de la orejeta en la que está alojado, y que también proporcionará el material del que estará compuesto el resto del cabezal. Para tal resolución se ha considerado que las fuerzas que intervienen en dicho cálculo serán únicamente, por simplificar el cálculo, el peso del motor y del cabezal, que se encontrarán a una distancia como las que se representa en el esquema de la (Fig. 1.2.8.1.1.1), donde también se incluyen las otras dimensiones relevantes al estudio. 1.2.8.1.- Fuerzas que Actúan Primero habrá que mencionar que el momento torsor que produce ambos pesos no se ha considerado porque prácticamente se anulan entre los dos. Por otro lado, suponiendo que las orejetas se pueden considerar como empotramientos en los extremos del pasador, el cortante que actúa sobre cada orejeta o sobre cada extremo de los pasadores se podrá calcular gracias a las fórmulas de momentos de empotramiento perfecto, según (Fig. 1.2.8.1.1.1): MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 51 Fig. 1.2.8.1.1.1 La fuerza tangencial en cada orejeta será F t =   = 350 N. Y el momento flector será de M f = S $ = 31500Nmm. 1.2.8.2.- Pasadores El cálculo del pasador sólo se deberá realizar a cortante, por lo que: ζ pasador =   9 º Hcad 5a¡ ##   =   9 º Hcad 5a¡   = ##   = ) 9 4 V = ##  = 0’713 N/mm 2 = = 0’ 0713 daN/mm 2 M 0’071 daN/mm 2 Aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia de 5, porque se han podido cometer más errores que en otro cálculos, ζ adm pasador M 0’36 daN/mm 2 . Debido al escaso valor de la tensión cortante se podrá utilizar cualquier acero. Se escogerá F-1100, que posee una τ adm = 11'5 daN/mm 2 .  Finalmente para el material del pasador se escogerá un acero F-1100 normalizado. 1.2.8.3.- Orejetas - A cortante: ζ orejeta =   9 E a_ z/ Hda , a_ = ) 9 z( = 0’35 N/mm 2 = = 0’ 035 daN/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 52 Aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia de 5, ζ adm orejeta M 0’17 daN/mm 2 . Debido al escaso valor de la tensión cortante se podrá utilizar cualquier material de fundición. Se escogerá F-811, que posee una σ adm = 3’8 daN/mm 2 . - A flexión: σ orejeta =   9 E a_ , a_ +   9##   =   9 E a_ , a_ +   9##  7 , a_ E a_  = ) 9 ( + )4 9##  7 (  = 0’3565 N/mm 2 = = 2’065 N/mm 2 = 0’2065 daN/mm 2 M 0’21 daN/mm 2 Aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia de 5, porque se han podido cometer más errores que en otro cálculos, σ adm orejeta M 1’05 daN/mm 2 . Debido al escaso valor de la tensión cortante se podrá utilizar cualquier material de fundición. Se escogerá F-811, que posee una σ adm = 3’8 daN/mm 2 .  Sin importar el cálculo que se elija, aunque eso sí, el realizado a flexión es más restrictivo, el material de la orejeta, y por tanto de todo el cabezal será F-811. 1.2.9.- Protección del Disco En este apartado se procederá con todos los cálculos que son relevantes a la protección del disco. Se recomienda ver antes (1.4.1.6., pág. 110). 1.2.9.1.- Protector Fijo FIJACIÓN ATORNILLADA El centro de gravedad de la pieza tiene las siguientes coordenadas X = -61'6 mm, Y = -64'8 mm, Z = 21'2 mm, y con un peso aproximado de unos 22 N. Todo ello hallado gracias al programa Autodesk Inventor. - Esquema del problema: Plano horizontal Plano vertical MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 53 -Características de los tornillos: Es una unión de 2 tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4017(DIN931). Diámetro resistente = d r = d-0’9381·p = 6’8273 mm Area resistente = A r = /   ## ( = 36’64 mm 2 Diámetro de la cabeza = d i = 13 mm Diámetro de la sección sin roscar = d c = 8 mm Longitud de la sección roscada = L r = 22 mm. En realidad con verdadero uso 19 mm. Longitud de la sección sin roscar = L c = 8 mm. Longitud efectiva de la sección roscada = L re = L r + 0’4·d r = 24’73092 mm. Longitud efectiva de la sección sin roscar = L ce = L c + 0’4·d c = 11’2 mm. Tensión de rotura = σ rot = 600 N/mm 2 Tensión de fluencia = σ F = 360 N/mm 2 - Rigidez de la unión: • Del perno(K p ) E = módulo de Young del perno = 2’1·10 5 N/mm 2 . 4 ¢ H = ( O £ S 5 / 5 w S  /   ¤ = (  ′ 44 V £ 44′ $  w (′R) %′$R)  ¤ = 4’27·10 -6 N/mm ----> k p = 234·10 3 N/mm • De los elementos unidos(K u ) α = 30º E i =módulo de Young de cada elemento unido. Para ambos en el caso de estudio se trata de fundición, por lo que su valor es 1’7·10 5 N/mm 2 . L i = espesor de cada elemento unido en mm. K ui = O b / 5 -.   ¥ ¦b§ ¨ b h 5b ¨ 5 ¦b§ ¨ b¨ 5b h 5 © = 4 ′ R4 V $-. )  ¥ ¦b>8 ¨ > h 6> ¨ 6 ¦b>8 ¨ > ¨ 6> h 6 © = 4 ′ R4 V $-. )  £ V8′=ª> ª′7=8 ¤ ----> K u1 (L 1 = 6 mm) = 3’745·10 6 N/mm MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 54 4 ′ R4 V $-. )  £ 767′ª7ª8 =>′V7= ¤ ----> K u2 (L 2 = 24 mm) = 2’379·10 6 N/mm 4 ¢ ¡ F 4 ¢ ¡ w 4 ¢ ¡ ----> k u = 1’455·10 6 N/mm • Coeficiente de reparto de la unión(C) C = ¢ H ¢ H  ¢ ¡ = 138’543·10 -3 -Tensión cortante(ζ) La fuerza cortante sobre cada tornillo(F’) será; F t = reacción vertical total en el rodamiento. F’ =   º abccad = (( 9  = 22'00 N Además, también habrá que tener en cuenta el momento torsor que se produce en el plano horizontal. L = distancia con el peso en el plano horizontal = 48’3 mm. r i = distancia de los tornillos hasta el centro de gravedad. Para ambos pernos es de 10 mm. F'' 1 = F'' 2 =   !  = (( 9($ ′ )## 4 ## = 106'26 N Así, que la fuerza resultante será de: F = g′  w ′′  = 108'51 N y el cortante producido en los tornillos de: ζ =    = 2’9616 N/mm 2 M 2'96 N/mm 2 -Tensión normal(σ) • Precarga del perno(F i ) F i = 0’75·F lim = 0’9·A r ·σ F =0’9·36’64·360 = 11871’36 N • Carga exterior(F) L = distancia con el peso en el plano vertical = 115’2 mm. r A = radio de la posición de los tornillos A = 30 mm. F A = fuerza en los tornillos A. r B = radio de la posición de los tornillos B = 10 mm. F B = fuerza en los tornillos B. