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DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRÍCOLA: SÍNTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL Memoria, pliego de condiciones, índice de planos y presupuesto. Alfredo Ferrando Sixtac DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 2 1.- MEMORIA. 1.1.- MEMORIA. 1.1.1.- INDICE. 1.- MEMORIA.............................................................................................................1 1.1.- MEMORIA.............................................................................................................................2 1.1.1.- INDICE. _____________________________________________________________2 1.1.2.- INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINA._____________________________________7 1.1.2.1.- Descripción de una pulverizadora y sus partes..........................................................7 1.1.2.1.1.- Definición. ..........................................................................................................7 1.1.2.1.2.- Chasis..................................................................................................................7 1.1.2.1.3.- Depósito..............................................................................................................8 1.1.2.1.4.- Brazos. ................................................................................................................8 1.1.2.1.5.- Bomba.................................................................................................................8 1.1.2.1.6.- Difusores.............................................................................................................9 1.1.2.1.7.- Otros....................................................................................................................9 1.1.3.- MEDIOS INFORMÁTICOS UTILIZADOS._______________________________9 1.1.4.- ENUNCIADO DEL PROYECTO._______________________________________10 1.1.4.1.- Peticionario..............................................................................................................10 1.1.4.2.- Destinatario..............................................................................................................10 1.1.5.- OBJETO DEL PROYECTO. ___________________________________________10 1.1.5.1.- Objetivo....................................................................................................................10 1.1.6.- ESPECIFICACIONES EXIGIDAS. _____________________________________11 1.1.6.1.- Dimensionales..........................................................................................................11 1.1.6.2.- Constructivas............................................................................................................11 1.1.6.3.- Constitutivas. ...........................................................................................................12 1.1.7.- CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS. _____________________________________12 1.1.8.- FECHA Y FIRMA. ___________________________________________________12 1.2.- DISEÑO Y CÁLCULOS.....................................................................................................13 1.2.1.- CINEMÁTICA. ______________________________________________________13 1.2.1.1.- Métodos empleados. ................................................................................................13 1.2.1.2.- Soluciones posibles y adoptadas..............................................................................21 1.2.1.3.- Síntesis grafica utilizando los módulos Sketcher y DMU Kinematics del programa CATIA....................................................................................................................................23 1.2.2.- DISEÑO DE DETALLE INICIAL. ______________________________________32 1.2.2.1.- Soluciones posibles y adoptadas..............................................................................32 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 3 1.2.2.1.1.- Eslabón 1...........................................................................................................34 1.2.2.1.2.- Eslabón 2...........................................................................................................35 1.2.2.1.3.- Eslabón 3...........................................................................................................36 1.2.2.1.4.- Eslabones 4, 6 y 7. ............................................................................................37 1.2.2.1.5.- Eslabón 5...........................................................................................................38 1.2.2.1.6.- Eslabón 8...........................................................................................................39 1.2.2.1.7.- Eslabón 9...........................................................................................................40 1.2.2.1.8.- Eslabón 10.........................................................................................................40 1.2.2.1.9.- Eslabón 11.........................................................................................................41 1.2.2.1.10.- Eslabón 12.......................................................................................................42 1.2.2.1.11.- Otros................................................................................................................42 1.2.2.2.- Comprobación de interferencia................................................................................43 1.2.3.- CALCULOS ESTATICOS. ____________________________________________45 1.2.3.1.- Sólidos libres............................................................................................................48 1.2.3.2.- Análisis de los estados de carga y diagramas de esfuerzos con cargas iniciales.....55 1.2.3.2.1.- Eslabón 1...........................................................................................................56 1.2.3.2.2.- Eslabón 2...........................................................................................................59 1.2.3.2.5.- Eslabón 5...........................................................................................................63 1.2.3.2.6.- Eslabón 7...........................................................................................................64 1.2.3.2.7.- Eslabón 8...........................................................................................................64 1.2.3.2.8.- Eslabón 10.........................................................................................................65 1.2.3.2.9.- Eslabón 11.........................................................................................................65 1.2.3.2.10.- Ejes..................................................................................................................66 1.2.4.- CALCULOS DE RESISTENCIA. _______________________________________66 1.2.4.1.- Comprobación inicial de resistencia........................................................................66 1.2.4.1.1- Eslabón 10..........................................................................................................66 1.2.4.1.2.- Eslabón 5...........................................................................................................67 1.2.4.1.3.- Eslabón 2...........................................................................................................67 1.2.4.1.4.- Cilindro hidráulico............................................................................................68 1.2.4.2.- Diagramas de esfuerzo y cálculo de cada eslabón...................................................68 1.2.4.2.1.- Eslabón 11.........................................................................................................68 1.2.4.2.2.- Eslabón 12.........................................................................................................73 1.2.4.2.3.- Eslabón 10.........................................................................................................73 1.2.4.2.4.- Eslabón 9...........................................................................................................73 1.2.4.2.5.- Eslabón 8...........................................................................................................73 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 4 1.2.4.2.6.- Eslabón 7...........................................................................................................75 1.2.4.2.7.- Eslabón 5...........................................................................................................77 1.2.4.2.8.- Eslabón 6...........................................................................................................80 1.2.4.2.9.- Eslabón 2...........................................................................................................80 1.2.4.2.10.- Eslabón 3.........................................................................................................85 1.2.4.2.11.- Eslabón 4.........................................................................................................88 1.2.4.2.12.- Eslabón 1.........................................................................................................88 1.2.4.2.13.- Hidráulica........................................................................................................93 1.3.- ANEJOS................................................................................................................................94 1.3.1.- TABLA DE CALCULOS ESTATICOS.__________________________________94 2.- PLANOS. ..............................................................................................................99 01.00. Vistas generales. ..........................................................................................................99 01.01.01.01. Componente 1. Despiece..................................................................................99 01.01.01.02. Componente 1. Lista despiece.........................................................................99 01.01.02.01. Componente 1. Estructura. .............................................................................99 01.01.03.01. Componente 1. Piezas. .....................................................................................99 01.01.03.02. Componente 1. Part4.1.....................................................................................99 01.02.01. Componente 2. Despiece.....................................................................................99 01.02.02. Componente 2. Soldadura y montaje. ...............................................................99 01.02.03.01. Componente 2. Piezas 1. ..................................................................................99 01.02.03.02. Componente 2. Piezas 2. ..................................................................................99 01.02.03.03. Componente 2. Piezas 3. ..................................................................................99 01.02.03.04. Componente 2. Piezas 4. ..................................................................................99 01.03.01. Componente 3. Despiece.....................................................................................99 01.03.02. Componente 3......................................................................................................99 01.04.01. Componente 4......................................................................................................99 01.05.01. Componente 5. Despiece.....................................................................................99 01.05.02. Componente 5. Soldadura y montaje. ...............................................................99 01.05.03.01. Componente 5. Piezas1. ...................................................................................99 01.05.03.02. Componente 5. Piezas2. ...................................................................................99 01.06.01. Componente 6......................................................................................................99 01.07.01. Componente 7......................................................................................................99 01.08.01. Componente 8. Despiece.....................................................................................99 01.08.02.01. Componente 8. Piezas. .....................................................................................99 01.08.02.02. Componente 8. Desarrollo part2.8..................................................................99 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 5 01.09.01. Componente 9......................................................................................................99 01.10.01. Componente 10....................................................................................................99 01.11.01. Componente 11. Despiece...................................................................................99 01.11.02. Componente 11. Soldadura y montaje. .............................................................99 01.11.03.01. Componente 11. Piezas 1. ................................................................................99 01.11.03.02. Componente 11. Piezas 2. ................................................................................99 01.12.01. Componente 12..................................................................................................100 3.- PLIEGO DE CONDICIONES..........................................................................101 3.1.- GENERALES Y ECONOMICAS....................................................................................101 3.1.1- Objeto, aspectos generales y normativas._________________________________101 3.1.2.- Aspectos económicos de la ejecución.____________________________________102 3.1.2.1.- Pedidos...................................................................................................................102 3.1.2.2.- Precio. ....................................................................................................................102 3.1.2.3.