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 55 F t ·L = F A ·r A + F B ·r B   0  F  « 0 « ----> F A = 152'00 N, F B = 50'67 N El perno más solicitado es el A. F total = C·F A = 138'543·10 -3 ·50'67 = 7'02 N La tensión normal resultante, aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia(n F ) de 3 será: σ =  b    ac   = = 44$R4′)% )R′ )%′%( = 324’57 N/mm 2 -Tensión normal equivalente(σ e ) según la teoría de tensión cortante máxima: σ e = g  w 4  = = √324′57  w 42′96  = 324’62 N/mm 2 < 360 N/mm 2  Así que los tornillos elegidos al inicio cumplirán eficientemente con su función. El par que hay que aplicar en los tornillo, y sólo se realizará el cálculo esta vez, en los próximos se indicará directamente, será de: M apriete = M rosca + M pivotamiento = F i · / D  ·tg(β+φ 1 ) + F i ·  ) ·  > z! >   !  f 2 Donde: β = ángulo de inclinación de la hélice la rosca, tal que β = arctg  " / D , y a su vez p = paso del tornillo y d m = diámetro medio de la rosca. φ 1 = ángulo de rozamiento, tal que φ 1 = arctg     5 , y a su vez α c = ángulo de presión circunferencial, que en roscas métricas es 30º; y f 1 = coeficiente de rozamiento entre los filetes del tonillo y la tuerca, 0'12 (ver 1.4.1.5., pág. 109). f 2 = coeficiente de rozamiento entre la arandela y la unión, 0,10 (ver 1.4.1.5., pág. 109).  Tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4017(DIN931), con M apriete = 23800 Nmm. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 56 1.2.9.2.- Protector Móvil ESLABONES MÓVILES El problema que se presenta estará representado con un esquema como el siguiente: y los esfuerzos, algo modificados, a los que estarán sometidos las barras, gracias al programa AMEB, serían estos: -Axiles(N): MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 57 - Momentos Flectores(Nmm): - Cortantes y momentos flectores barra 1-2(N): MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 64 - Características de los tornillos: Es una unión de 4 tornillos hexagonales a media rosca de M7x1 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4014. Diámetro resistente = d r = d-0’9381·p = 6’0619 mm Area resistente = A r = /   ## ( = 28’86 mm 2 Diámetro de la cabeza = d i = 11 mm Diámetro de la sección sin roscar = d c = 7 mm Longitud de la sección roscada = L r = 20 mm. En realidad con verdadero uso 12 mm. Longitud de la sección sin roscar = L c = 10 mm. Longitud efectiva de la sección roscada = L re = L r + 0’4·d r = 14’42476 mm. Longitud efectiva de la sección sin roscar = L ce = L c + 0’4·d c = 12’8 mm. Tensión de rotura = σ rot = 600 N/mm 2 Tensión de fluencia = σ F = 480 N/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 65 - Rigidez de la unión: • Del perno(K p ) E = módulo de Young del perno = 2’1·10 5 N/mm 2 . 4 ¢ H = ( O £ S 5 / 5 w S  /   ¤ = (  ′ 44 V £ 4′$ R  w 4(′((R% %′%4  ¤ = 3’96·10 -6 N/mm ----> k p = 252·10 3 N/mm • De los elementos unidos(K u ) α = 30º E i =módulo de Young de cada elemento unido. Para ambos en el caso de estudio se trata de fundición, por lo que su valor es 1’7·10 5 N/mm 2 . L i = espesor de cada elemento unido en mm. K ui = O b / 5 -.   ¥ ¦b§ ¨ b h 5b ¨ 5 ¦b§ ¨ b¨ 5b h 5 © = 4 ′ R4 V R-. )  ¥ ¦b>8 ¨  h ± ¨ ± ¦b>8 ¨  ¨ ± h ± © = 4 ′ R4 V R-. )  £ ±ª′6=7 6′668 ¤ ----> K u1 (L 1 = 10 mm) = K u2 (L 2 = 10 mm) = 2’504·10 6 N/mm 4 ¢ ¡ F 4 ¢ ¡ w 4 ¢ ¡ ----> k u = 1’252·10 6 N/mm • Coeficiente de reparto de la unión(C) C = ¢ H ¢ H  ¢ ¡ = 167’553·10 -3 -Tensión cortante(ζ) La fuerza cortante sobre cada tornillo(F’) será; F t = reacción vertical total en el rodamiento. F’ =   º abccad = 4)$$ 9 ( = 344'00 N ζ = ′   = 11'9196 N/mm 2 M 11’92 N/mm 2 -Tensión normal(σ) • Precarga del perno(F i ) F i = 0’75·F lim = 0’75·A r ·σ F =0’75·28’86·480 = 10389’60 N MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 66 • Carga exterior(F) L = distancia con la reacción vertical total en el rodamiento = 2’5 mm. r = distancia con la reacción horizontal total en el rodamiento = 65 mm. r A = radio de la posición de los tornillos A = 5 mm. F A = fuerza en los tornillos A. r B = radio de la posición de los tornillos B = 125 mm. F B = fuerza en los tornillos B. F t ·L + N·r = 2·F A ·r A + 2·F B ·r B   0  F  « 0 « ----> F A = 3'29 N, F B = 164'52 N F = reacción horizontal sobre el perno más solicitado, el B. F = C·F B = 167’553·10 -3 ·164'52 = 27’565 N La tensión normal resultante, aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia(n F ) de 3 será: σ =  b      = = 4)$′R )R′% $′$% = 362’87 N/mm 2 -Tensión normal equivalente(σ e ) según la teoría de tensión cortante máxima: σ e = g  w 4  = = √362′87  w 411′92  = 363’65 N/mm 2 < 480 N/mm 2 Así que los tornillos elegidos al inicio cumplirán con efectividad su función.  4 tornillos hexagonales a media rosca de M7x1 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4014, con M apriete = 17800 Nmm. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 67 1.2.10.2.- Alojamiento del Rodamiento de Rodillos Cónicos 31306 J2/Q Esquema, de la pieza del plano 01.03.03, del problema: - Características de los tornillos: Es una unión de 4 tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4018. Diámetro resistente=d r = d-0’9381·p = 6’8273 mm Area resistente = A r = /   ## ( = 36’64 mm 2 Diámetro de la cabeza = d i = 13 mm Diámetro de la sección sin roscar = d c = 8 mm Longitud de la sección roscada = L r = 22 mm. En realidad con verdadero uso 19 mm. Longitud de la sección sin roscar = L c = 8 mm. Longitud efectiva de la sección roscada = L re = L r + 0’4·d r = 21’73092 mm. Longitud efectiva de la sección sin roscar = L ce = L c + 0’4·d c = 11’2 mm. Tensión de rotura = σ rot = 600 N/mm 2 Tensión de fluencia = σ F = 480 N/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 68 - Rigidez de la unión: • Del perno(K p ) E = módulo de Young del perno = 2’1·10 5 N/mm 2 . 4 ¢ H = ( O £ S 5 / 5 w S  /   ¤ = (  ′ 44 V £ 44′ $  w 4′R) %′$R)  ¤ = 3’89·10 -6 N/mm ----> k p = 257·10 3 N/mm • De los elementos unidos(K u ) α = 30º E i =módulo de Young de cada elemento unido. Para ambos en el caso de estudio se trata de fundición, por lo que su valor es 1’7·10 5 N/mm 2 . L i = espesor de cada elemento unido en mm. K ui = O b / 5 -.   ¥ ¦b§ ¨ b h 5b ¨ 5 ¦b§ ¨ b¨ 5b h 5 © = 4 ′ R4 V $-. )  ¥ ¦b>8 ¨ > h 6> ¨ 6 ¦b>8 ¨ > ¨ 6> h 6 © = 4 ′ R4 V $-. )  £ V76′±>8± ª′78V ¤ ----> K u1 (L 1 = 15 mm) = 2’267·10 6 N/mm 4 ′ R4 V $-. )  £ >=±′=6± 7′±>V8 ¤ ----> K u2 (L 2 = 10 mm) = 3’523·10 6 N/mm 4 ¢ ¡ F 4 ¢ ¡ w 4 ¢ ¡ ----> k u = 1’379·10 6 N/mm -Coeficiente de reparto de la unión(C) C = ¢ H ¢ H  ¢ ¡ = 157’090·10 -3 -Tensión cortante(ζ) La fuerza cortante sobre cada tornillo(F’) será; F t = reacción vertical total en el rodamiento. F’ =   º abccad = )%( 9 ( = 923’50 N ζ = ′   = 25’2046 N/mm 2 M 25’20 N/mm 2 -Tensión normal(σ) • Precarga del perno(F i ) F i = 0’9·F lim = 0’9·A r ·σ F =0’9·36’64·480 = 15828’48 N MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 69 • Carga exterior(F) L = distancia con la reacción vertical total en el rodamiento = 10’5 mm. r = distancia con la reacción horizontal total en el rodamiento = 52'5 mm. r A = radio de la posición de los tornillos A = 46 mm. F A = fuerza en los tornillos A. r B = radio de la posición de los tornillos B = 125 mm. F B = fuerza en los tornillos B. F t ·L + N·r = 2·F A ·r A + 2·F B ·r B   0  F  « 0 « ----> F A = 128'12 N, F B = 1921'86 N F = reacción horizontal sobre el perno más solicitado, el B. F = C·F B = 157’090·10 -3 ·1921'86 = 301’90 N La tensión normal resultante, aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia(n F ) de 3 será: σ =  b      = = 4$$′($ ))4′ )%′%( = 456’72 N/mm 2 -Tensión normal equivalente(σ e ) según la teoría de tensión cortante máxima: σ e = g  w 4  = = √456′72  w 425′20  = 459’49 N/mm 2 < 480 N/mm 2 Así que los tornillos elegidos al inicio cumplirán eficientemente con su función.  4 tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 30 mm según la norma ISO 4018, con M apriete = 31700 Nmm. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 70 1.2.10.3.- Alojamiento del Rodamiento Rígido de Bolas 16007 FIJACIÓN Esquema, de la pieza del plano 01.04.03, del problema: - Características de los tornillos: Es una unión de 4 tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 25 mm según la norma ISO 4018. Diámetro resistente=d r = d-0’9381·p = 6’8273 mm Area resistente = A r = /   ## ( = 36’64 mm 2 Diámetro de la cabeza = d i = 13 mm Diámetro de la sección sin roscar = d c = 8 mm Longitud de la sección roscada = L r = 22 mm. En realidad con verdadero uso 17 mm. Longitud de la sección sin roscar = L c = 3 mm. Longitud efectiva de la sección roscada = L re = L r + 0’4·d r = 19’73092 mm. Longitud efectiva de la sección sin roscar = L ce = L c + 0’4·d c = 6’2 mm. Tensión de rotura = σ rot = 600 N/mm 2 Tensión de fluencia = σ F = 480 N/mm 2 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 71 - Rigidez de la unión: • Del perno(K p ) E = módulo de Young del perno = 2’1·10 5 N/mm 2 . 4 ¢ H = ( O £ S 5 / 5 w S  /   ¤ = (  ′ 44 V £ %′ $  w 4′R) %′$R)  ¤ = 3’15·10 -6 N/mm ----> k p = 317·10 3 N/mm • De los elementos unidos(K u ) α = 30º E i =módulo de Young de cada elemento unido. Para ambos en el caso de estudio se trata de fundición, por lo que su valor es 1’7·10 5 N/mm 2 . L i = espesor de cada elemento unido en mm. K ui = O b / 5 -.   ¥ ¦b§ ¨ b h 5b ¨ 5 ¦b§ ¨ b¨ 5b h 5 © = 4 ′ R4 V $-. )  ¥ ¦b>8 ¨ > h 6> ¨ 6 ¦b>8 ¨ > ¨ 6> h 6 © = 4 ′ R4 V $-. )  £ ª6′ª6ª± V′668 ¤ ----> K u1 (L 1 = 8 mm) = 3’6176·10 6 N/mm 4 ′ R4 V $-. )  £ >=±′=6± 7′±>V8 ¤ ----> K u2 (L 2 = 10 mm) = 3’523·10 6 N/mm 4 ¢ ¡ F 4 ¢ ¡ w 4 ¢ ¡ ----> k u = 1’785·10 6 N/mm • Coeficiente de reparto de la unión(C) C = ¢ H ¢ H  ¢ ¡ = 150’809·10 -3 -Tensión cortante(ζ) La fuerza cortante sobre cada tornillo(F’) será; F t = reacción vertical total en el rodamiento. F’ =   º abccad = %R 9 ( = 656'75 N ζ = ′   = 17’9243 N/mm 2 M 17’92 N/mm 2 -Tensión normal(σ) • Precarga del perno(F i ) F i = 0’9·F lim = 0’9·A r ·σ F =0’9·36’64·480 = 15828’48 N MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 72 • Carga exterior(F) L = distancia con la reacción vertical total en el rodamiento = 20’5 mm. r = distancia con la reacción horizontal total en el rodamiento = 85+15 = 100 mm. r A = radio de la posición de los tornillos A = 7’5 mm. F A = fuerza en los tornillos A. r B = radio de la posición de los tornillos B = 162’5 mm. F B = fuerza en los tornillos B. F t ·L - N·r = 2·F A ·r A + 2·F B ·r B   0  F  « 0 « ----> F A = -18'22 N, F B = -394'66 N El perno más solicitado, aunque parezca lo contrario, como se verá más adelante, es el A. F = C·F A = 150’809·10 -3 · (-18'22) = -2’74 N La tension normal resultante, aplicando un coeficiente de seguridad a fluencia(n F ) de 3 será: σ =  b      = = 4$$ ′ ($ )z ′ R( )%′%( = 431’77 N/mm 2 -Tensión normal equivalente(σ e ) según la teoría de tensión cortante máxima: σ e = g  w 4  = = √431′77  w 417′92  = 433’25 N/mm 2 < 480 N/mm 2 Así que los tornillos elegidos al inicio cumplirán eficientemente con su función. Sin embargo, al contrario que en los casos anteriores aun habrá que revisar que cumpla otra función, no permitir las fugas de aceite. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 73 PÉRDIDA DE ACEITE Deberá cumplirse que: D  (d i + e)·nº tornillos Donde: D = longitud circunferencial del círculo en mm, que atiende a la expresión D = π·d =486’95 mm. e = espesor menor de los elementos unidos en mm. L 1 = e = 8 mm. 486’95 mm  (13 + 8)·4 = 84 mm  Que no se cumpla la inecuación representa que hará falta poner una junta, untar la unión con una grasa especial, o ambas acciones, para no dejar escapar el lubricante.  4 tornillos hexagonales a media rosca de M8x1’25 6·8 con L = 25 mm según la norma ISO 4018, con M apriete = 31700 Nmm. 1.2.10.4.- Del Motor Aunque se supone que el fabricante ya ha debido de calcular dicha unión cuya única carga a vencer es el propio peso del motor, al no facilitarnos los pernos, o por lo menos las características resistentes de estos, que han tenido en cuenta, y al haber otra pieza ajena a la casa involucrada en el estudio, se necesitará realizar la comprobación. FIJACIÓN Esquema, de la pieza del plano 01.02.02, del problema: MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 80 1.3.1.- Introducción Para poder comparar con algunas tronzadoras que existen en el mercado, lo primero que habrá que realizar es una estimación del coste total de la tronzadora en sí, y no únicamente de la parte correspondiente al cabezal. Para ello se ha supuesto que el coste de toda la tronzadora equivaldría, más o menos, a multiplicar por 1,25 veces el precio del cabezal, por lo cual: Coste total del cabezal x 1,25 = 1526,68€ x 1,25 = 1908,35€ Si se le añada una bancada, 250 euros, su precio ascendería a 2158,35 €. 1.3.2.- Estudio de Mercado En este apartado se pasará a comparar las tronzadora ya habidas en el mercado con la calculada, para ello se irán exponiendo las tronzadoras competidoras, mostrando sus especificaciones, y después enumerando las ventajas y desventajas de la tronzadora del proyecto con respecto a las especificaciones de su competidora( Ver 1.1.6.- Descripción del Producto, pág. 10). - Tronzadora ENDA - FALCON 352/MA MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 81  Ventajas de la tronzadora del proyecto • Peso inferior. • Menor potencia --> menor consumo.  Desventajas de la tronzadora del proyecto • Menor capacidad de corte. • Menor gama de velocidades. - Tronzadora ENDA - COBRA 352 MA  Ventajas • Corte de materiales de mayor dureza. • Mayor capacidad de corte, en general, en ángulo de 45º.  Desventajas • Mayor peso. • Mayor tamaño( a vista). MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 82 - Tronzadora FABRIS - 275 JUNIOR  Ventajas • Mayor capacidad de corte en ángulo de 45º. • Uso velocidades de corte recomendadas por el fabricante de las sierras de disco.  Desventajas • Mayor peso. • Mayor tamaño( a vista). MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 83 - Tronzadora FABRIS - 315  Ventajas • Uso velocidades de corte recomendadas por el fabricante de las sierras de disco.  Desventajas • Mayor peso. • Mayor potencia --> mayor consumo. • Menor capacidad de corte, en general. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 84 - Tronzadora MG- 250 CS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 85  Ventajas • Mayor capacidad de corte. • Uso velocidades de corte recomendadas por el fabricante de las sierras de disco.  Desventajas • Mayor coste. • Mayor potencia --> mayor consumo • Mayor peso. • Mayor tamaño. - Tronzadora MG- 315 CS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 86  Ventajas • Menor coste.  Desventajas • Mayor potencia --> mayor consumo. • Mayor peso. • Menor capacidad de corte. - Tronzadora OPTIMUM - 275 CS (1543 EUROS) MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 87  Ventajas • Mayor capacidad de corte. • Uso velocidades de corte recomendadas por el fabricante de las sierras de disco.  Desventajas • Mayor coste. • Mayor peso. • Mayor tamaño. - Tronzadora OPTIMUM - 315 CS (1850 EUROS) MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 88  Ventajas • Mayor capacidad de corte.  Desventajas • Mayor coste. • Mayor peso. • Mayor potencia --> mayor consumo. 1.3.3.- Conclusiones A lo largo de las comparaciones realizadas anteriormente se ha podido comprobar que las ventajas y desventajas de la tronzadora a diseño han ido cambiando indistintamente, salvo únicamente, y por lo tanto cabe mencionar, por el mayor peso y tamaño. Lo cual dejaría a debate si la intrusión de la tronzadora sería factible, rentable, a falta de un mayor y especifico estudio a fondo de las posibilidades de hacerse un hueco, ser competitiva, en el mercado. MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 89 1.4.- ANEJOS ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 96 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 97 EXCEL: TRANSMISIÓN HELICOIDAL z2 45 z1 15 i 3 dejes(mm) 88 μ(º) μ(rad) cos(μ) Mn(mm) 15 0,261791667 0,96592782 2,83338829 16 0,279244444 0,96126397 2,81970763 17 0,296697222 0,95630731 2,80516812 18 0,31415 0,95105938 2,78977418 19 0,331602778 0,94552176 2,77353049 20 0,349055556 0,93969614 2,75644202 21 0,366508333 0,9335843 2,73851395 22 0,383961111 0,9271881 2,71975175 23 0,401413889 0,92050948 2,70016114 24 0,418866667 0,91355048 2,67974808 25 0,436319444 0,90631323 2,65851879 26 0,453772222 0,89879991 2,63647975 27 0,471225 0,89101283 2,61363765 28 0,488677778 0,88295436 2,58999945 29 0,506130556 0,87462694 2,56557237 30 0,523583333 0,86603312 2,54036383 31 0,541036111 0,85717552 2,51438152 32 0,558488889 0,84805682 2,48763335 33 0,575941667 0,83867982 2,46012747 34 0,593394444 0,82904736 2,43187225 35 0,610847222 0,81916238 2,40287631 36 0,6283 0,80902789 2,37314847 37 0,645752778 0,79864697 2,34269778 38 0,663205556 0,7880228 2,31153353 39 0,680658333 0,77715859 2,27966521 40 0,698111111 0,76605768 2,24710252 41 0,715563889 0,75472343 2,21385538 42 0,733016667 0,74315929 2,17993392 43 0,750469444 0,7313688 2,14534847 44 0,767922222 0,71935553 2,11010956 45 0,785375 0,70712316 2,07422794 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 98 INVENTOR: TORNILLO SINFÍN-RUEDA HELICOIDAL CÁLCULO Factor de forma del diente MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 99 Factor de esfuerzos dinámicos Factor de servicio MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 100 1.4.1.3.- Rodamientos MONTAJE EN "O" Y "X" MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 101 DURACIÓN APROXIMADA MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 102 TABLA ROD. DE BOLAS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 103 TABLA ROD. DE RODILLOS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 104 1.4.1.4.- Discos de Corte PRESIÓN ESPECÍFICA MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 105 FUERZAS DE CORTE Recomendaciones - Pasos nominales: MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 112 DIMENSIONES MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 113 1.4.2.2.- Rodamientos EJE 1 31306 J2/Q 32005 X/Q MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 114 BK 2018 RS EJE 2 16007 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 115 BK 2518 RS 1.4.2.3.- Retén de Aceite MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 116 1.4.2.4.- Sierra de Disco MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 117 1.4.2.5.- Chaveteros y Chavetas CHAVETEROS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 118 CHAVETAS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 119 1.4.2.6.- Uniones Roscadas AGUJEROS PASANTES CARACTERISTICAS MECANICAS TORNILLOS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 120 TORNILLOS MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 121 MEMORIA Cálculo y Diseño del Cabezal de una Tronzadora de Disco Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica Industrial Página 128 1.4.3.- Manual del Usuario ~ 1 ~ MANUAL DEL USUARIO TRONZADORA DE DISCO ~ 2 ~ ~ 3 ~ ÍNDICE SECCIÓN 1 - Descripción y principales 1.1.