- Entrega...................................................................................................................102 3.1.2.4.- Condiciones de pago..............................................................................................102 3.1.2.5.- Reserva de la propiedad.........................................................................................103 3.1.2.6.- Plazos de entrega....................................................................................................103 3.1.2.7.- Garantía..................................................................................................................103 3.1.3.- Normas complementarias._____________________________________________104 3.1.3.1.- Reglamentos generales de seguridad:....................................................................104 3.1.3.2.- Protección de maquinas:........................................................................................104 3.2.- TÉCNICAS Y PARTICULARES. ...................................................................................105 3.2.1.- características de materiales, piezas comerciales y ensayos. _________________105 3.3.- CARACTERISTICAS DE USO, SEGURIDAD Y RIESGOS, PINTADO..................106 3.3.1.- Ensayo de prueba de funcionamiento.___________________________________106 3.3.2.- Seguridad.__________________________________________________________106 3.3.3.- Pintado.____________________________________________________________107 4.- PRESUPUESTO ................................................................................................108 4.1- MEDICIONES. ...................................................................................................................108 4.1.1.- NECESIDADES DE MATERIAL EN BRUTO.___________________________108 4.1.2.- NECESIDADES DE PIEZAS NORMALIZADAS Y COMERCIALES._______112 4.2.- PRECIOS UNITARIOS Y PARCIALES........................................................................114 4.2.1.- PRECIO UNITARIO Y PARCIAL DE LOS MATERIALES EN BRUTO.____114 4.2.2.- PRECIO UNITARIO Y PARCIAL DE LAS PIEZAS NORMALIZADAS Y COMERCIALES. _________________________________________________________117 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 6 4.2.3.- COSTE DE LAS OPERACIONES. _____________________________________119 4.3.- PRESUPUESTO GENERAL............................................................................................123 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 7 1.1.2.- INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINA. 1.1.2.1.- Descripción de una pulverizadora y sus partes. 1.1.2.1.1.- Definición. Una pulverizadora es una máquina agrícola que se usa para esparcir un compuesto que puede ser natural como el agua, o químico como herbicidas o plaguicidas, expulsándolo mezclado en distintos porcentajes con una aplicación fitosanitaria o de fertilización. Dibujo 1. Pulverizadora autopropulsada. 1.1.2.1.2.- Chasis. El chasis se puede considerar como el soporte hecho básicamente de perfiles y chapa de acero, al cual, van sujetos todos los componentes que tiene la maquina como son el depósito, los brazos, la bomba… Además el tractor se enganchara rígidamente a el formando un mecanismo de cuadrilátero articulado en el caso de ser suspendida, y si es arrastrada se sujetara por un bulón restringiendo únicamente el desplazamiento en dos ejes, por lo que ira provista de ruedas. En el caso de ser auto propulsada, el chasis soportara los elementos necesarios como son el motor o la cabina del conductor. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 8 1.1.2.1.3.- Depósito. El depósito es el encargado de almacenar el líquido que posteriormente será pulverizado en el campo. La tendencia actual es a construirlos de polietileno de alta densidad debido a su facilidad de conformación y su ligereza, pero también son fabricados de chapa o de otro tipo de plásticos. Puede ser que almacenen el agua y el producto a aplicar o que también haya uno mas pequeño independiente y un mecanismo que haga que se mezcle en el momento controlando los porcentajes en volumen. Actualmente la ley obliga a llevar otro depósito de agua limpia por temas higiénicos. Las capacidades pueden variar desde los 15 litros para las de mochila hasta incluso 5000 litros para pulverizadoras autopropulsadas. 1.1.2.1.4.- Brazos. Los brazos son los encargados de sujetar las boquillas pulverizadoras del producto y las mangueras que lo transportan hasta estos. Se fabrican de acero o de aluminio y están presentes en las pulverizadoras que se arrastran mediante tractores y en las autopropulsadas. La anchura minima hasta extremos suele ser 8-10m. En maquinas suspendidas para pequeños cultivos, y la anchura máxima puede llegar incluso a los 40m. En maquinas autopropulsadas para trabajos en grandes superficies de agricultura extensiva. Según la forma de plegarse se pueden clasificar en manuales e hidráulicas. En las primeras es el operario fitosanitario el que tiene que plegarlas y extenderlas y en las segundas se pueden manejar a través de un sistema hidráulico que realiza las funciones citadas. Todos los sistemas existentes automáticos funcionan con mecanismos hidráulicos. Así mismo, los brazos hidráulicos pueden contar con un mecanismo que transmita el movimiento por todos los tramos; varios cilindros hidráulicos por tramos, haciendo el plegado independiente de cada uno; y sistemas combinados en los que se pliega a través de mecanismos mecánicos pero el último tramo es gobernado hidráulicamente para salvar obstáculos o reducir el área de trabajo. La potencia hidráulica es recibida a través de los conectores de aceite estándar que todos los tractores llevan, los cuales se gobiernan desde la cabina y tienen doble vía para cilindros de doble efecto. 1.1.2.1.5.- Bomba. La bomba es la parte de la maquina que se utiliza para dar presión al agua que se encuentra en el depósito y sacarla por los pulverizadores a una determinada presión. Suele ir colocada debajo o delante del depósito y recibe potencia mecánica de la toma de fuerza del tractor. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 9 También sirve para agitar el liquido del depósito ya que suele crear sobre presión y el circuito tiene un “by-pass” que vuelve a enviar el liquido sobrante al depósito, de esta forma se remueve constantemente. En ocasiones se puede disponer de un accesorio para utilizarla como bomba llenadora del depósito. Pueden ser de pistones, de membranas y de piñones, dependiendo de los rangos de presión y de la cantidad de pulverizadores instalados. 1.1.2.1.6.- Difusores. Los difusores expulsan el líquido mezclado con el producto de manera homogénea por toda su superficie de acción, que suele ser 500mm. Forman un abanico de líquido de manera que puede ser su proyección una línea un círculo o una elipse. Los hay para distintas aplicaciones en función del producto fitosanitario aplicado o las condiciones climatológicas. 1.1.2.1.7.- Otros. Además de las partes mas importantes mencionadas, también tienen partes auxiliares como mecanismos de mezclado de líquidos, reguladores de caudal y filtros de agua. En gamas altas algunas marcas disponen de sensores de ultrasonidos que miden la distancia al suelo de los brazos y los regulan automáticamente. También se puede disponer de GPS que indique la posición del tractor y las correcciones que se deben hacer en la trayectoria para evitar en lo posible el solapamiento de superficie tratada, incluso mecanismos que junto con el GPS guían automáticamente el tractor y el operario solo tiene que acelerar. Dibujo 2. GPS de orientación. 1.1.3.- MEDIOS INFORMÁTICOS UTILIZADOS. En la realización del proyecto se ha utilizado el siguiente software: Para la realización de la síntesis del mecanismo en primer lugar se utilizo el programa Wolfram Mathematica 6.0 a la hora de realizar los cálculos para despejar las incógnitas. Después se empleo el CATIA con el modulo Sketcher. La simulación de las piezas en 3D y cálculo estructural de algunas se empleo los módulos de CATIA que sirven para lo siguiente: Sketcher: dibujo en 2D a partir del cual se generaron los sólidos. Part design y Generative Shape Design: Generación de piezas que se puedan conformar por DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 16 coincidentes línea-centro. Estos dos círculos se unen mediante dos líneas, una que pasa por los dos centros y otra que es tangente a ambos por el mismo lado. Si estas líneas se hacen paralelas se cumple la condición de que ambas bielas tendrán la misma longitud independientemente de que posición tomen la una respecto de la otra. El dibujo es el siguiente: Dibujo 4. De esta manera tenemos dos cuadriláteros articulados iguales pero en distintas posiciones, con una base o bastidor común, es decir, están representadas dos posibles posiciones de un cuadrilátero articulado. Ambos aparecen de color blanco, lo que indica que se pueden añadir restricciones en ellos, es decir, dar valores a incógnitas. En primer lugar se va a realizar el caso típico en la síntesis mediante la ecuación de Freudenstein con tres ejemplos. Se introduce la longitud de dos eslabones y la posición inicial y final de los ángulos de las barras conductora y conducida, todos los valores para una síntesis hipotética. También se ha posicionado en la coordenada (0,0) un punto del mecanismo y al bastidor se le ha dado la restricción de horizontalidad para restringir la posición y los grados de libertad de los cuadriláteros en el espacio bidimensional. Son tres casos de síntesis de dos posiciones cada uno con alguna particularidad que se explica a continuación. En el segundo caso en vez de introducir los ángulos finales se ha introducido la carrera DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 17 deseada, que a efectos prácticos es lo mismo que si introdujéramos dos ecuaciones mas en las que los ángulos estarían en función de la carrera, pero que nos da una idea de las posibilidades que tiene este método. El último caso, en rojo, indica que no existe solución a los requerimientos angulares deseados o que los eslabones tendrían que ser de longitud muy alta, que no infinita. Dibujo 5 Dibujo 6 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 18 Dibujo 7 Se han ocultado los círculos y líneas de construcción y los símbolos de las restricciones para hacer el dibujo mas claro para poder ver las cotas. El esquema del cuadrilátero en la posición inicial se ha sobresaltado para distinguirlo mejor de la posición final. Como es un método geométrico de posiciones puntuales, cabria la posibilidad de que determinadas posiciones intermedias fueran imposibles o muy desfavorables. Para comprobarlo se puede dibujar otro cuadrilátero con las restricciones que hacen que sea igual en longitud a los otros dos pero sin restricciones de posición angular, de manera que se puede arrastrar con el ratón por toda la carrera del mecanismo. En los siguientes dibujos aparece: Dibujo 8 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 19 Dibujo 9 Dibujo 10 Si se coloca una restricción angular en posición “reference”, la cual aparece entre paréntesis, solo mide el ángulo pero no restringe el valor como puede apreciarse en las imágenes anteriores. Así se puede saber el ángulo de transmisión para todas las posiciones y la evolución del mecanismo. Por ultimo se va a realizar una síntesis que parece más interesante. Se introduce como restricciones la longitud de un eslabón, las dos carreras y los ángulos de transmisión inicial y final. Además se restringe la altura máxima. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 20 Dibujo 11 Este caso es mucho más útil, ya que se puede restringir las dimensiones a ocupar, lo cual es importante en el mecanismo que acontece. Además los ángulos de transmisión son los mas óptimos ya que se utilizaría el tramo de carrera en que los ángulos son mejores, balanceándolos si se quiere para que un extremo trabaje mejor que otro. Aumentarlos o disminuirlos ya respondería a otros criterios como puede ser la fabricación (eslabones muy grandes, mucho espacio ocupado, etc.) En conclusión es un sistema rápido y sencillo que se adapta mucho mejor a los requerimientos y que permite ver los resultados gráficamente, lo cual es muy importante en el diseño de mecanismos. Por tanto, este método se va a emplear para encontrar la solución al mecanismo planteado. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 21 1.2.1.2.