- PRESENTACIÓN ................................................................................................................... 5 1.2.- GARANTÍA ............................................................................................................................ 5 1.2.1- EXCLUSIONES DE LA GARANTÍA ................................................................................. 5 1.3.- IDENTIFICACIÓN ................................................................................................................ 6 1.4.- DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA ........................................................................................ 6 1.5.- CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ........................................................................................... 8 1.6.- NIVEL DE RUIDO................................................................................................................. 9 SECCIÓN 2 - Normas de seguridad generales 2.1.- SEGURIDAD ....................................................................................................................... 10 2.1.1- TERMINOLOGÍA ADOPTADA ...................................................................................... 11 2.2.- SEÑALES DE SEGURIDAD ................................................................................................ 11 2.3.- NORMAS DE SEGURIDAD GENERALES ........................................................................... 11 SECCIÓN 3 - Desplazamiento e instalación 3.1.- TRANSPORTE Y DESPLAZAMIENTO ................................................................................ 16 3.2.- INSTALACIÓN .................................................................................................................... 17 3.2.1- CONEXIONES ............................................................................................................... 18 3.2.1- MONTAJE DE LOS COMPONENTES ........................................................................... 18 SECCIÓN 4 - Uso de la tronzadora de disco 4.1.- USO Y DISPOSITIVOS DE MANDO ................................................................................... 19 4.1.1- CORTE NORMAL - FUNCIONAMIENTO ..................................................................... 21 4.1.2- CÓMO PARA AL TRONZADORA DE DISCO ................................................................ 22 4.1.3- CORTE INCLINADO ..................................................................................................... 22 4.1.4- FIJACIÓN DE LA PIEZA ............................................................................................... 22 4.1.5- SUSTITUCIÓN DEL DISCO DE CORTE ....................................................................... 24 SECCIÓN 5 - Mantenimiento de la máquina 5.1.- MANTENIMIENTO ............................................................................................................. 25 ~ 4 ~ 5.1.1- CAMBIO DE ACEITE DEL REDUCTOR ....................................................................... 26 5.2.- ALMACENAMIENTO .......................................................................................................... 26 5.3.- DEMOLICIÓN .................................................................................................................... 27 SECCIÓN 6 - Repuestos 6.1.- NORMAS PARA LOS PEDIDOS .......................................................................................... 27 ESQUEMA ELÉCTRICO ........................................................................................................... 28 ANEXO 1 .................................................................................................................................... 29 ~ 5 ~ SECCIÓN 1 Descripción y características principales 1.1.- PRESENTACIÓN Este Manual Contiene la información y todo lo que se considera necesario para el conocimiento, el buen uso y el mantenimiento normal de la Tronzadora de disco. El contenido en su totalidad no constituye una descripción completa de los varios órganos ni una exposición detallada de su funcionamiento, pero el usuario encontrará lo que es normalmente útil saber para un buen uso en seguridad y para una buena conservación de la máquina. Verifique que la máquina esté íntegra y completa. Eventuales reclamaciones deberán presentarse por escrito en los 10 (diez) días siguientes a la recepción de la misma. Para posteriores reparaciones o revisiones que comporten operaciones de una cierta complejidad diríjase a EMPRESA SUMINISTRADORA (ver dirección en la 2º página). AVISO Se avisa que los dibujos presentados en este manual no tienen porque concordar con la tronzadora que usted haya comprado. Sin embargo, dada su similitud se estima que es poco probable que usted tenga dificultades en la comprensión de dicho manual. Si, aun así, hay algo que no le quede claro, el Fabricante estará encantado de resolverle sus dudas, que podrá realizar mediante los medios de comunicación que se hallan en la página 2 de este manual. 1.2.- GARANTÍA El incumplimiento de las normas descritas en este manual, la negligencia y un mal e inadecuado uso de la máquina, pueden provocar la anulación, por parte del Fabricante, de la garantía que el mismo da por la máquina. El Fabricante garantiza su productos por un período de 12 (doce) meses desde la fecha de compra. Esta garantía cubre únicamente la reparación y la sustitución gratuita de las partes que, después de un atento examen efectuado por la oficina técnica del Fabricante, resultaran defectuosas (excluidas las partes eléctricas, los motores y las herramientas). La garantía, con exclusión de toda responsabilidad por daños directos e indirectos, se considera limitada únicamente a los defectos de material y deja de tener efecto si las partes devueltas resultaran de algún modo desmontadas, manipuladas o reparadas fuera de la fábrica. 1.2.1- EXCLUSIONES DE LA GARANTÍA Están excluidos de la garantía los daños derivados de negligencia, dejadez,, mala utilización y uso impropio de la tronzadora de disco o como consecuencia de una manejo erróneo por parte del operario. ~ 6 ~ La eliminación de los dispositivos de seguridad, que la máquina lleva, provoca automáticamente el vencimiento de la garantía y las responsabilidades del Fabricante. Además, la garantía y las responsabilidades caducan si fueran usadas partes de recambio no originales. Los equipos enviados, aunque estén en garantía, deben enviarse con portes pagados. No ha lugar ningún resarcimiento por eventuales inactividades de las máquinas. El número de matrícula grabado en la plaquita de identificación, constituye la referencia básica para la garantía, el manual de instrucciones, la asistencia y la identificación de la máquina. El usuario podrá de todos modos hacer valer sus derechos sobre la garantía sólo cuando haya respetado las condiciones concernientes a la prestación de la garantía, contenidas en el contrato de suministro. El Fabricante, de todos modos, está a completa disposición para asegurar una rápida y atenta asistencia técnica y todo lo que pueda ser útil para el mejor funcionamiento y para obtener el máximo rendimiento de la máquina. 1.3.- IDENTIFICACIÓN La plaquita de identificación (nº 27 - Fig. 1) contiene: - Dirección del Fabricante - Marcado "CE"; A) Modelo de la máquina B) Número de matrícula de la máquina C) Año de fabricación; Estos datos deben de citarse siempre para solicitudes de repuestos y para las operaciones de asistencia. 1.4.- DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA La tronzadora es una máquina marcada "CE" en conformidad con las normas de la Unión Europea incluidas en las directivas 89/392/CCE y 89/336CCE correspondientes a la compatibilidad electromagnética, como descrito en la declaración de conformidad que se entrega junto con cada máquina. Es una máquina fabricada exclusivamente para el corte materiales ferrosos de sección plena, abierta o tubular. La utilización de la misma para el corte de materiales diferentes o para trabajos que no sean los previstos y no conformes con lo descrito en este manual, además de estar considerado un uso impropio y prohibido, exime al Fabricante de cualquier responsabilidad directa y/o indirecta. El siguiente listado de recambios se refiera a la Fig. 1. 1) Interruptor de mando; 2) Empuñadura de mando; 3) Varilla empuñadura de mando; 4) Protección fija; ~ 7 ~ 5) Protección móvil; 6) Rodillo apoyo del material; 7) Brazo de rodillo de apoyo; 8) Palanca de bloqueo rápido; 9) Volante accionamiento mordaza; 10) Tope con regulación para el corte de piezas en serie; 11) Palanca para el bloqueo de la mordaza; 12) Protección intermedia 13) Base de la máquina; 14) Tapón para el vaciado de aceite; 15) Disco de corte; 16) Tapón para el llenado de aceite; 17) Pulsador de parada de emergencia; 18) Conmutador de velocidad; 19) Mirilla nivel del aceite; 20) Muelle de retorno; 21) Tornillo para el ajuste de la profundidad de corte; 22) Aperturas para el líquido refrigerante (nº 1); 23) Tope corredero; 24) Varilla del tope; 25) Tornillo apriete tope corredero; 26) Tornillo de fijación de la tronzadora a ala base; 27) Plaquita de identificación; 28) Galteras de la mordaza; 29) Interruptor general con indicador luminoso de señalización máquina en tensión. La tronzadora de disco se suministra equipada con: − Soporte giratorio 45º derecha/izquierda; − Dispositivo para la prevención de accidentes a abaja tensión; − Reductor en baño de aceite; − Bomba eléctrica para el líquido refrigerante; − Tope regulable para el corte de piezas en serie; − Tope de barra; − Soporte de barra; − Suministro de llaves para las operaciones normales; − Manual de instrucciones para el uso y el mantenimiento. ACCESORIOS BAJO PEDIDO: − Base máquina (ref. 13 Fig. 1). ~ 8 ~ − − Fig.1 ~ 9 ~ 1.5.- CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS Motor trifásico de dos velocidades: 1,5-3,0 CV Revoluciones del eje porta disco: 20-40 r.p.m. Apertura mordaza: 160 mm. Diámetro disco de corte: 350 mm. Altura galteras mordazas: 55 mm. Capacidad cabeza para aceite lubricante: 4,3 l. Capacidad depósito del líquido refrigerante: 6 l. Peso máquina: 282 kg. 1.6.- NIVEL DE RUIDO El nivel sonoro ha sido medido en el puesto de trabajo del operario con la máquina en movimiento, en vacío y sobre suelo plano. − Nivel de presión acústica LpAm (A) dB: 62,3 − Nivel de potencia acústica LpAm (A) dB: 76,8 − Puesto operario (nivel acústico) LpA (A) dB: 72 − Fig.2 ~ 16 ~ SECCIÓN 3 Desplazamiento e instalación 3.1.- TRANSPORTE Y DESPLAZAMIENTO La tronzadora de disco, con sus accesorios, se suministra en resistentes jaulas de madera aptas para el transporte y almacenamiento. Se aconseja, en caso de almacenamiento, no superar una pila de 3 unidades. El desplazamiento de la máquina con su embalaje se efectúa con carretilla de horquillas o una carretilla elevadora. Si fuera necesario transportar la máquina por un largo trayecto, este embala je puede cargarse tanto en vagones de ferrocarril como en camiones. Para ello consulte las "Características técnicas", donde se indican el peso y dimensiones específicas. CUIDADO Antes de proceder con las operaciones de elevación, asegúrese que los elementos móviles de la máquina estén bien bloqueados. Levante la máquina con extremo cuidado y desplácela lentamente, sin sacudidas o movimientos bruscos. PELIGRO Las operaciones de elevación y transporte pueden ser muy peligrosas si no se efectúan con la máxima cautela. Por tanto aleje a las personas ajenas; limpie, libere y delimite la zona de traslado; verifique la integridad y la idoneidad de los medios a disposición; no toque la máquina mientras que esté suspendida y permanezca a distancia de seguridad; durante el transporte, la máquina no deberá levantarse más de 20 centímetros del suelo. Debe además comprobarse que en la zona en la que se trabaja no haya obstáculos y que haya suficiente "espacio de fuga", entendiéndose con esta expresión una zona libre y segura en la que poder desplazarse rápidamente si la máquina cayera. El plano en el que se quiere cargar la máquina deber ser horizontal para evitar posibles desplazamientos. Una vez colocada la máquina en el medio de transporte, asegúrese de que permanezca bloqueada en su posición. Fije la máquina la plano en el que está apoyada mediante el auxilio de cables adecuados a la masa de la que se entiende bloquear el movimiento (véanse "Características técnicas" para el peso de la máquina). Estos cable deben fijarse firmemente a la máquina y tensarse hacia el punto de anclaje en el plano de apoyo. Una vez efectuado el transporte, antes de soltar la máquina de todos sus vínculos, verifique que el estado y la posición de la misma no constituyen un peligro. Quite luego los cables y proceda con la descarga con los mismos medidos y modalidades previstos para la carga. Después de haber desembalado la máquina con la máxima atención, proceda a su colocación. ~ 17 ~ CUIDADO Si la máquina se hubiera entregado con los específicos embalajes, quite de las tablas y de las tapas de madera los clavos que sobresalgan. Elimine la madera, el cartón, las bolsas de plástico, los clavos, etc. conforme con las normas vigentes. 