- Soluciones posibles y adoptadas. Dibujo 12 En primer lugar, en lo que a sujeción del eslabón 1 a la maquina se refiere, se ha optado por que fuera móvil, colgado de dos barras formando un trapecio. De esta forma no se transmiten los movimientos del tractor producidos por los baches que hay en el terreno y que de otra manera producirían acercamientos y alejamientos muy pronunciados de los extremos de las barras al suelo. Tras analizar varias configuraciones, la solución adoptada se estima como la más apta. Los submecanismos que la componen son los siguientes: Los eslabones 1, 2, 3 y 4 forman el primer cuadrilátero articulado en el cual el eslabón 2 actúa de manivela. Se ha preferido que el eslabón 4 junto con el 3 sean los que sujeten el brazo al bajar y alinearse actuando como tirante, y dejar al cilindro hidráulico que no trabaje en la posición de pulverización para que no sufra y para que el eslabón 2 no trabaje a flexión y si a compresión que siempre es mas aconsejable. Con ello se consigue que la sección no se deba aumentar posteriormente en ese tramo para aguantar los esfuerzos y sea uniforme longitudinalmente. Para que el eslabón 4, como se ha dicho, sujete la estructura, el eslabón 3 y el 4 deberán ser casi paralelos en la posición de pulverización aunque se deberá evitar mediante algún tipo de tope para que no se agarrote el mecanismo al plegarse. La base del cilindro hidráulico se colocara entre el eje A y el C DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 22 para que se localice entre los eslabones 2 y 4. De esta manera simplifica el diseño y evita interferencias entre el cilindro y el eslabón 4. Además la carrera no debe ser demasiado larga, que mejora el precio. Para que el eslabón 5 se repliegue consiguiendo una carrera angular relativa entre este y el eslabón 2 superior a 180º se ha optado, tras muchas otras configuraciones por añadir una díada formada por los eslabones 5 y 6 que forman otro cuadrilátero articulado contiguo, y que todo junto forma un mecanismo de tipo Watt. La desviación del CIR 2-5 o eje G, respecto del eje horizontal del eslabón 2 es necesaria para que la carrera angular relativa de los eslabones 2 y 5 sea ésta y se alcance este valor con menor dificultad y sin sacrificar el valor de los ángulos de transmisión, aunque complique la construcción. Además hace que las barras se separen en la posición de plegado o transporte por lo que se evitan interferencias, aunque aumente la anchura en esta posición. En este caso, cabía la posibilidad de añadir un pequeño mecanismo para que cambiara el Cir. 2-5 de posición relativa pero tras estudiar esa opción se concluyó que aumentaba demasiado la complejidad de ejecución y las ecuaciones para poder sintetizar correctamente ese mecanismo eran demasiado complejas y requerían de mucha potencia de cálculo. Todo ello sin compensar el beneficio cinemático que se obtiene. La opción mas parecida en el mercado es la que se adopta por la marca Aguirre en sus barras de gama baja. En ellas se utiliza una sirga como eslabón 4 y se sustituyen los eslabones 3 y 6 por una polea solidaria al eslabón 5. Esta solución aunque con menos eslabones, requiere más complejidad constructiva del eslabón 5 y el empleo obligado de sirgas, que tienen rigidez nula a compresión y provoca que haya saltos de la estructura hacia arriba al no haber impedimento. La configuración que adoptan los eslabones para el plegado obliga a que la barra situada en el extremo se deba plegar de forma contraria a como lo hace la segunda. Tal como se ha planteado consta de un mecanismo de cuadrilátero articulado formado por los eslabones 2, 5, 7 y 8, y contiguamente otro formado por los eslabones 5, 8, 10 y 9. Por ultimo, el cuadrilátero formado por los eslabones 5, 11, 12 y 10 hace que se transmita el mecanismo hasta la última barra. Cabía la posibilidad cinemáticamente de que se plegara sin la necesidad de este ultimo mecanismo, pero los ángulos de transmisión conseguidos en las posiciones extremas, siempre inferiores a 10º para una carrera angular de 170º, no lo aconsejaban, ya que mínimas deformaciones en el rango elástico del material encadenadas en las piezas podrían ocasionar que se agarrotara el mecanismo, aparte de esfuerzos grandes. Por tanto el ultimo cuadrilátero aumenta esos ángulos de transmisión y casi no añade peso, que es muy critico cercano al extremo, por lo que es mas optimo mecánicamente, aunque lo complica constructivamente. Otra opción estudiada era colocar dos poleas solidarias a los DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 23 eslabones 2 y 12, como hacen algunos fabricantes, y unidas estas por una sirga, pero esta opción indica que se necesita otro mecanismo para evitar los puntos en los que esta sirga trabajase a compresión que los hay. Otra opción que se ha estudiado ha sido colocar otro eslabón pivotando en el eslabón 5 y este que se una al 8 y al 2 teniendo la misma forma que el eslabón 3. De esta manera aumenta el número de eslabones innecesariamente pero si se coloca un cilindro hidráulico que gobierne la posición de este último eslabón se consigue que el gobierno de la barra extrema sea independiente. Esta opción se desecha por aumentar el precio, el numero necesario de tomas de aceite y porque ningún otro modelo de características similares incluye esta opción. Además para evitar las colisiones se colocara un muelle haciendo que el eslabón 11 sea flexible con capacidad de volver al estado inicial gracias a una solución constructiva que se detalla mas adelante. Por ultimo para comparar esta solución con las que están actualmente en el mercado y son mas parecidas, la geometría propuesta hace que el eslabón 11 se mantenga horizontal debido a la tensión de tracción y compresión de los eslabones adyacentes, y aunque se desplace angularmente el extremo del eslabón 5, la posición angular del 10 no varía prácticamente. En la solución adoptada por Aguirre se mantiene horizontal porque al final del recorrido relativo de la barra extrema se produce un apoyo superficial con la barra intermedia haciendo que se comporte como una viga en voladizo. Esto provoca que la barra media trabaje a flexión, deformándola y haciendo que pierda rigidez el conjunto, algo muy esencial en este dispositivo para mantener la homogeneidad en la aplicación en la superficie del producto. Las barras que son montadas por MAKATO solucionan ese problema en ese enlace pero lo tienen igualmente en el que correspondería al enlace 2-5. Además el número de eslabones es superior. 1.2.1.3.- Síntesis grafica utilizando los módulos Sketcher y DMU Kinematics del programa CATIA. Para realizar la síntesis en primer lugar se ha dibujado las partes del mecanismo completo de forma esquemática en el modulo Part Design como un archivo de pieza, dibujando todas las piezas de un mismo eslabón en el mismo archivo. De esta manera se consigue un diseño relacional que hace que posteriormente cuando las piezas se extraigan una por una, estas encajen entre si, además la modificación será conjunta y por consiguiente mucho mas rápida. Posteriormente, estos archivos de pieza que contienen los eslabones se han ensamblado en el modulo DMU Kinematics. De esta manera se podrá observar y comprobar el funcionamiento. Se realizan los eslabones de una sola pieza y esquematizados para evitar consumir demasiados recursos del ordenador que es lo que ocurriría si se hiciera un ensamblaje de detalle con DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 24 todas las piezas. El problema es que de momento no se puede saber si hay interferencias al 100%, ya que todas las piezas de los eslabones no se han dibujado, luego, podría haber alguna configuración imposible o muy difícil de fabricar, pero eso se comprobara cuando se realice tal diseño. En este modulo también se puede medir la velocidad y la aceleración, tanto lineales como angulares de los puntos que se quiera del mecanismo. Se ha pensado que se colocara un regulador de caudal para que la velocidad de replegamiento sea muy lenta por lo tanto no será necesario realizar un análisis de velocidad y aceleración para calcular fuerzas dinámicas en el replegamiento. Posteriormente se dibuja el mecanismo de replegamiento de las barras primera y segunda junto con la esquematización del cilindro hidráulico en el modulo Sketcher como se ha dicho antes. En otro archivo se dibuja la parte del mecanismo que falta correspondiente a los cuadriláteros que intervienen en el replegamiento de la última barra de manera que la parte que depende del mecanismo restante se introduce como restricción. Se hace de esta manera, en dos archivos distintos, por lo dicho anteriormente, para que el ordenador no se ralentice. Los esquemas aparecen a continuación: Dibujo 13 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 25 Dibujo 14 Para poder explicar y localizar las restricciones empleadas en los eslabones correspondientes se van a numerar los eslabones y dar una letra a los pares de enlace. Las medidas principales también se han numerado ya que así se podrá hacer referencia a ellas por su numero, además, se realizara una tabla de Excel que este conectada con todos los eslabones del mecanismo completo y que realizara las modificaciones en CATIA globalmente sin tener que abrir cada pieza una por una. Los esquemas aparecen a continuación en posición intermedia para que sea mas claro. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 32 palanca más cortos, lo cual también puede facilitar el agarrotamiento. Así pues, con estas restricciones, el segundo archivo de dibujo queda completamente definido y ya se pueden extraer las cotas principales restantes y dibujar el ensamblaje en 3D. 1.2.2.- DISEÑO DE DETALLE INICIAL. 1.2.2.1.- Soluciones posibles y adoptadas. En primer lugar se presenta el dibujo inicial de todo el mecanismo completo indicando el número de cada eslabón. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 33 Dibujo 18 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 34 1.2.2.1.1.- Eslabón 1. Dibujo 19 La solución que se ha adoptado es la de una construcción mixta de perfil cuadrangular y circular para la parte estructural, y chapa mecanizada para las conexiones con los eslabones móviles. La estructura principal es una celosía doble isostática en la cual todos los ejes de las secciones de los perfiles y las fuerzas aplicadas confluyen en los nodos. De esta manera se evitan esfuerzos de flexión y se consigue una estructura muy rígida. Los agujeros de posición de los eslabones móviles se localizaran en una chapa en la cual éstos se realizaran con fresa, de esta manera se conseguirán buenas tolerancias de posición. Dicha pieza habrá sido previamente doblada y cortada. En la parte inferior se unirá directamente a la estructura principal en un nodo de esta, pero en la parte superior ira conectada, como puede verse en el dibujo, a través de una pieza con varios agujeros a distinta longitud entre el agujero que se une al perfil y cada uno de los agujeros que se pueden unir a la chapa. Así, se podrá regular la inclinación final. A parte de poder regular esta inclinación esta pieza hace que el único esfuerzo que se pueda aplicar a la estructura sea de tracción en la dirección paralela al eje del perfil cuadrangular superior al no estar empotrada, luego la rigidez de la estructura se ve mejorada notablemente con este tipo de unión. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 35 Todo el conjunto ira unido por la parte superior mediante dos bielas al chasis rígido de la pulverizadora formando un cuadrilátero articulado, de esta forma se amortiguara los golpes producidos por los baches que coge el tractor en su desplazamiento que podrían desestabilizar las barras. Por ultimo, se coloca un pequeño tubo en la parte posterior para que allí se alojen las boquillas pulverizadoras y queden protegidas aunque no aparece en el dibujo ya que su tamaño se determina en función del tamaño de las boquillas pulverizadoras. Todo el conjunto esta fabricado en acero E-350 1.2.2.1.2.- Eslabón 2. Dibujo 20 Se ha decidido realizar mediante dos perfiles cuadrangulares por varias razones. En primer lugar, su solicitación principal va ha ser de compresión debido a la geometría estructural de los brazos. Esta compresión va a tener un carácter cíclico debido a los desniveles en el área de cultivo que van ha hacer que este trabaje a fatiga, por lo tanto, de esta manera se consigue que no haya interrupciones en ningún tramo del brazo. También va ha trabajar a flexión en el momento del plegado, ya que el cilindro hidráulico trabajara sobre el eje intermedio del dibujo, pero como se realizara con el tractor parado y se colocara un regulador de caudal anteriormente al cilindro, este esfuerzo se puede considerar como estático y su coeficiente de seguridad respecto de la fluencia puede ser menor. Además la zona con mayor flexión puede ser reforzada con chapa que haga que DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 36 aumente la inercia de la sección en esa zona. Este eje también se refuerza para que no llegara a doblarse ya que su longitud es grande. También se ha preferido de esta manera para que el mecanismo de replegamiento de la barra 2 vaya por el interior y el de la barra extrema vaya por el exterior de la estructura, de esta forma se evitan de antemano posibles interferencias entre las piezas móviles. Todas las orejetas están formadas de chapa recortada y conformada, la cual es soldada de tal manera que la superficie de contacto, esta aislada del exterior. Así, se evita que haya depósitos indeseados de líquidos, que con la corrosión provocada por los productos de aplicación puedan debilitar la estructura. En los ejes se han colocado casquillos para aumentar el área de contacto y prevenir fallos a compresión de las partes en contacto. Todos los ejes se han colocado de la misma dimensión, coincidentes con el diámetro de los apoyos del cilindro hidráulico. Como este resultara excesivo se colocaran tubos huecos para disminuir el peso. Por ultimo, el apoyo del eslabón 3 sobre este se realiza mediante un tope de goma con un espárrago para que sea regulable su posición una vez montado. Por ultimo, se coloca un pequeño tubo en la parte posterior para que allí se alojen las boquillas pulverizadoras y queden protegidas de los golpes que se puedan producir. Todas las piezas de este eslabón están fabricadas con acero E-350 1.2.2.1.3.- Eslabón 3. Dibujo 21 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 37 Constará de dos chapas que realizan la función de estructura resistente, a las cuales se les suelda tres pletinas alargadas en los tramos donde va a trabajar a compresión para así evitar el pandeo de esta. En el tramo que causaría interferencia con el eje F al estar plegado, se le ha dado una forma que se adapte para que no choque y a la vez la sección va aumentando proporcionalmente al esfuerzo de flexión que se produce por tener esta forma. Los ejes también están reforzados con casquillos del mismo material soldados para evitar que falle por compresión la chapa en esa zona. Para que la estructura quede apoyada en su transporte, los eslabones de ambos lados están calculados para que apoyen entre ellos, por lo que se coloca una chapa exterior en forma de L para que vayan sujetos y ejerza cierta presión sobre la estructura simétrica, así, el cilindro hidráulico no tiene que aguantar todo el peso. La solución que se podría utilizar mediante perfiles conlleva realizar muchas soldaduras y un aumento de peso excesivo. Todo ellos conlleva un encarecimiento de la pieza, cumpliendo igualmente los requerimientos en cuestión. Todo el eslabón esta fabricado en acero E-350 1.2.2.1.4.- Eslabones 4, 6 y 7. Dibujo 22 Se realizan mediante un perfil de sección de anillo circular, al cual en un lado se le suelda una orejeta recortada de un tocho y en el otro un cilindro roscado interiormente con el fin de que con otra orejeta a la que se le suelda una varilla roscada, se pueda regular la longitud y corregir los defectos propios de la fabricación. Se podría haber utilizado una sirga, pero de esta manera, en la posición de transporte, la estructura quedara mas sujeta, ya que la pieza en cuestión podrá trabajar a compresión. La diferencia entre los tres eslabones es la longitud del perfil anular y el diámetro del agujero en el lado que no se regula, ya que se debe adaptar a donde se une, pero las demás piezas DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 38 son iguales, por lo tanto se podría pensar en un método de fabricación para mayores tiradas y que fuera mas barato. También se podría colocar un muelle, aunque eso se vería en el caso de fabricarse si se da que las estructura sufre muchos golpes que provocan grandes cargas en las barras. Todas las piezas de los eslabones están fabricadas con acero E-350 1.2.2.1.5.- Eslabón 5. Dibujo 23 El eslabón 5 esta diseñado siguiendo la misma idea que el eslabón 2, aunque en este caso, la influencia de la flexión es mucho mayor, por lo tanto, si en el cálculo aparecen que la pieza no es lo suficientemente fuerte se deberá optar por otra solución. La opción más recomendable seria realizar una estructura de tipo celosía, aunque esto aumentaría mucho el coste y dificultaría considerablemente la fabricación. Otra opción es que se aumentara el tamaño de la chapa que hace de orejeta, para que aumente en esa zona la resistencia a flexión. Se podría pensar en un diseño mas optimo de chapa plegada en forma de perfil cuadrangular, el cual varíe el tamaño de su sección en función de los requerimientos, pero aunque sea mas optimo estructuralmente, se requiere de equipos mas grandes de doblado que los previstos y además se complica la fabricación de la pieza en cuestión, por lo tanto se desecha. En caso de obtener coeficientes de seguridad bajos, o muy baja rigidez, se podría estudiar. Todos los enlaces en el mecanismo para replegarse a si misma están reforzados con casquillos, y si en el calculo aparece mucha tensión en los otros, podrían ser también reforzados. En el último tramo se ha optado por colocar una chapa para aligerar la estructura, ya que DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 39 en ese último tramo es donde mas brazo de palanca tiene la pieza sobre el bastidor y el peso se hace critico. Por ultimo, se coloca un pequeño tubo en la parte posterior para que allí se alojen las boquillas pulverizadoras y queden protegidas. El material de fabricación de las piezas del eslabón es acero E-350 1.2.2.1.6.- Eslabón 8. Dibujo 24 Este eslabón se compone de dos chapas recortadas, las cuales están unidas a través de dos pletinas soldadas a estas perpendicularmente, de tal manera que no produzcan interferencia con los eslabones 6 y 9. La solicitación de la pieza es a flexión, teniendo el máximo en la zona de pivotamiento con el eslabón 5, por ello, la forma de recorte es proporcional al esfuerzo que realiza. Por ultimo, ese eje de pivotamiento esta reforzado con un casquillo del mismo material para evitar deformaciones de la chapa. Todo el conjunto esta fabricado en acero E-350 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 40 1.2.2.1.7.- Eslabón 9. Dibujo 25 Se componen de dos pletinas largas, unidas entre ellas por pequeñas pletinas remachas entre si para no tener que utilizarse soldadura, ya que la pieza se proyecta de aluminio 3003. De esta manera se consigue que la pieza sea rígida y que apenas tenga peso, lo cual es muy importante para la rigidez de toda la estructura. De esta pieza, al igual que los eslabones 10 y 12 irán 2. uno por cada lado del eslabón 11, el cual se introducirá en medio de estos cuando este plegado Además así toda la estructura será simétrica. El problema que tiene respecto a la solución de los eslabones 4, 6 y 7 es que no se puede regular en longitud, en caso de fallos de fabricación. 1.2.2.1.8.- Eslabón 10. Dibujo 26 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 41 Este eslabón se encuentra ya en una zona crítica debido a que poco peso realiza un brazo de palanca muy grande que desestabiliza la estructura. Por lo tanto se ha optado por este diseño consistente en una chapa delgada de aluminio 3003 recortado de una forma muy parecida al eslabón 3. En caso de que se pudiera producir pandeo se pueden colocar pletinas en “L” unidas por remaches para que aumente la rigidez de la pieza. 1.2.2.1.9.- Eslabón 11. Dibujos 27 ↑ y 28 → El eslabón 11 se ha diseñado en aluminio 3003 y en acero E-350 para que fuera lo mas ligero posible, ya que es el eslabón que mas influencia tiene sobre el conjunto y el que mas distancia se desplaza, así que la inercia afecta en gran medida. Esta diseñado de tal manera que no es necesario utilizar soldadura, sino que esta unidas por tornillos o remaches todas las piezas. Las piezas que aparecen en rojo son de acero y si contienen soldadura. Se ha optado por esta opción ya que apenas aporta peso y produce una solución constructiva muy simple con poca soldadura entre las piezas de acero, las cuales están mas cerca de la base y producen DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 48 1.2.3.1.- Sólidos libres. A las cargas dibujadas, hay que añadir los 2,5 N cada 500mm. y los 12,9 N/m de carga distribuida debidas a las boquillas y a las mangueras de bajada con agua respectivamente. Las cargas se introducen en Newtons y las dimensiones en metros. Dibujo 32 ∑ =0 L z M ( ) ( ) ( ) 011222/123112/1cos3,29,121cos3,08,03,18,13,25,2 2 =⋅−⋅+⋅+⋅⋅+⋅++++⋅ LNLPLPAA ( ) ( ) ( ) 1 22/123112/1cos3,29,121cos3,08,03,18,13,25,2 12 2 L LPLPAA N⋅+⋅+⋅⋅+⋅++++⋅ = ∑ =0 H F ( ) 02cos12 115 =⋅− − ANR X ( ) 2cos12 115 ANR X ⋅= − ∑ =0 V F ( ) 0112/123,29,1255,2212 115 =++⋅+⋅+⋅− − PPAsenNR Y ( ) 112/123,29,1255,2212 115 PPAsenNR Y −−⋅−⋅−⋅= − DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 49 ∑ =0 K z M 059412 = ⋅ − ⋅ LNLN 5 412 9 L LN N ⋅ = ∑ =0 H F ( ) ( ) 02cos123cos9 105 =+− − ANANR X ( ) ( ) 2cos123cos9 105 ANANR X −= − ∑ =0 V F ( ) ( ) 039212 105 =⋅+⋅− − AsenNAsenNR Y ( ) ( ) 39212 105 AsenNAsenNR Y ⋅−⋅= − Dibujo 33 ∑ =0 J z M 07769 = ⋅ − ⋅ LNLN 7 69 7 L LN N ⋅ = ∑ =0 H F ( ) ( ) 03cos94cos7 85 =−− − ANANR X ( ) ( ) 3cos94cos7 85 ANANR X += − ∑ =0 V F ( ) ( ) 04739 85 =⋅−⋅− − AsenNAsenNR Y ( ) ( ) 4739 85 AsenNAsenNR Y ⋅+⋅= − Dibujo 34 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 50 Dibujo 35 En esta barra también hay que añadir la carga de los pulverizadores y de la manguera. ∑ =0 G z M ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 015614 131211102/92/121095 82/72/982/62/5cos7,29,125cos5,015,125,25,2 511 51058511510 58 2 =⋅−⋅+ +⋅+⋅−⋅−⋅++++⋅+ +⋅+++++⋅⋅+⋅++++⋅ − −−−− − LNLR LRLRLRLRPPPLP LRPPPPAA X XXYY Y ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 15 14131211 102/92/12109582/72/982/6 2/5cos7,29,125cos5,015,125,25,2 6 51151058511 51058 2 L LRLRLRLR LRPPPLPLRPPPP AA N XXXY YY ⋅+⋅+⋅−⋅− −⋅++++⋅+⋅+++++ +⋅⋅+⋅++++⋅ = −−−− −− ∑ =0 H F ( ) 066 5115105852 =−−+− −−−− XXXX RRRAsenNR ( ) XXXX RRRAsenNR 5115105852 66 −−−− ++−= ∑ =0 V F ( ) 07,29,125,122/121052/62/7986cos6 5105851152 =⋅+++++++++++−⋅− −−−− PPRPPPPPRRANR YYYY ( ) 7,29,125,122/121052/62/7986cos6 5105851152 ⋅−−−−−−−−−−−+⋅= −−−− PPRPPPPPRRANR YYYY DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 51 ∑ =0 E z M 0174166 = ⋅ − ⋅ LNLN 17 166 4 L LN N ⋅ = ∑ =0 H F ( ) ( ) 06674 32 =+− − AsenNAsenNR X ( ) ( ) 6674 32 AsenNAsenNR X −= − ∑ =0 V F ( ) ( ) 06cos67cos4 32 =−− − ANANR y ( ) ( ) 6cos67cos4 32 ANANR y += − Dibujo 36. Dibujo 37 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 52 A este eslabón hay que añadirle la carga generada por las boquillas y la manguera ∑ =0 A z M ( ) ( ) ( ) ( ) 024237262518 222/212192/7202/632/4 2/9cos75,29,129cos25,075,025,175,125,275,25,2 232525 23 2 =⋅−⋅−⋅−⋅−⋅− −⋅+⋅+⋅+⋅++++ +⋅⋅+⋅+++++⋅ −−− − LNcLNLRLRLR LPcLPLPLRPPP AA XXY Y ( ) ( ) ( ) ( ) 24 237262518 222/212192/7202/632/4 2/9cos75,29,129cos25,075,025,175,125,275,25,2 232525 23 2 L LNLRLRLR LPcLPLPLRPPP AA Nc XXY Y ⋅−⋅−⋅−⋅− −⋅+⋅+⋅+⋅++++ +⋅⋅+⋅+++++⋅ = −−− − ∑ =0 H F ( ) ( ) 04cos78cos 252321 =⋅−−−⋅− −−− ANRRANcR XXX ( ) ( ) 4cos78cos 252321 ANRRANcR XXX ⋅+++⋅= −−− ∑ =0 V F ( ) ( ) 02/75,29,1255,2 472/72/62/4328 252321 =−⋅−⋅− + ⋅ + − − − − − − ⋅ − −−− Pc RAsenNPPPPRPAsenNcR YYY ( ) ( ) 2/75,29,1255,2 472/72/62/4328 252321 Pc RAsenNPPPPRPAsenNcR YYY +⋅+⋅+ − ⋅ − + + + + + + ⋅ = −−− Y la tabla resultante es la siguiente: º N12 R5- 11x R5- 11y N9 R5- 10x R5- 10y N7 R5-8x R5-8y N6 R2-5x R2-5y N4 0 250 60 165 450 387 194 1031 1479 62 710 -416 -255 2984 10 245 26 166 434 393 130 1013 1422 257 1306 84 -13 2938 20 237 21 158 389 340 92 933 1268 365 1417 235 24 2497 30 224 25 145 330 264 64 822 1061 440 1531 400 109 2379 40 207 27 127 268 186 42 699 830 490 1618 513 237 2368 50 186 24 106 214 119 26 585 606 517 1611 487 348 2304 60 165 16 87 172 71 16 497 413 523 1437 302 324 2042 70 145 7 68 142 39 11 431 263 507 1121 76 116 1587 80 122 1 44 115 17 8 366 154 454 798 -56 -140 1143 90 86 0 8 82 4 4 268 78 339 575 -62 -276 870 1 250 54 166 451 394 186 1035 1482 91 761 -379 -241 2857 2 250 49 167 452 398 178 1037 1483 117 809 -343 -227 2770 3 249 44 168 451 401 170 1037 1480 140 855 -306 -213 2708 4 249 40 168 450 402 164 1036 1476 160 908 -262 -193 2690 5 248 37 168 448 402 157 1034 1470 179 995 -188 -154 2781 6 248 34 168 446 402 151 1032 1463 197 1080 -116 -116 2864 7 247 32 167 444 401 145 1028 1454 213 1162 -45 -77 2940 8 246 29 167 441 399 140 1024 1444 229 1243 25 -39 3013 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 53 9 246 28 167 438 396 135 1019 1434 243 1295 72 -15 3020 Max 250 60 168 452 402 194 1037 1483 523 1618 513 348 3020 º R2-3x R2-3y Nc R1-2x R1-2y R5-11 R5-10 R5-8 R2-5 R2-3 R1-2 0 2352 36 11037 13830 -687 175 433 1480 487 2352 13847 10 1835 1026 9980 12893 1452 168 414 1445 85 2103 12975 20 1247 1566 8420 10771 3117 160 352 1319 236 2002 11213 30 936 2088 6730 8648 4274 148 272 1149 415 2288 9647 40 732 2622 5134 6620 4976 130 190 964 565 2722 8282 50 575 3030 3776 4766 5249 109 122 797 599 3084 7090 60 424 3043 2768 -1068 5116 88 73 667 443 3072 5226 70 266 2568 2008 -737 4604 68 40 571 138 2581 4662 80 124 1919 1188 -388 3741 44 19 479 151 1923 3761 90 -10 1445 52 -14 2504 8 6 348 283 1445 2504 1 2191 147 11720 14409 -573 175 435 1485 449 2196 14420 2 2071 247 11809 14439 -362 174 436 1487 411 2086 14444 3 1977 338 11559 14156 -108 173 435 1487 373 2006 14156 4 1919 429 11317 13919 134 173 434 1485 326 1966 13920 5 1939 537 11052 13766 372 172 432 1481 244 2012 13771 6 1952 646 10795 13607 605 171 429 1476 164 2056 13621 7 1961 757 10543 13444 833 170 426 1469 90 2102 13470 8 1966 869 10294 13276 1057 170 423 1462 46 2150 13318 9 1928 964 10101 13095 1268 169 418 1454 73 2156 13156 Max 2352 3043 11809 14439 5249 175 436 1487 599 3084 14444 Se ha calculado el rango de 0 a 10º de unidad en unidad porque parece una zona crítica en la que se pueden dar picos de carga, como así ha sido en algunas reacciones. Como se ha dicho antes, se ha de calcular los eslabones 1, 2, 3 y 4 aparte para la posición de pulverización. En este caso se introduce una nueva incógnita en el análisis de los eslabones 3 y 4, por lo que se hace un análisis conjunto con los eslabones 1 y 2 y después por separado. Al hacer esto, en el primer sólido libre desaparecen las tres reacciones entre los eslabones 2 y 3 y se puede calcular de nuevo. Luego, se aísla el eslabón 3 y se calculas estas tres reacciones, conocida ya N4. Al estar en posición de síntesis, la mayoría de medidas coinciden con las dimensiones principales. La carga de los elementos para la aplicación del producto se tendrá en cuenta en el primer caso. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 54 ∑ =0 A z M Dibujo 38 ( ) ( ) 0286274237119 62/21282/772/632/4 2/75,29,1225,075,025,175,125,275,25,2 2525 2 =⋅+⋅−⋅−⋅+⋅− −⋅+⋅+⋅+⋅+++ +⋅++++++⋅ −− LNLNLNdRdR dPcLPdPdPPP XY ( ) ( ) 27 286237119 62/21282/772/632/4 2/75,29,1225,075,025,175,125,275,25,2 4 2525 2 L LNLNdRdR dPcLPdPdPPP N XY ⋅+⋅−⋅+⋅− −⋅+⋅+⋅+⋅+++ +⋅++++++⋅ = −− ∑ =0 H F ( ) ( ) 066)4cos(774 2521 =⋅+−⋅−⋅− −− AsenNRANAsenNR XX ( ) ( ) 66)4cos(774 2521 AsenNRANAsenNR XX ⋅−+⋅+⋅= −− ∑ =0 V F ( ) ( ) 075,29,1265,26cos6 )4(72/72/62/437cos422/ 2521 =⋅−⋅−⋅− + ⋅ + − − − − ⋅ + − − −− AN RAsenNPPPPANPPcR XY ( ) ( ) 75,29,1265,26cos6 )4(72/72/62/437cos422/ 2521 ⋅+⋅+⋅+ − ⋅ − + + + + ⋅ − + = −− AN RAsenNPPPPANPPcR XY DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 55 ∑ =0 E z M Dibujo 39 017429166 32 =⋅−⋅+⋅ − LNLRLN Y 29 166174 32 L LNLN R I ⋅ − ⋅ = − ∑ =0 H F ( ) ( ) 0)10(6674 3232 =⋅++− −− AsenRAsenNAsenNR IX ( ) ( ) )10(6674 3232 AsenRAsenNAsenNR IX ⋅−−= −− ∑ =0 V F ( ) ( ) 0)10cos(6cos67cos4 3232 =⋅+−+ −− ARANANR Iy ( ) ( ) )10cos(6cos67cos4 3232 ARANANR Iy ⋅−+−= −− Los resultados son: N4 R1-2x R1-2y R2-3i R2-3x R2-3y 0º pulv. 8143 8096 879,9 2028 6956 -603,3 1.2.3.2.- Análisis de los estados de carga y diagramas de esfuerzos con cargas iniciales. La gran cantidad de información obtenida debe de ser interpretada de tal manera que se tengan que realizar la menor cantidad de cálculos posibles, sabiendo a ciencia cierta que se esta empleando los valores correctos de esfuerzos. En este caso, correcto significa calcular las piezas DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 56 para la mayor solicitación a la que van a trabajar, pero no se ha de tener en cuenta simplemente el valor de la carga, ya que como se ha dicho antes, la estructura va a trabajar a fatiga mientras este en la posición de pulverización y en este caso se deberá utilizar un coeficiente de seguridad respecto a la fluencia de 3. Para las posiciones de replegamiento el coeficiente de seguridad respecto a la fluencia será de 2. En los eslabones 1, 2, 3 y 5 se habrán de estudiar la combinación de acciones que se produce para distintas posiciones. En las piezas que únicamente trabajan a tracción se utilizara la mayor carga y en las que trabajan a compresión también, pero teniendo en cuenta el pandeo. Para realizar los diagramas de esfuerzos se emplea el programa AMEB que proporciona los axiles, los cortantes y los momentos flectores. Las cargas se han introducido en Newtons y las longitudes en milímetros. 1.2.3.2.1.