3.2.- INSTALACIÓN La tronzadora se suministra lista para su uso, con disco de corte y sin líquido refrigerante. Al elegir la posición de la máquina hay que tener en consideración que: − el sitio no tenga impedimentos, no sea húmedo y esté protegido de la intemperie; − haya una buena iluminación; − esté situada cerca del interruptor general; − la temperatura ambiental esté entre 0º y 45º C. Para la instalación sobre la bases (sobre pedido, ref. 13. Fig. 1), o para pequeños desplazamientos, proceda en el modo siguiente: 1) Con cables y tirantes de adecuada capacidad de carga enganche de la máquina (Fig. 5). 2) Con una grúa o aparejo apropiado, alce la máquina y sitúela en el sitio previsto. 3) Si se coloca sobre la base, fije la máquina y la base con los correspondientes tornillos (26 Fig. 1). Si la máquina se coloca sin la bases, deberá fijarse empleando los dos orificios (26 Fig. 1), sobre una estructura que soporte el peso de la máquina y los posibles desequilibrios debidos a la utilización de la misma. ~ 18 ~ PELIGRO El Fabricante declina toda la responsabilidad por los eventuales daños causados por una instalación errónea o por la utilización de bases inadecuadas. 3.2.1- CONEXIONES − Compruebe que la tensión de red corresponda con el voltaje del motor indicado en la plaquita de identificación (27 Fig. 1). − Conecte el cable de línea de la máquina aun cuadro eléctrico que tenga un interruptor general automático (de tipo magnetotérmico), conectado a tierra como previsto por las normas de seguridad vigentes, capaza de proteger la máquina de sobrecargas y cortocircuitos. Si al efectuar la conexión las fases estuvieran invertidas hay que invertir los hilos. • Compruebe que el disco de corte gire correctamente en el sentido de la flecha que hay en el protector móvil (B Fig. 6) del mismo disco y que la dirección de los dientes del disco sea la correcta (A Fig. 6). 3.2.1- MONTAJE DE LOS COMPONENTES Empuñadura de mando: − Introduzca la varilla con la empuñadura de mando (2 Fig. 7) y enchufe la clavija de conexión eléctrica (a baje tensión) en la centralita de mando (1 Fig. 7). Brazo apoyo material: − Enrosque los dos tronillos correspondientes del brazo (1 Fig. 8). ~ 19 ~ Varilla bloqueo barra: − Introduzca la varilla de registro (24 Fig. 1) en su sede y bloquéela. Muelle de retorno cabeza: − Monte el muelle (20 Fig. 1) de retorno (revestido de material de plástico) entre la placa y el tornillo de fijación muelle. Líquido refrigerante: − El líquido refrigerante, compuesto de agua (9 partes) y taladrina (1 parte) debe introducirse a través de dos aberturas situadas sobre el contenedor de recogida (22 Fig. 1). SECCIÓN 4 Uso de la tronzadora de disco 4.1.- USO Y DISPOSITIVOS DE MANDO PELIGRO Antes de introducir la clavija en la toma de corriente, compruebe que el valor de la tensión corresponde con el indicado en la plaquita de identificación (27 Fig. 1). La máquina está equipada con los siguientes dispositivos de mando (Fig. 9): 1) Pulsador de puesta en marcha. Este pulsador sirve para poner en marcha el disco de corte del máquina. ~ 20 ~ 2) Cuando el pulsador de puesta en marcha esté conectado, el indicador luminoso señala que en la máquina hay tensión. 3) Conmutador de velocidad. El conmutador de velocidad sirve para seleccionar la velocidad de rotación del disco de corte. POSICIÓN "0": − El disco de corte no gira (aunque se apriete el pulsador (1 Fig. 9) que hay en la empuñadura de mando) POSICIÓN "1": − En esta posición se tiene la velocidad más baja (20 r.p.m.). Esta velocidad es adecuada para el corte de materiales duros y barras llenas. POSICIÓN "2": − En esta posición se tiene la velocidad más alta (40 r.p.m.). Esta velocidad es adecuada para el corte de perfiles y de tubos de pequeño espesor. ATENCIÓN El conmutador de velocidad puede cerrarse con candado. Nombre un responsable para la custodia de la llave. 4) Empuñadura con pulsador de mando. La empuñadura de mando (con hombre presente), sirve para hacer subir y bajar el cabezal efectuando de esta forma la operación de corte. Esta empuñadura está compuesta por un tubo fijo en el cabezal de la máquina en cuyo extremo hay la empuñadura de mando con un pulsador. Apretando el pulsador (1), se obtiene la puesta en marcha de la rotación del disco y soltándolo la parada. ATENCIÓN Antes de poner la máquina en funcionamiento, efectúe un control general de la eficiencia para familiarizarse con los dispositivos de mando y su funcionamiento. ~ 21 ~ 4.1.1- CORTE NORMAL - FUNCIONAMIENTO Después de haber efectuado lo descrito, para la puesta en funcionamiento de la máquina, proceda con el modo siguiente (Fig. 10): − Abra la mordaza (1) mediante el volante (2). − Introduzca el material en las galteras de las mordazas y bloquéelo firmemente con el volante (2) y la palanca de bloqueo rápido (3). − El dispositivo de bloqueo contra las rebabas permite el corte de las piezas en serie siempre que se regule y mantenga en la misma posición. − Seleccione la velocidad de corte deseada en el conmutador (5). En este momento la máquina está lista para efectuar el corte. − Coja la empuñadura de accionamiento (6) y apretando el pulsador (7) el disco de corte empezará a girar. − Apoye suavemente la hoja de corte en la pieza que debe cortarse, para evitar la rotura de los dientes de la hoja de la sierra, y efectúe el corte. ATENCIÓN Asegúrese que el aceite refrigerante salga en cantidad suficiente durante el corte. El disco debe de estar abundantemente lubricado y enfriado. En posición de reposo (cabezal arriba) el cárter de protección cubre totalmente le disco de corte. En fase de corte, el cárter se abre automáticamente y proporcionalmente a la fase de descenso dejando descubierta sólo la parte estrictamente necesaria para el trabajo. − Al final del corte acompañe el cabezal a la aposición de reposo y suelte la empuñadura de mando. El disco se para. PELIGRO La máquina está equipada con una instalación eléctrica de baja tensión a 24 v con dispositivo de mínima tensión. Con este dispositivo, si hay una caída de tensión, la máquina se detiene. PELIGRO Si durante el funcionamiento la tronzadora de disco se parará, independientemente de poner el interruptor en posición "0", trabaje con la máxima cautela y verifique la causa de la parada. PELIGRO Todas las operaciones para la preparación del corte deben efectuarse con el cabezal de la máquina en posición de reposo y con el disco de corte parado. ~ 22 ~ 4.1.2- CÓMO PARA AL TRONZADORA DE DISCO Para detener la rotación del disco durante el trabajo, hay que soltar el pulsador (7 Fig. 10) que hay en la empuñadura de mando. Además es posible detener la máquina situando el conmutador de velocidad (5 Fig. 10) en la posición "0". 4.1.3- CORTE INCLINADO Es posible efectuar cortes inclinados (más. 45º a derecha y a izquierda). Para hacer esto es suficiente aflojar la palanca de bloqueo mordaza y cabezal (8 Fig. 10), girar el cabezal hasta el ángulo deseado tomando como referencia la escala graduada (9 Fig. 10) y volver a bloquear la palanca (8 Fig. 10) en la posición deseada. PELIGRO Esta operación debe de realizarse con la máquina apagada y sin tensión. PELIGRO La palanca de bloqueo debe de estar bloqueada firmemente, para evitar desplazamientos del cabezal durante el corte. 4.1.4- FIJACIÓN DE LA PIEZA La mordaza tiene una palanca de bloqueo rápido (3 Fig. 10), cuyo desplazamiento máximo es de aproximadamente 5mm. Al introducir la pieza que debe cortarse en la mordaza, hay que acercar las galteras hasta aproximadamente 2mm, mediante el relativo volante (2 Fig.10) y bloquear luego la pieza mediante la palanca de bloqueo rápido (3 Fig. 10). ATENCIÓN Antes de efectuar el corte, asegúrese de que la pieza que va a cortarse esté firmemente bloqueada en la mordaza, para evitar que la misma pueda moverse durante la operación de corte. El desplazamiento hacia adelante del grupo mordaza sirve para efectuar el máximo corte permitido. Para el desplazamiento, afloje la palanca de bloqueo rápido (3 Fig. 10), ejecute el desplazamiento y luego vuelva a bloquear la misma palanca. ~ 23 ~ ~ 24 ~ PELIGRO No coloque piezas para cortar en el grupo mordaza mientras que haya otra pieza ya introducida en la misma mordaza. 4.1.5- SUSTITUCIÓN DEL DISCO DE CORTE Para la sustitución del disco, proceda en el modo siguiente: − Póngase los guantes de protección. − Saque el tornillo (1 Fig. 11) y la contra brida (Fig. 12) con la llave Allen incluida (2 Fig. 11) y gire el cárter móvil de protección (3 Fig. 11) hacia arriba, teniendo en cuenta que girando hacia la izquierda se aflojan los tornillos y viceversa. − Proceda con la sustitución del disco de corte y vuelva a montarlo todo efectuando las operaciones antes descritas para el desmontaje en sentido contrario: contra brida, protección móvil y tornillo. PELIGRO Asegúrese de que el disco de corte gire en el sentido de corte indicado por la flecha situada en el cárter de protección del mismo disco y que la dirección de los dientes del disco sea la correcta (véase Fig. 6). PELIGRO La operación debe efectuarse con el cabezal de la máquina en posición reposo, con el disco de corte parado y después de haber desconectado la tensión de la máquina. ~ 25 ~ SECCIÓN 5 Mantenimiento de la máquina 5.1.- MANTENIMIENTO A continuación se describen las normas para un correcto mantenimiento de la máquina. Estas normas tienen un carácter indicativo porque pueden variar en función de las condiciones de uso y del ambiente de trabajo y por tanto pueden sufrir variaciones que sólo el sentido común y la experiencia del operario pueden establecer. No obstante, se ha de tener en cuenta que un cuidadoso mantenimiento es uno de los factores más importantes para el buen funcionamiento de la máquina. Pasar por alto este factor puede ser fuente de peligro para las personas y para los bienes así como naturalmente para la máquina. El mantenimiento periódico normal y los controles diarios deben efectuarse siguiendo el descrito manual. El mantenimiento extraordinario, las reparaciones y regulaciones especiales deben efectuarlas personal especializado y autorizado. PELIGRO Todas las operaciones de mantenimiento deben terminantemente efectuarse con el motor apagado y la tensión desconectada. La tronzadora de disco no precisa particulares mantenimientos además del cambio de aceite descrito a continuación. En cualquier caso recuerde lo siguiente: − Efectúe una regular y constante limpieza de la máquina y de área de trabajo. − Para obtener óptimo cortes use discos de corte de óptima calidad con dentado adecuado para los materiales que se corten. El proveedor habitual de discos podrá darle adecuados consejos a propósito. − Sustituya el disco de corte cuando esté desgastado para evitar vibraciones inútiles y cortes imprecisos. − Como mínimo dos veces al año, si es necesario también más veces, limpie le depósito del líquido refrigerante a través de la apertura que hay en el mismo. − Verifique el buen funcionamiento de la bomba refrigerante. − Mantenga constantemente bajo control la eficiencia de la protección móvil. Si permaneciera bloqueada, desconecte la tensión y proceda inmediatamente a la reparación. − Control el filtro del líquido refrigerante, si está sucio sustitúyalo ( 1 Fig. 13). − Con el cabezal en posición de reposo (arriba), controle el correcto nivel de aceite en el reductor por la mirilla (19 Fig. 1). Debe estar a mitad de la mirilla. − Para la regulación de la profundidad de corte del disco hay que actuar en el tornillo, con contratuerca, situada en la base de la articulación (21 Fig. 1).