- Eslabón 1. Los esfuerzos que afectan al eslabón 1 se han representado en la siguiente grafica en la que el eje de las ordenadas indica el valor de la carga en Newtons y el de ordenadas la posición angular del eslabón 2 respecto a la horizontal en grados: -2000 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000 0 20 40 60 80 100 R2-1x R2-1y Nc R2-1 N4 Observándola y comparándola con las reacciones en pulverización, (cuando el eslabón 3 apoya sobre el 2), se comprueba claramente que los máximos esfuerzos se producen cuando el cilindro comienza a actuar, es decir, cuando se pierda el contacto de apoyo entre el eslabón 3 y el DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 57 eslabón 2, incluso con su coeficiente de seguridad inferior. Si se extraen los resultados de 0 a 10º, para R2-1x, aparece un máximo en 3º de casi 14500 N. La reacción en y en ese punto puede ser despreciada, ya que es casi dos órdenes de magnitud inferior pero se toma 1000 N. que es un valor medio en el rango de 1º a 10º. El axil del cilindro también tiene su máximo cercano a esta posición, concretamente en 2º y vale 11800 N., pero se calcularan como si actuaran a al vez por fenómenos de deformación, que podrían hacer que así ocurriera. Lo mismo se hace con N4, que tiene su máximo en 9º con un valor de 3020 N. La reacción N4 para la posición de pulverización si es muy superior a las que se alcanzan en replegamiento y algo inferior a la carga que se transmite a la estructura en replegamiento en 0º. Esta es de 8143 N. Lo que se hace es calcular la estructura con los datos anteriores, ya que el perfil inferior será igual que el superior para no aumentar la cantidad de tipos de perfiles y el esfuerzo del inferior es mucho mayor que N4. No ocurre lo mismo con la pieza que regula la altura, la cual se calculara para el esfuerzo de N4 en pulverización, el cual lo recibe casi íntegramente, además con un coeficiente de seguridad de 3 debido a esto. Este eslabón necesita dos diagramas de esfuerzos debido a su configuración. En primer lugar se han de analizar las piezas que unen los eslabones retractables con la estructura. Su forma de trabajar será la siguiente: Están apoyadas en la estructura y por lo tanto se consideraran como apoyos fijos con los giros permitidos. El eje C de esta pieza divide los esfuerzos para ambas piezas entre los que se descomponen en la dirección determinada por este eje y la unión inferior a al estructura; y los que se descomponen en la dirección determinada por este eje y la unión superior a la estructura ya que son uniones pivotantes. El eje B soporta el esfuerzo del cilindro en su dirección de acción y el eje A soporta la reacción de apoyo del eslabón 2. Se va a calcular las reacciones que estas piezas transmiten a la estructura directamente, pero las piezas en si, se calculan por elementos finitos debido a su complicada geometría, ya que una cuenta con dos pliegues y la otra con muchos agujeros y ambas cualidades pueden crear concentraciones de tensión. Con los ángulos de inclinación del cilindro hidráulico y del eslabón 4, sus solicitaciones se descompone en x e y. Todas estas medidas se extraen del dibujo en 3D. Se ha hecho el calculo esquematizando ambas piezas como una estructura isostática de barras articuladas. Ya que el resultado en las piezas como se ha dicho no interesa. El dibujo y los resultados son los siguientes: DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 64 las mangueras, se han sumado y se ha colocado como una carga distribuida. El diagrama es el siguiente: Dibujo 45 Dibujo 46 El punto más crítico se encuentra en la unión con el eslabón 6, como era de suponer 1.2.3.2.6.- Eslabón 7. Este eslabón trabaja a compresión y como es un perfil muy esbelto se habrá de comprobar que no falla a pandeo. Su mayor compresión se produce en la posición de pulverización con un valor de 1030 N. Su diagrama es el siguiente: Dibujo 47 1.2.3.2.7.- Eslabón 8. La posición mas critica de este eslabón también se encuentra cuando las barras están en pulverización, ya que las cargas que se le aplican son mayores en ese momento y además inciden de manera casi perpendicular, lo cual provoca el mayor momento flector. Podría ser que el momento provocado en una posición cercana de replegamiento fuera ligeramente mayor, pero el coeficiente DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 65 de seguridad que se aplicara para las piezas, cuya resistencia sea calculada teniendo en cuenta las cargas producidas en pulverización es de 3, no cabe duda pues, que esta es la posición mas desfavorable. Simplificando sus apoyos para el cálculo se puede considerar el eje J como un apoyo fijo y al eje M se le restringe el movimiento en x, ya que N7 es casi horizontal. Así pues se aplicara la carga de N9 en esa posición que es de 450 N. Dibujo 48 1.2.3.2.8.- Eslabón 10. Con este eslabón ocurre lo mismo, y aunque tenga una forma constructiva distinta, también tiene un pliegue que hace que se generen torsiones en la pieza. Este pliegue era necesario para evitar la interferencia entre los eslabones 9 y 12, por lo que lo único que se podrá hacer en caso de que se deba aumentar la rigidez será reforzar esta pieza o aumentar su sección. Su mayor esfuerzo esta en la posición de pulverización, y al igual que se hizo en la pieza anterior, se convertirá un axil en restricción de movimiento horizontal, en este caso N9. Su apoyo en el eslabón 5 se supondrá un apoyo fijo y la carga N12 se aplicara en el eje P, que en esa posición es de 250 N. 1.2.3.2.9.- Eslabón 11. Observando la tabla y su configuración, se llega a la conclusión de que en la posición de pulverización encuentra su punto más desfavorable, ya que el conjunto trabaja a flexión en el momento de mayores cargas y con mayor coeficiente de seguridad. El problema de este eslabón se encuentra en que esta suspendido asimétricamente por el eslabón 12, y aunque se soluciono colocando un perfil rectangular que absorba los esfuerzos de torsión, su base deberá ser DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 66 comprobada a rigidez mediante elementos finitos. 1.2.3.2.10.- Ejes. Para el calculo de las piezas que intervienen en los ejes(ejes físicos, casquillos, chapa de unión al casquillo, tornillos,…) no importa la dirección de la carga por lo que se calcularan obteniendo el mayor valor de la carga para cada eje, extraídos de las tablas. 1.2.4.- CALCULOS DE RESISTENCIA. 1.2.4.1.- Comprobación inicial de resistencia. Antes de realizar los cálculos de todas las piezas del mecanismo comenzando por el ultimo eslabón, se va ha hacer una comprobación de las partes que se pueden considerar como críticas para asegurar que la cinemática de este mecanismo se puede conseguir llevar a cabo sin demasiado peso con las configuraciones constructivas que se han preestablecido. Los factores que se han tenido en cuenta para elegir las piezas que deben ser comprobadas previamente son la carga aplicada y la forma de trabajar de la pieza, los cuales, comparados con la experiencia, llevan a realizar esta prueba de resistencia inicial. Las partes que se consideran como “criticas” son: 1.2.4.1.1- Eslabón 10. Su forma constructiva debida a que se debe evitar la interferencia entre los eslabones 10 y 12, hace pensar que tenga una rigidez baja, lo cual puede ocasionar que el eslabón 11 oscile demasiado. Para comprobar su rigidez se hace un análisis de elementos finitos. En el dibujo sin analizar aparecen las condiciones de contorno, las cuales son: En el eje inferior pivota sin posibilidad de giro, en el eje intermedio no se puede mover únicamente en la dirección en la que apunta y en el eje superior se aplica la carga calculada en las tablas multiplicada por el coeficiente de seguridad que en este caso es 3. Observando los resultados, en cuanto a resistencia, el coeficiente de seguridad es de casi 6, y el desplazamiento que se produce antes de llegar a la rotura es de 3mm, la cual es una medida aceptable, ya que también debe de oscilar un poco para absorber los golpes del movimiento del eslabón 11. Aun así se ha cambiado el ángulo de doblado de la chapa, ya que al principio alcanzaba valores de desplazamiento mucho mayores. Así pues la pieza se puede dar por valida. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 67 Dibujo 49 1.2.4.1.2.- Eslabón 5. La inercia minima necesaria para soportar el momento flector en el perfil principal del eslabón 5, ya que puede ser muy alta. 3 2 1198 /116 139000 mm mmN mmN M W MAXADM MAX = ⋅ == σ En este caso el coeficiente de seguridad era de 3 por ser en pulverización. El perfil inicial que se ha utilizado tiene un modulo resistente de 11800 multiplicada por 2 al haber dos, luego no hay problema de resistencia y se presupone que tampoco de rigidez. No obstante, ese perfil se deberá redimensionar. 1.2.4.1.3.- Eslabón 2. La inercia minima necesaria para soportar el momento flector en el perfil principal del eslabón 2. 3 2 3440 /116 399000 mm mmN mmN M W MAXADM MAX = ⋅ == σ El perfil inicial que se ha utilizado tiene un modulo resistente de 14500 multiplicada por DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 68 2 al haber dos, luego no hay problema de resistencia y se presupone que tampoco de rigidez. No obstante, ese perfil se deberá redimensionar porque seria demasiado grande. El coeficiente de seguridad que se impone es de 2 por ser la carga producida en una posición de replegamiento. 1.2.4.1.4.- Cilindro hidráulico. La superficie del cilindro hidráulico necesaria para que no sea muy grande. La superficie minima necesaria teniendo en cuenta que la presión minima de aceite a la que bombea un tractor según catálogos de distintas marcas es 200 bar y cogiendo la fuerza minima que debe ejercer para no bloquearse en todo el recorrido, es: 2 2 590 / 1,0200 11800 mm bar mmN bar N P F S MIN MAX = ⋅ == El cilindro inicial escogido tiene una superficie en el sentido de la fuerza de la fuerza de 2591mm 2 . Así pues se utilizara un cilindro mas pequeño y por lo tanto no es necesario uno grande. 1.2.4.2.- Diagramas de esfuerzo y cálculo de cada eslabón. Antes de comenzar, hay que decir que el orden seguido en cuanto a calculo de los eslabones no es su numeración, sino que hay que seguir el camino ya recorrido en los sólidos libres, porque de esta manera, a cada eslabón que se este calculando, se le podrán añadir los pesos de los eslabones que le afecten porque ya serán los reales. Cada vez que se obtenga el peso de un eslabón, este deberá ser actualizado en la tabla del análisis estático. 1.2.4.2.1.- Eslabón 11. Para calcular el eslabón 11 se va a comenzar por el perfil del extremo, el cuál, esta sujeto a un perfil y un tornillo en un extremo, por lo que se le puede considerar como empotrado. Sostendrá dos pulverizadores y su longitud en manguera. Su longitud es de 1000mm. que es 50mm. mas de la longitud necesaria para que quede espacio para agarrar el pulverizador. Su sección es de 60x20x1,3. esta predimensionado para poder tener un dato del peso propio. Así pues el momento en el empotramiento es: mmNM NLPLPLLPM EMP PERFILLINESPECMANGMANGPULVEMP ⋅=⋅⋅+⋅++⋅= =⋅+⋅++⋅= − 1,117262/10001081,42/9500129,0)450950(5,2 4102/2/)( 232 2 .. 2 21 Y el modulo resistente necesario, siendo el material aluminio 3003 de 42MPa de límite elástico: DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 69 3 2 19,279 42 1,11726 42 3 124 mm mmN mmN M W MPa MPa C MAXADM EMP S FLUENCIA MAXADM = ⋅ ⋅ == === σ σ σ El perfil elegido tiene una inercia de 2860mm3 por lo que se puede utilizar una sección menor, pero no demasiado pequeña porque el tramo de perfil que le sigue debe ser igual en altura y su momento flector es mayor. Se coge del catalogo de Hydro de perfiles regulares de aluminio un 15x45x1,1mm con 1345mm3 de modulo resistente. Conocida la altura del perfil. Se va a calcular el tornillo que lo sujeta, que será de calidad 6.8 con 480MPa de límite elástico. 2 25,3 80 45 1,11726 80 32 480 2 1 mm MPa mm mmN h M F S MPa MPa C MAXADM PERFIL EMP MAXADM MAX MIN S MAXADM MAXADM = ⋅ === = ⋅ =⋅= ττ σ τ Se usaran tornillos M6 de 20mm2 de sección resistente. Se deben calcular también la sección que hace contacto con el tornillo para que no falle por aplastamiento que siendo tornillos M6 será: MPa mmmm mm mmN e h M S F MAXADM PERFIL PERFIL EMP MAX MAX 425,39 1,16 45 1,11726 =<= ⋅ ⋅ = ⋅ == σ φ σ Como esta muy cercano del coeficiente de seguridad y teniendo en cuenta que es aluminio y por lo tanto, no tiene limite de fatiga, se utilizara tornillos M8 que proporciona mayor superficie proyectada. El trozo de perfil que lo sostiene, tomada del mismo catalogo, será del mismo grosor. Calculada esta sección, se va a comprobar si resiste para toda la longitud de las barras unidas. Tomada toda en conjunto se considera como biapoyada con un apoyo en la base y otro en el punto donde se une al tirante. Haciendo sumatorio de fuerzas respecto al apoyo del perfil en la base, se calcula los esfuerzos que se realizan sobre el tirante, que según el dibujo, donde la barra inferior simplifica los perfiles y la superior el tirante, son: DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 70 Dibujo 50 N LPLPLPLLLLP R TIRANTETIRANTEPERFILLINESPECMANGMANGPULV SUP 415 110 2/8006,12/19751081,42/19250129,0)42592514251925(5,2 110 2/2/2/)( 232 2 .. 2 4321 = ⋅+⋅⋅+⋅++++⋅ = = ⋅+⋅+⋅++++⋅ = − Así pues la sección minima del tirante será: 2 88,9 42 415 mm MPa N F S MAXADM MAX === σ Volviendo al perfil, el punto de unión del tirante con el perfil será el de máximo momento. Este, se produce por los tres pulverizadores extremos multiplicados por su distancia al punto de apoyo del tirante (extraídas del dibujo), la manguera y el propio peso del eslabón. La tensión será, sumando la de compresión: MPaMPa mm N mm A F W LPLPLLLP W M MAXADM MAX COMPPERFILLINESPECMANGMANGPULV EMP MAX 425,15 16,127 415 1345 2/11751081,42/11250129,0)1256251125(5,2 2/2/)( 23 232 2 .. 2 321 =<= =+ ⋅⋅+⋅+++⋅ = =+ ⋅+⋅+++⋅ == − σ σ σ Luego, el perfil es valido para toda su longitud. Para el tirante, se utilizará pletina de 20x2mm. Los tornillos para el tirante también serán de M8 que proporcionaran, con esta pletina una sección proyectada de 16mm 2 y una área efectiva trabajando a tracción de 24mm 2 y no 40mm 2 porque se ha de tener en cuenta en la zona donde esta el agujero del tornillo. Como el tirante solo tiene una inclinación de 5º se puede afirmar: NPR RR TOTALINFY INFXSUP 93,456,119751081,419250129,045,2 3 =+⋅⋅+⋅+⋅=≅ ≅ − Estas son las reacciones que se aplican en los ejes de la base, por lo que se debe calcular la chapa que hace de pivotamiento al perfil a compresión. Esta chapa tiene como eje un tubo de acero. En este caso se elige en primer lugar el diámetro exterior que será de 12mm para que sea lo DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 71 suficientemente grueso para aguantar la soldadura. Con este diámetro no necesita ser calculada porque es la misma pletina que la del tirante y trabaja en mejores condiciones. El pasador que hace que no se salga la pletina debe sujetar la pletina. El peso que debe aguantar es los Rinfy que vale 45,93N. si tiene un diámetro de 3mm y es de acero sobrepasa el coeficiente de seguridad mínimo. Las piezas siguientes que son de acero y están soldadas van a ser comprobadas tanto a resistencia como a rigidez a través de elementos finitos, ya que el eje Q va a ser unido al eslabón 12 de forma asimétrica y por tanto la barra siguiente se podría torcer con el peso. Dibujo 51 Para las restricciones, al eje L solo se le permite el giro y toda su superficie interior se considera apoyada en un eje infinitamente rígido, y al eje Q se le ha restringido el desplazamiento en y de la arista en la que se sujeta con el eslabón 12, lo cual es más desfavorable que la realidad. Donde irían sujetas las siguientes piezas se coloca la fuerza que transmiten. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 72 Dibujo 52 Dibujo 53 Los resultados aparecen en el dibujo 52 para tensiones de Von Mises y para desplazamientos en el dibujo 53, los cuales son que el giro es apenas nulo y el desplazamiento del orden de décimas de milímetro por lo que toda la pieza se puede dar por buena. El peso final que tiene la pieza se cambia en la tabla de Excel que pasa a ser de 27,3N. Es algo superior que el peso anterior, pero el centro de gravedad esta menos alejado, por ello, la medida de este en la tabla se va a actualizar. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 73 1.2.4.2.2.- Eslabón 12. El eslabón 12 trabaja a tracción con una carga de 220 N. Las pletinas anteriores se han calculado para 415N y quedaba coeficiente de seguridad altos por lo tanto se puede utilizar la misma pletina para tornillos M8 y M10, ya que menos puede producir aplastamiento y más, reducción excesiva de la sección 1.2.4.2.3.- Eslabón 10. El eslabón 10 fue calculado previamente en el apartado 1.2.4.1. para una carga 50N mayor que la actual, que es los 220 del eslabón 12 y los resultados fueron satisfactorios, con un coeficiente de seguridad de 5. Por ello, se deja como esta para que sea más rígida y por lo tanto, no se vuelve a calcular. Se utilizaran tornillos M8 que tienen mayor área para que no falle en los agujeros por aplastamiento. 1.2.4.2.4.- Eslabón 9. El eslabón 9 trabaja a tracción con una carga máxima de 398 N. Como se trata de un eslabón muy largo que puede recibir golpes en sentido contrario, se colocan dos pletinas. Se utilizan las pletinas de 20x2mm de aluminio y chapa de 2mm de espesor. Por lo supuesto en el apartado 1.2.4.2.2. no necesitan ser calculadas. Utilizando estas pletinas su peso es de 0,9 N. 1.2.4.2.5.- Eslabón 8. Tras haber calculado los eslabones anteriores, el peso de estos a mejorado conforme a lo prediseñado y por lo tanto se ha de volver a calcular el diagrama de esfuerzos. Actualmente la tensión N9 es de 397N. Las condiciones de contorno son las mismas que en el diagrama de esfuerzos del apartado 1.2.3.2.7. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 80 del eslabón 8 son siempre en sentido contrario que N6 y las orejetas están muy lejos como para que se sumen los cortantes. Debido a la distancia entre apoyos, se va a calcular a flexión con la carga de N6. Se considera biapoyada con una distancia entre apoyos igual a la distancia libre entre casquillos del eslabón 5, que es 69mm. Así pues cada reacción es N6/2. En este caso se utiliza un coeficiente de seguridad de 2 porque la carga máxima se encuentra en el recorrido de plegado. 3 2 6,94 /175 5,344802/6 175 2 350 mm mmN mmNLN M W MPa MPa C MAXADMMAXADM MAX s MAXADM MAXADM = ⋅ = ⋅ == === σσ σ σ Para el cálculo del cortante que produce R 8-5 se utiliza el coeficiente de 3 por estar la carga máxima en pulverización y no se divide por 2 ya que se puede dar el caso que solo trabaje una chapa del eslabón 8. 2 6,22 58 1310 58 32 350 2 1 mm NF S MPa MPa C MAXADM MIN S MAXADM MAXADM === = ⋅ =⋅= τ σ τ Como es muy largo, se utilizara tubo calibrado, el cual tendrá un diámetro exterior de 12mm. e interior de 8mm. El área es de 62mm2 y el modulo resistente de 136mm3. Se utilizara un casquillo con 16mm de diámetro exterior por lo que se ha de comprobar el perfil a aplastamiento MPaMPa mmmm N ed F MAXADMMAX 1165,31 6,216 1310 =<= ⋅ = ⋅ = σσ 1.2.4.2.8.- Eslabón 6. Se va a utilizar las mismas piezas con los mismos grosores que en el eslabón 7, ya que la carga es la misma y en el eslabón 7 se produce durante el replegamiento. Lo único que cambiara será la longitud del tubo acorde con la medida del presente eslabón. 1.2.4.2.9.- Eslabón 2. En primer lugar se va a calcular el perfil principal que forma el eslabón para ver que tamaño debe tener, ya que las demás piezas se acomodaran en el. El diagrama que se encontró mas desfavorable se localizaba para la posición de pulverización, aunque, debido a que los resultados que se obtuvieron correspondían a datos con pesos de elementos predimensionados, se debe volver a calcular el diagrama de esfuerzos para esa posición, ya que las cargas aplicadas sobre el eslabón 2 han descendido al reducirse le peso de los elementos suspendidos directa o indirectamente de este DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 81 eslabón. Del elemento 2 todavía no se conoce el peso, pero se le da uno con un perfil mayor del que se precalculo en la sección 1.2.4.1., por lo tanto el peso actual es mayor del que tendrá y se permanece del lado de la seguridad. Dibujo 56 Axil Ini. Axil Fin. Línea Punto Ini. Punto Fin. Flector Ini. Flector Fin. -3,33E+03 -3,33E+03 1 1 2 0,00E+00 3,08E+05 -2,92E+03 -2,92E+03 2 2 3 3,08E+05 -1,31E+05 -2,89E+02 -2,89E+02 3 3 4 -1,31E+05 -6,96E+04 -4,00E+00 -4,00E+00 4 4 5 -1,50E+05 0,00E+00 6,21E+02 6,21E+02 5 4 6 8,05E+04 1,11E+05 2,10E+02 2,10E+02 6 6 7 1,11E+05 0,00E+00 El momento máximo ha descendido 90.000N º mm. al reducirse el peso de los eslabones anteriores. Como se necesita saber el área y el modulo resistente, se va a aproximar teniendo en cuenta solo el modulo resistente, ya que crea mas tensión la flexión que el axil, y después comprobando el área. El momento máximo es el que aparece en el dibujo en el punto 2 que es el máximo de la curva con un valor de 308.000N º mm. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 82 3 2 2655 /116 308000 116 3 350 mm mmN mmN M W MPa MPa c MAXADM MAX S FLUENCIA MAXADM = ⋅ == === σ σ σ El perfil que necesario deberá tener la mitad de modulo resistente, ya que hay dos. El mas cercano tiene un valor de 4379mm 3 y como es el más pequeño no se puede reducir más. Corresponde a un perfil de 50x25x2,6mm. Conocido su modulo resistente y su área, se va a comprobar si sigue por debajo de su tensión máxima admisible: 22 23 /116/7,35 2 360 3330 2 4379 308000 mmNmmN mm N mm mmN A F W M MAXADM MAXMAX MAX =<= ⋅ + ⋅ ⋅ =+= σσ Efectivamente, se comprueba y resiste. Como son dos perfiles bastante esbeltos se comprueba si resisten a pandeo a través de la σ CRIT . Se su pone que el perfil esta sometido a una carga excéntrica. Para basarse en el cálculo se utiliza el libro de teoría de Elasticidad y resistencia de materiales del profesor David Vel. En el caso de carga descentrada se utiliza una formula especifica para hallar el momento, ya que el propio momento curva el perfil y eso genera mas momento hasta que se llega a un equilibrio, pero en primer lugar se va a utilizar el momento calculado para calcular la tensión, por lo tanto esa tensión será comparada con la tensión critica. La tensión crítica debe ser mayor que la tensión máxima, y, dependiendo del coeficiente de seguridad que quede, se utilizara la formula específica que daría resultados más cercanos a la realidad. Para el calculo se toma la longitud hasta el eje E, que es donde se coloca el apoyo y como es biapoyada, se toma un coeficiente de pandeo β=1. Para el calculo se necesita conocer el radio de giro de la sección y la constante de pandeo λ. 22 2 52 2 2 2 4 /7,35/71,108 75,136 1006,2 75,136 44,17 2385 44,17 3602 1095002 mmNmmN E mm mm i L mm mm mm A I i LL MAXCRIT K K =>= ⋅⋅ = ⋅ = === = ⋅ ⋅ == = σ π λ π σ λ La tensión crítica es mayor que la que se produce en mas de tres veces, por lo tanto las barras resistirán el pandeo y no es necesario el calculo con la formula de la secante. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 83 Lo siguiente que se calcula es las chapas que contienen los ejes F y G. En el análisis se calculo que su mayor momento en la base era para la posición de 40º. El casquillo que va en el eje G es de 14mm de diámetro porque se calculo en el eslabón 5 y el que va en F todavía no se ha calculado. Este eje sostiene al eslabón 7 y se realizo un cambio haciendo que solo se sujetara en un lado, trabajando el tornillo a flexión. Se va a considerar que el tornillo esta biapoyado en las dos chapas y el voladizo del tornillo es la longitud desde la chapa interior hasta la orejeta del eslabón 7, que es 38,5mm. La carga es la máxima de N7, que es 915N y el tornillo será de calidad 6.8. 3 2 220 /160 5,38915 160 3 480 mm mmN mmN dFM W MPa MPa c MAXADM MAX MAXADM MAX S FLUENCIA MAXADM = ⋅ = ⋅ == === σσ σ σ Se utilizara un tornillo de M16 con un modulo resistente de 277mm 3 . Para alojarlo se emplea un casquillo de 20mm. Teniendo en cuenta que al estar biapoyado con una separación entre apoyos de 25mm y haciendo sumatorio de fuerzas en la chapa que apoya exteriormente, la reacción mayor, que es en la chapa interior será: ( ) N mm mmmmN R S 2324 25 255,387 = + ⋅ = Y el espesor mínimo de la mencionada chapa para que soporte la compresión: 3 1 20116 2324 mm N d R e MAXADM = ⋅ = ⋅ = σ Aunque se empleara chapa de 2mm para que se pueda soldar bien y utilizar solo un tipo de chapa. Conocido el espesor, se puede calcular la base para que resista el momento en la posición de 40. La tabla con las cargas actuales es la siguiente: º Mf 0 12398 10 -162699 20 -194299 30 -224277 40 -233625 50 -193568 60 -102093 70 -14592 80 18035 90 8706 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 84 En efecto el momento máximo se localiza para 40º y vale 233625N. la altura minima en la base será: mm e W h mm MPa mmN M W MPa MPa C MAXADM MAX s MAXADM MAXADM 45 4 613356 1335 175 233625 175 2 350 3 = ⋅ = ⋅ = = ⋅ == === σ σ σ Se cogerá 50mm de altura mas el diámetro que tenga el agujero del eje E, ya que es sección perdida, los cuales deben ser en la dirección de unión entre los ejes G y F, con el eje E. Conocidos los perfiles principales y las chapas de los ejes F y G, se conoce las dimensiones de más del 90% en peso del eslabón, por lo tanto se puede cambiar el valor en la tabla por el nuevo. Para dimensionar los otros tres ejes; A, D y E, se necesita conocer el cilindro hidráulico necesario. En la posición de pulverización el cilindro no trabaja, por lo tanto solo se necesita comprobar la tabla de esfuerzos en función de la posición. La mayor carga se produce para 1º donde vale 5217N produciendo tracción en el cilindro, por lo tanto debe ser capaz de desarrollar esa fuerza con la cara en la que se encuentra el vástago. La minima superficie capaz de desarrollar la fuerza necesaria será: 2 261 1,0200 5217 mm bar mmN bar N P F S MIN MAX = ⋅ ⋅ == El cilindro de 700mm de carrera, como esta establecido, que tiene el área en el lado del vástago inmediatamente superior al área minima será el 50x30x700mm que es el mínimo con esa carrera extraído del catalogo de Cicrosa de cilindros hidráulicos estándar de doble efecto. Estos cilindro pueden trabajar hasta 250 bares, según el fabricante, por lo tanto no necesita ser calculado a tracción. A pandeo tampoco por que al desplegar las barras también tiran de el, excepto al principio, pero entonces esta practicante introducido entero en la camisa. º Nc º Nc 0 4741,6 1 5216,6 10 3902,0 2 5210,2 20 3390,2 3 4904,6 30 2703,9 4 4663,1 40 2022,2 5 4485,2 50 1451,7 6 4323,3 60 1069,7 7 4172,7 70 812,4 8 4029,8 80 506,2 9 3944,5 90 45,3 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 85 Conocido el cilindro, el diámetro interior de los apoyos de este impuestos por el fabricante es de 25,5mm. Se calcula el eje necesario para los ejes con la carga en el cilindro, ya que los demás ejes que lo usan tienen menos carga. El diámetro interior máximo será para que resista a cortante: mm A mm mmN N F A mmN C EXT INT MAXADM MAX S FLUENCIA MAXADM 23 5,89 4 5,25 2 4 25,89 /3,58 5217 /333,58 32 350 2 1 2 2 2 2 2 =−⋅=−⋅=→=== = ⋅ == ππ φ φ τ σ τ Como los apoyos del eje están muy alejados se calcula a flexión. El casquillo que contiene al eje lo sujeta hasta que se apoya en la pared de la orejeta del cilindro hidráulico, por lo tanto esa es la sección más desfavorable, que se encuentra a 60mm del apoyo, el cual recibe la mitad de la reacción. ( ) mm RW Rr R rR W mm MPa mmN M W MPa MPa C MAXADM MAX s MAXADM MAXADM 2,8 475,121349 75,12 4 4 1349 116 602608 116 3 350 44 44 44 3 = ⋅⋅ −= ⋅⋅ −=→ ⋅ ⋅− = = ⋅ == === ππ π σ σ σ Se utilizar un tubo calibrado del catalogo de Protubsa de 26mm de diámetro exterior, que se mecanizara hasta 25,5 y de diámetro interior 16mm que no necesita ser mecanizado. Los casquillos tendrán el diámetro exterior de 30 y el interior de 25mm que se mecanizara hasta 25,5mm. Y por ultimo se comprueba se resiste a aplastamiento el espesor de pared de la chapa con el diámetro de casquillo seleccionado: 3 350 /116/5,33 6,230 2608 22 ==<= ⋅ == mmNmmN mmmm N A F MAXADM MAX MAX σσ 1.2.4.2.10.- Eslabón 3. Se va a calcular en primer lugar, el tornillo que ira en el eje H. Como la distancia entre paredes es de 20mm. se va a calcular a flexión. La carga es 3378N. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 86 3 2 105 /160 1016892/4 160 3 480 mm mmN mmNLN M W MPa MPa C MAXADMMAXADM MAX s MAXADM MAXADM = ⋅ = ⋅ == === σσ σ σ Se utilizara tornillo M12 que tiene un modulo resistente de 109mm 3 . El casquillo en el que ira alojado tendrá un diámetro exterior de 16mm, así pues, el espesor de chapa mínimo será: 2 2 91,0 16/116 1689 116 3 350 mm mmN N d F e MPa MPa C MAXADM MAX s MAXADM MAXADM = ⋅ = ⋅ = === σ σ σ Este espesor es el de cada chapa, ya que hay dos. Se utilizara chapa de 2mm como se viene haciendo para que se pueda soldar fácilmente. La sección que debe tener la chapa se calcula teniendo en cuenta la flexión que produce R 23I . Para ello se realiza el diagrama de esfuerzos, pero en este caso se han de considerar nudos rígidos, por lo tanto, primero se ha de predimensionar la sección para introducir los datos de inercia en el AMEB. Se le da un valor de 50mm por lo tanto la inercia y el área son: 2 4 33 200 50 4 41666 12 504 12 mm h e A mm he I =⋅=⋅= = ⋅ = ⋅ = Con está, los resultados son los siguientes: DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 87 Dibujo 57 Axil Ini. Axil Fin. Línea Punto Ini. Punto Fin. Flector Ini. Flector Fin. 2,73E+03 2,73E+03 1 1 2 -3,15E+04 9,06E+04 2,72E+03 2,72E+03 2 2 3 9,06E+04 -3,86E+04 -4,91E+02 -4,91E+02 3 1 4 3,15E+04 -1,81E+04 6,37E+02 6,37E+02 4 3 4 -3,86E+04 1,81E+04 El momento máximo es 90600Nmm y el axil 2720N. Con ellos se calcula la sección necesaria. mm e W h mm mmN mmN M W MPa MPa C MAXADM MAX S FLUENCIA MAXADM 5,34 4 65,7676 781 /116 90600 116 3 350 3 2 = ⋅ = ⋅ = = ⋅ == === σ σ σ DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 88 Se le va a dar 40mm y se comprueba combinando la carga con la de axil: MAXADM AXILMAX MAX MPA mmmm N mmmm mmN A F W M σσ <= ⋅ + ⋅ ⋅ =+= 5,100 404 2720 6 404 90600 2 Con 40mm de altura de la sección es suficiente, pero se ha de comprobar cambiando la inercia de 50 y el área por los nuevos datos. Con el nuevo calculo únicamente varia el momento que aumenta 200Nmm. por lo que no necesita ser recalculado. 1.2.4.2.11.- Eslabón 4. El eslabón 4 trabaja a tracción para todas las posiciones, por lo tanto no necesita comprobarse a pandeo. El área minima del tubo para que resista a tracción será: 2 1,29 116 3378 mm MPa N F S MAXADM MAX === σ Se utilizara el mismo tubo que para los eslabones 6 y 7 de 121mm 2 de área, 21,3mm de diámetro y 2mm de espesor. En este caso el tornillo para la regulación también será M8 que tiene una área resistente de 36mm2 ya además el acero es mas resistente. El espesor mínimo de las orejetas será si el tornillo se calculo de 12 en el eje H, y en el otro extremo, que es el eje C deberá ser mayor porque hay mas distancia al apoyo: 2 37,2 12116 3310 mm mmMPa N d F e MAXADM MAX = ⋅ = ⋅ = σ Se podrá utilizar la misma orejeta para este eslabón de 5mm que también se utiliza en el 6 y el 7. Por ultimo, la longitud de rosca se calculo en el eslabón 7 para 910mm y daba 1,5mm por lo que para 3310: 2 45,5 910 33105,1 7 47 4mm N Nmm N NL L ROSCA ROSCA = ⋅ = ⋅ = Se realizara de 8mm. para evitar que se pueda pasar de rosca 1.2.4.2.12.- Eslabón 1. En primer lugar se va a calcular las piezas que están unidas a la estructura principal y que contienen los ejes en los que se apoyan las barras. Los apoyos que se van a utilizar son los DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 89 mismos que se usaron en la sección 1.2.2.2.1. para hallar las reacciones que se transmitían a la estructura principal de barras que compone este eslabón, pero las cargas serán las que se dan actualmente tras haber calculado todos los eslabones. El cálculo se realiza por elementos finitos. Dibujo 58 El primer análisis de la chapa que contiene los ejes arroja que la pieza en cuestión sufre una tensión máxima en la zona que aparece de color rojo de casi 225 N/mm^2. Si el material es E- 350 y el coeficiente de seguridad de 3, porque esta calculada con una valor alcanzado en pulverización, esta tensión se ha de reducir a 116 N/mm^2. Para ello el pliegue de la chapa se va a realizar de forma menos pronunciada, disminuyendo el ángulo, ya que la tensión máxima se concentra en la zona de pliegue. Si el problema persiste, se deberá de aumentar el grosor de la chapa. Cambiando el ángulo de plegado de 90º a 150º la tensión máxima se reduce a 116N/mm^2. con lo que la pieza se puede dar por valida. Como los ejes A, B, D y E van a ser iguales, no hay que volver a calcular lo porque ya se hizo cuando se calculo el eslabón 2, por lo que lo único que hay que hacer es comprobar se resiste a aplastamiento con ese espesor de pared de la chapa: 3 350 /116/25,16 85,25 3315 22 ==<= ⋅ == mmNmmN mmmm N A F MAXADM MAX MAX σσ La siguiente pieza, que es la chapa reguladora de altura da un resultado en el análisis de casi 50 N/mm^2 de tensión máxima, es decir un coeficiente de seguridad mayor de 7, pero para evitar usar muchos grosores de chapa, ya que será igual que la pieza anterior, se deja como esta. Además esta pieza no importa cuanto pese, porque todavía no es masa suspendida. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 96 º A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 0 0,408 75,98 5,948 0,651 0,17 60,25 96,23 -10,3 0 10 6,746 84 15,23 8,154 9,195 56,33 84,18 -2,58 10 20 3,615 85,08 21,92 13,83 16,22 53,59 73,15 5,346 20 30 4,901 83,86 29,06 20,27 23,75 49,77 62,44 13,49 30 40 16,66 82,63 37,71 28,37 32,7 43,94 51,91 21,92 40 50 30,08 82,86 48,29 38,36 43,34 35,64 41,46 30,69 50 60 43,99 84,89 60,23 49,6 55 25,3 31,07 39,91 60 70 57,44 87,77 71,93 60,44 65,99 14,44 20,69 49,67 70 80 69,73 90,02 81,57 69,06 74,48 4,947 10,32 60,09 80 90 80,07 90,87 88,17 74,65 79,64 -2,09 0,087 71,3 90 N P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 Pcil 1 1,422 77,53 7,39 1,833 1,261 59,52 94,79 350,6 1 550,0 230,0 45,0 20,0 147,2 13,1 12,6 16,4 2,4 11,0 27,3 0,7 115,0 2 2,69 78,74 8,526 2,75 2,391 59 93,52 351,3 2 3 3,725 79,77 9,553 3,575 3,418 58,56 92,28 352,1 3 4 4,569 80,66 10,5 4,332 4,366 58,16 91,06 352,9 4 5 5,25 81,42 11,38 5,037 5,254 57,81 89,87 353,7 5 6 5,789 82,08 12,21 5,702 6,094 57,48 88,69 354,4 6 7 6,203 82,64 12,99 6,336 6,897 57,18 87,52 355,2 7 8 6,503 83,13 13,75 6,945 7,669 56,9 86,37 356 8 9 6,699 83,54 14,48 7,535 8,417 56,62 85,23 356,8 9 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 97 º N12 R5- 11x R5- 11y N9 R5- 10x R5- 10y N7 R5- 8x R5- 8y N6 R2- 5x R2- 5y N4 º R2- 3x R2- 3y Nc R1- 2x R1- 2y R5- 11 R5- 10 R5-8 R2-5 R2-3 R1-2 0 220 53 143 397 341 172 909 1303 51 338 -615 -150 1441 0 1139 11 4758 6113 -296 153 382 1304 633 1139 6120 10 216 23 145 383 347 114 893 1253 227 822 -199 22 1852 10 1158 644 3953 5791 723 147 365 1273 201 1325 5836 20 208 18 138 342 300 80 822 1116 324 877 -92 17 1545 20 773 969 3433 4897 1481 139 310 1162 94 1239 5116 30 198 21 127 290 232 56 724 932 392 934 34 45 1451 30 573 1275 2735 3946 2022 128 239 1011 57 1397 4434 40 182 23 111 236 163 36 615 727 436 974 135 102 1425 40 445 1581 2043 3017 2355 113 167 848 170 1642 3827 50 164 20 93 188 105 22 515 529 460 955 152 149 1366 50 348 1799 1465 2164 2484 95 107 701 213 1833 3295 60 146 13 75 152 62 14 438 359 465 834 72 113 1184 60 255 1768 1079 1438 2419 76 64 588 134 1786 2814 70 129 5 59 125 34 10 381 227 451 631 -31 -28 893 70 158 1447 820 846 2174 59 35 505 41 1456 2333 80 108 0 38 102 15 8 325 131 404 434 -79 -178 621 80 74 1043 512 366 1767 38 17 425 195 1046 1805 90 76 -1 6 72 3 4 237 65 301 303 -74 -233 460 90 12 763 46 15 1216 7 5 308 244 763 1216 1 220 47 145 398 347 163 912 1306 80 381 -584 -143 1443 1 1110 73 5245 6612 -266 152 384 1309 601 1112 6617 2 220 43 146 398 351 156 914 1307 103 418 -554 -136 1443 2 1082 127 5248 6628 -165 152 384 1311 571 1089 6630 3 219 39 146 398 353 150 914 1305 123 454 -525 -127 1448 3 1059 179 4949 6349 -23 151 384 1310 540 1074 6349 4 219 36 146 397 354 144 914 1301 141 495 -490 -115 1473 4 1053 234 4713 6149 102 151 382 1309 504 1078 6150 5 219 33 146 395 355 138 912 1296 158 569 -427 -84 1595 5 1113 307 4536 6103 216 150 381 1305 435 1155 6107 6 218 30 146 393 354 133 909 1289 173 640 -365 -54 1702 6 1162 383 4375 6055 328 149 378 1301 369 1223 6064 7 218 28 146 391 353 128 906 1281 188 709 -304 -23 1798 7 1201 462 4224 6006 439 149 376 1295 305 1286 6022 8 217 26 146 389 351 123 902 1273 201 777 -245 8 1887 8 1232 544 4081 5954 548 148 372 1289 245 1347 5979 9 216 24 145 386 349 119 898 1263 214 817 -208 24 1907 9 1218 608 3996 5890 647 147 369 1281 209 1362 5925 Max 220 53 146 398 355 172 914 1307 465 974 152 149 1907 Max 1232 1799 5248 6628 2484 153 384 1311 633 1833 6630 N4 R1- 2x R1- 2y R2-3i R2- 3x R2- 3y R2-1 R2- 3ix R2- 3iy 0 3378 3358 811,5 939,5 2654 -1044 3455 -415 -843 En esta tabla y en la siguiente aparece el valor de las cargas habiendo introducido las formulas que se extrajeron en el apartado de calculo. En la siguiente aparecen los momentos y los axiles del punto de la letra que indican. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 98 º N7x' N7y' R2- 5x' R2- 5y' R2- 3x' R2- 3y' Ncx' MD º Mf º Nc º Nc 0 -909 10 615 -150 -1139 -11 -4681 -3,69E+05 0 11796 0 4758 1 5245 10 -848 278 200 -13 -1253 -433 -3919 -2,75E+05 10 -164225 10 3953 2 5248 20 -683 458 93 -16 -1058 -646 -3102 -2,73E+05 20 -196650 20 3433 3 4949 30 -462 557 -7 57 -1134 -817 -1985 -2,19E+05 30 -227324 30 2735 4 4713 40 -227 571 -38 165 -1357 -925 -962 -1,51E+05 40 -236995 40 2043 5 4536 50 -15 515 16 212 -1602 -890 -237 -1,10E+05 50 -196558 50 1465 6 4375 60 147 413 62 119 -1658 -663 186 -1,23E+05 60 -103972 60 1079 7 4224 70 247 290 -15 -38 -1414 -346 406 -1,55E+05 70 -15277 70 820 8 4081 80 278 167 -162 -108 -1040 -108 392 -1,48E+05 80 17956 80 512 9 3996 90 229 63 -233 -74 -763 12 43 -9,01E+04 90 8680 90 46 1 -911 45 581 -154 -1111 -53 -5189 -3,74E+05 2 -911 76 549 -155 -1085 -89 -5212 -3,75E+05 3 -908 105 518 -155 -1067 -124 -4931 -3,75E+05 4 -904 132 481 -149 -1066 -160 -4706 -3,69E+05 5 -898 159 418 -121 -1136 -208 -4535 -3,46E+05 6 -890 184 358 -91 -1195 -259 -4375 -3,25E+05 7 -882 209 299 -60 -1248 -312 -4221 -3,04E+05 8 -872 233 243 -26 -1296 -367 -4072 -2,83E+05 9 -861 255 209 -8 -1299 -410 -3976 -2,74E+05 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 99 2.- PLANOS. 01.00. Vistas generales. 01.01.01.01. Componente 1. Despiece. 01.01.01.02. Componente 1. Lista despiece. 01.01.02.01. Componente 1. Estructura. 01.01.03.01. Componente 1. Piezas. 01.01.03.02. Componente 1. Part4.1. 01.02.01. Componente 2. Despiece. 01.02.02. Componente 2. Soldadura y montaje. 01.02.03.01. Componente 2. Piezas 1. 01.02.03.02. Componente 2. Piezas 2. 01.02.03.03. Componente 2. Piezas 3. 01.02.03.04. Componente 2. Piezas 4. 01.03.01. Componente 3. Despiece. 01.03.02. Componente 3. 01.04.01. Componente 4. 01.05.01. Componente 5. Despiece. 01.05.02. Componente 5. Soldadura y montaje. 01.05.03.01. Componente 5. Piezas1. 01.05.03.02. Componente 5. Piezas2. 01.06.01. Componente 6. 01.07.01. Componente 7. 01.08.01. Componente 8. Despiece. 01.08.02.01. Componente 8. Piezas. 01.08.02.02. Componente 8. Desarrollo part2.8. 01.09.01. Componente 9. 01.10.01. Componente 10. 01.11.01. Componente 11. Despiece. 01.11.02. Componente 11. Soldadura y montaje. 01.11.03.01. Componente 11. Piezas 1. 01.11.03.02. Componente 11. Piezas 2. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 100 01.12.01. Componente 12. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 101 3.- PLIEGO DE CONDICIONES. 3.1.- GENERALES Y ECONOMICAS. 3.1.1- Objeto, aspectos generales y normativas. El objeto del contrato a que se refiere este pliego de condiciones es la realización del proyecto según los pasos que se indican en cada uno de los documentos que lo componen. Queda sujeto cada uno de los pasos realizados a las normas, leyes y reglamentos que se expresan en este pliego de condiciones, así como todos los oficios y materiales empleados. A efectos legales todas las partes implicadas en el proyecto cumplirán con todas las leyes, disposiciones, ordenanzas y reglamentos municipales, provinciales y gubernamentales vigentes. Ante cualquier incumplimiento de la legislación vigente por alguna de las partes, la otra queda totalmente desvinculada de cualquier responsabilidad. La casa fabricante tiene la obligación de asistir y supervisar el montaje; una vez fabricada la maquina, la casa fabricante debe poner en marcha la maquina y someterla a prueba ante el comprador o un representante de éste. Una vez realizados los ensayos pertinentes, si todo se desarrolla con normalidad, la casa fabricante queda exenta de cualquier problema que surja como consecuencia del uso inadecuado de la maquina y/o sus periféricos. No se podrá llevar a cabo ningún tipo de modificación en la maquina una vez montada y firmado el visto bueno por parte de la casa fabricante y el comprador. Por modificación se entiende tanto la estructura como el montaje y aplicaciones técnicas para las que ha sido diseñada la maquina. Si tuviera que hacerse alguna modificación, la casa fabricante deberá ponerse en contacto con el proyectista y este deberá tomar las medidas oportunas para ver si es posible aceptar dicha modificación, en cuyo caso emitirá o no el consiguiente proyecto reformado. Para la realización del proyecto se han seguido las normas UNE, EN y DIN especificándose en los planos, y cuando se ha creído conveniente también se ha mencionado el numero de norma correspondiente. La normativa vigente aplicada en este proyecto es la que se especifica a continuación: - Real decreto Ley 1/1966, de 14 de marzo, de medidas urgentes, administrativas, financieras, fiscal y laborales. -Resolución del 15 de abril de 1981 de la secretaria de dirección técnica por la que se determinan los datos técnicos y económicos que deberán facilitar los titulares de industrias a efectos de la inscripción en el Registro Industrial, acompañado de los modelos preceptivos, para poder proceder al correspondiente registro. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 102 Además, según la normativa europea sobre maquinas (89/392/CEE): -La maquina debe llevar una marca CE grabada y fijada al cuerpo o soporte guía. También puede estar colocada en la propia placa de características. -Cada maquina debe incluir una declaración de conformidad firmada por persona responsable judicialmente, con el numero de serie y tipo, con este documento se responsabiliza del cumplimiento integro con la normativa CE. -La maquina debe ser intrínsecamente segura, esto es, la prevención de daños a bienes o personas. 3.1.2.- Aspectos económicos de la ejecución. 3.1.2.1.- Pedidos La aceptación de las propuestas supone la aceptación sin excepción ni reserva de las condiciones de venta indicadas. Se aplicaran dichas condiciones a todas las ventas y serán validas a pesar de cualquier indicación contraria que pueda figurar en los pedidos del comprador o cualquier documento establecido por este. Los pedidos u órdenes recibidos solo comprometen al fabricante después de la aceptación escrita por parte del mismo. Salvo indicación contraria, las ofertas y presupuestos solo son validos durante el mes siguiente a la fecha de su realización y dentro de los límites de fechas de entrega que posteriormente se indican. 3.1.2.2.- Precio. El precio se considerara constante para la validez especificada en la oferta. Concluida esta, el presupuesto y en consecuencia el precio del proyecto podrían sufrir variaciones debido a las posible modificaciones en materias primas mano de obra y otros gastos. Los precios por cantidades son validos para cada pedido que agrupe una gama de equipos a entregar en un mismo lugar. 3.1.2.3.- Entrega. Los gastos de transporte corren a cargo del cliente y se realizaran bajo responsabilidad de la empresa fabricante. 3.1.2.4.- Condiciones de pago. Las condiciones de pago son las indicadas en las ofertas o negociaciones en cada caso concreto, con el acuerdo escrito y firmado por ambas partes. La empresa fabricante se reserva el derecho de exigir el pago contra entrega de la DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 103 mercancía caso que la situación financiera así lo exija. Caso de demora en un pago, la empresa fabricante se reservara el derecho a exigir el pago anticipado de cualquier otra venta realizada o de cancelar cualquier pedido no entregado sin indemnización a cargo de la misma. 3.1.2.5.- Reserva de la propiedad. La empresa fabricante se reserva la propiedad de las mercancías entregadas hasta pago completo del precio y suplementos acordados. No se considerara como pago el remitir letras. Caso que no se efectúe el pago, total o parcialmente, se podrá exigir la restitución de la mercancía con gastos y riesgos a cargo del cliente. El comprador esta obligado a informar de cualquier confiscación, requisición de material en su poder y no totalmente pagado y a tomar todas las medidas de salvaguardia para dar a conocer el derecho de propiedad de la empresa fabricante sobre el material. 3.1.2.6.- Plazos de entrega. Los plazos de entrega deberán cumplirse según contrato permitiendo una demora máxima de tres días después de la fecha concretada en el mismo. En caso de demora se fijara en el contrato una cantidad económica a modo de multa que se llevara a cabo en el caso de que dicha demora sea consecuencia directa de la empresa fabricante, quedando excluida dicha multa por inclemencias del tiempo, paro de producción, guerra, incendio, inundación o cualquier otro hecho producido accidentalmente. 3.1.2.7.- Garantía. El material esta garantizado durante un año a partir de la fecha de la fecha de puesta a disposición, contra todo defecto de fabricación o de materia. La garantía se limita a la sustitución o reparación en la casa fabricante de las piezas reconocidas como defectuosas. Las piezas y accesorios de carácter comercial y que lleven una marca propia solo se incluyen en nuestra garantía dentro de las condiciones acordadas con los proveedores de dichas piezas. El fabricante deberá informar al cliente sobre el mantenimiento de la maquina para prevenir posibles averías debidas a un mal uso de la misma. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 104 3.1.3.- Normas complementarias. 3.1.3.1.- Reglamentos generales de seguridad: -Ley 31/1995, de 8 de noviembre, de prevención de riesgos laborables. -Real decreto 773/1997, de 30 de mayo, sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud a la utilización por los trabajadores de equipos de protección individual. -Real decreto 1215/1997, de 18 de julio, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo. -Real decreto 1316/1989, de 27 de octubre, sobre la protección de los trabajadores contra riesgos derivados de la exposición al ruido. -Real decreto 2001/1983, de 28 de julio, sobre la regulación de la jornada laboral, jornadas especiales, descansos y vacaciones. 3.1.3.2.- Protección de maquinas: -Real de decreto 1435/1992, de 27 de noviembre, y real decreto 56/1995, de 20 de enero, que modifica el anterior, por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la directiva del consejo 89/392/CEE sobre maquinas. -Real decreto 1495/1986, de 26 de mayo, por el que se aprueba el reglamento de seguridad en maquinas. Este fue modificado por el real decreto 590/1989, de 19 de mayo, y a su vez por el real decreto 830/1991, de 24 de mayo. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 105 3.2.- TÉCNICAS Y PARTICULARES. 3.2.1.- características de materiales, piezas comerciales y ensayos. Los materiales empleados en la ejecución del proyecto serán los determinados en la lista de materiales o en los planos. Los materiales deberán cumplir las características tanto físicas como químicas designadas por las normas UNE correspondientes. En el caso de que los materiales no cumplan las características establecidas por dichas normas, serán rechazados. Además los materiales utilizados en la fabricación tendrán las suficientes garantías de calidad según su utilización. El proveedor deberá suministrar todos los catálogos, hojas de características, resultados de pruebas e información técnica, en general de todos los materiales y elementos que van a ser utilizados. La utilización de materiales de calidad inferior a la acordada en el proyecto, deberá ser conocida en todo momento por el director de ejecución, que deberá justificar su utilización, bien sea por la imposibilidad de acceder a los de primera calidad, bien se a por otras causas. La utilización o no de dichos materiales será decidida en todo caso, dado el estado de la instalación por la propia dirección de ejecución. La dirección de ejecución podrá exigir al proveedor la retirada de los materiales que no cumplan el presente pliego de condiciones, aunque hubiesen sido ya colocados, si lo estima conveniente. Los gastos adicionales originados por la retirada y sustitución de los materiales correrán a cargo del proveedor. El proveedor deberá suministrar los resultados de las pruebas y ensayos de materiales que se realicen, pudiendo además el ingeniero director ordenar la realización de las pruebas y ensayos que crea convenientes para la determinación de las características de dichos materiales. Control previo de los materiales: la totalidad de los materiales que vayan a ser utilizados y que no cumplan las prescripciones dadas en el proyecto, deberán ser sometidos a la aprobación previa del director de ejecución, quien comprobara sus características y el cumplimiento de las especificaciones dadas en el presente pliego de condiciones, de acuerdo con lo especificado en el apartado anterior. Piezas comerciales: son las especificadas en la lista de materiales que se encuentra en el apartado de presupuestos, donde además de la designación, aparecen los precios. DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 112 4.1.2.- NECESIDADES DE PIEZAS NORMALIZADAS Y COMERCIALES. L. de M. Componente 1 Cantidad Numero de pieza Descripción 8 Pasador_33,5x3,2.1 Pasador 33,5x3,2 2 Perno_100xM16.1 Perno 100xM16 2 Tuerca_autoblocante_M16.1 Tuerca autoblocante M16 4 Arandela_plana_16mm.1 Arandela plana 16mm 12 Perno_70xM12.1 Perno 70xM12 12 Tuerca_autoblocante_M12.1 Tuerca autoblocante M12 24 Arandela_plana_12mm.1 Arandela plana 12mm L. de M. Componente 2 Cantidad Numero de pieza Descripción 2 Perno_80xM10.2 Perno 80xM10 2 Tuerca_autoblocante_M10.2 Tuerca autoblocante M10 4 Arandela_plana_10mm.2 Arandela plana 10mm 4 Pasador_33,5x3,2.2 Pasador 33,5x3,2 1 Perno_100xM16.2 Perno 100xM16 1 Tuerca_autoblocanteM16.2 Tuerca autoblocante M16 2 Arandela_plana_16mm.2 Arandela plana 16mm L. de M. Componente 3 Cantidad Numero de pieza Descripción 2 Perno_60xM12.3 Perno 60xM12 2 Tuerca_autoblocante_M12.3 Tuerca autoblocante M12 4 Arandela_plana_12mm.3 Arandela plana 12mm L. de M. Componente 5 Cantidad Numero de pieza Descripción 1 Perno_50xM6.5 Perno 50xM6 2 Tuerca_autoblocante_M6.5 Tuerca autoblocante M6 4 Arandela_plana_6mm.5 Arandela plana 6mm 1 Perno_90xM6.5 Perno 90xM6 2 Pasador_29x3,2.5 Pasador 29x3,2 L. de M. Componente 8 Cantidad Numero de pieza Descripción 1 Perno_40xM8.8 Perno 40xM8 1 Tuerca_autoblocante_M8.8 Tuerca autoblocante M8 2 Arandela_plana_8mm.8 Arandela plana 8mm 1 Perno_65xM12.8 Perno 65xM12 1 Tuerca_autoblocante_M12.8 Tuerca autoblocante M12 2 Arandela_plana_12mm.8 Arandela plana 12mm DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 113 L. de M. Componente 10 Cantidad Numero de pieza Descripción 2 Tornillo_20xM8.10 Tornillo 20xM8 2 Tuerca_autoblocante_M8.10 Tuerca autoblocante M8 5 Arandela_plana_8mm.10 Arandela plana 8mm L. de M. Componente 11 Cantidad Numero de pieza Descripción 1 Muelle_traccion.11 Muelle tracción 3 Perno_60xM8.11 Perno 60xM8.12 3 Tuerca_autoblocante_M8.11 Tuerca autoblocante M8 8 Arandela_plana_8mm.11 Arandela plana 8mm 1 Tornillo_25xM8.11 Tornillo 25xM8 1 Tuerca_M8.11 Tuerca M8 1 Perno_80xM10.11 Perno 80xM10 1 Tuerca_autoblocante_M10.11 Tuerca autoblocante M10 2 Arandela_plana_10mm.11 Arandela plana 10mm 3 Pasador_29x3,2.11 Pasador 29x3,2 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 114 4.2.- PRECIOS UNITARIOS Y PARCIALES. 4.2.1.- PRECIO UNITARIO Y PARCIAL DE LOS MATERIALES EN BRUTO. Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Perfil cuadrangular acero 30x3,2 6,00 24,48 Perfil cuadrangular acero 30x3,2 6,00 18,73 Perfil tubular acero Ø10x1mm 1,25 9,30 Chapa de 8mm 85,00 3,06 Chapa de 8mm 85,00 39,10 Chapa de 8mm 85,00 39,10 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,80 0,68 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,80 0,68 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,80 0,91 Perfil cuadrangular acero 30x3,2 6,00 3,36 Chapa de 8mm 85,00 3,57 Perfil tubular acero Ø26x3mm 2,46 0,20 Perfil tubular acero Ø20x2mm 3,26 7,17 Perfil tubular acero Ø25,5x1,8mm 3,46 0,60 Perfil tubular acero Ø25,5x1,8mm 3,46 1,70 TOTAL PARC. (€) 152,65 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Perfil tubular acero Ø30x2,25mm 4,20 0,29 Perfil tubular acero Ø30x2,25mm 4,20 0,76 Perfil tubular acero Ø30x2,25mm 4,20 0,82 Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 17,60 Chapa de 2mm 25,50 5,87 Perfil tubular acero Ø14x2mm 3,00 0,29 Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 17,60 Perfil tubular acero Ø20x2mm 3,26 0,24 Chapa de 2mm 25,50 5,87 Chapa de 2mm 25,50 1,05 Chapa de 2mm 25,50 0,56 Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 2,23 Perfil tubular acero Ø25,5x4,25mm 4,33 2,17 Perfil tubular acero Ø21,3x2,5mm 3,26 9,13 Perfil tubular acero Ø21,3x2,5mm 3,26 0,45 TOTAL PARC. (€) 64,91 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Perfil tubular acero Ø30x2,25mm 4,20 0,25 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,16 0,09 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,16 0,13 Chapa de 2mm 25,50 26,01 Chapa de 2mm 25,50 0,18 Chapa de 2mm 25,50 0,23 Chapa de 5mm 61,50 0,07 TOTAL PARC. (€) 26,97 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 115 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Chapa de 5mm 61,50 0,05 Varilla roscada M8 7,00 0,25 Macizo Ø20 interior M8 1,30 0,01 Chapa de 5mm 61,50 0,05 Perfil tubular acero Ø21,3x2,5mm 3,26 7,23 Macizo Ø20 1,30 0,01 TOTAL PARC. (€) 7,59 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 15,28 Chapa de 2mm 25,50 2,09 Chapa de 2mm 25,50 0,39 Perfil tubular acero Ø14x2mm 3,00 0,07 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,16 0,22 Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 0,50 Chapa de 5mm 61,50 1,18 Perfil tubular acero Ø12x2mm 2,95 0,47 Perfil rectangular acero 25x50x2,6 6,33 15,51 TOTAL PARC. (€) 35,72 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Chapa de 5mm 61,50 0,05 Varilla roscada M8 7,00 0,25 Macizo Ø20 interior M8 1,30 0,01 Chapa de 5mm 61,50 0,04 Perfil tubular acero Ø21,3x2,5mm 3,26 4,34 Macizo Ø20 1,30 0,01 TOTAL PARC. (€) 4,69 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Chapa de 5mm 61,50 0,07 Varilla roscada M8 7,00 0,25 Macizo Ø20 interior M8 1,30 0,01 Chapa de 5mm 61,50 0,02 Perfil tubular acero Ø21,3x2,5mm 3,26 4,17 Macizo Ø20 1,30 0,01 TOTAL PARC. (€) 4,52 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Chapa de 2mm 25,50 2,94 Chapa de 2mm 25,50 2,94 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,16 0,08 Chapa de 2mm 25,50 0,46 TOTAL PARC. (€) 6,41 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 116 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Pletina de aluminio de 20x2mm 8,20 9,27 TOTAL PARC. (€) 9,27 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Chapa de 5mm 61,50 4,64 TOTAL PARC. (€) 4,64 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Perfil cuadrangular acero 30x3,2 6,00 2,29 Pletina acero 30x3mm 37,70 0,09 Perfil tubular acero Ø12x2mm 2,96 0,46 Chapa de 3mm 37,70 0,04 Chapa de 3mm 37,70 0,03 Pletina acero 30x3mm 37,70 0,45 Chapa de 3mm 37,70 0,09 Perfil tubular acero Ø16x2mm 3,16 0,24 Perfil rectangular aluminio 15x45x1,1 12,40 11,69 Pletina aluminio 20x2 8,20 0,01 Perfil rectangular aluminio 15x45x1,1 12,40 12,40 Perfil rectangular aluminio 25x50x2 14,80 0,89 Perfil tubular acero Ø12x2mm 2,95 0,16 TOTAL PARC. (€) 28,84 Precio materia prima (€) Descripción Precio unitario TOTAL Pletina de aluminio de 20x2mm 8,20 0,10 TOTAL PARC. (€) 0,10 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 117 4.2.2.- PRECIO UNITARIO Y PARCIAL DE LAS PIEZAS NORMALIZADAS Y COMERCIALES. Componente 1 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Pasador_33,5x3,2.1 0,01 0,10 Perno_100xM16.1 1,50 3,00 Tuerca_autoblocante_M16.1 0,25 0,50 Arandela_plana_16mm.1 0,15 0,60 Perno_70xM12.1 1,10 13,20 Tuerca_autoblocante_M12.1 0,20 2,40 Arandela_plana_12mm.1 0,10 2,40 TOTAL UNIT. (€) 22,20 Componente 2 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Perno_80xM10.2 1,10 2,20 Tuerca_autoblocante_M10.2 0,17 0,34 Arandela_plana_10mm.2 0,07 0,28 Pasador_33,5x3,2.2 0,01 0,05 Perno_100xM16.2 1,50 1,50 Tuerca_autoblocanteM16.2 0,25 0,25 Arandela_plana_16mm.2 0,15 0,30 TOTAL UNIT. (€) 4,92 Componente 3 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Perno_60xM12.3 1,00 2,00 Tuerca_autoblocante_M12.3 0,20 0,40 Arandela_plana_12mm.3 0,10 0,40 TOTAL UNIT. (€) 2,80 Componente 5 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Perno_50xM6.5 0,49 0,49 Tuerca_autoblocante_M6.5 0,13 0,26 Arandela_plana_6mm.5 0,03 0,12 Perno_90xM6.5 0,65 0,65 Pasador_29x3,2.5 0,01 0,02 TOTAL UNIT. (€) 1,54 Componente 8 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Perno_40xM8.8 0,80 0,80 Tuerca_autoblocante_M8.8 0,15 0,15 Arandela_plana_8mm.8 0,05 0,10 Perno_65xM12.8 1,05 1,05 Tuerca_autoblocante_M12.8 0,20 0,20 Arandela_plana_12mm.8 0,10 0,20 TOTAL UNIT. (€) 2,50 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 118 Componente 10 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Tornillo_20xM8.10 0,40 0,80 Tuerca_autoblocante_M8.10 0,15 0,30 Arandela_plana_8mm.10 0,05 0,25 TOTAL UNIT. (€) 1,35 Componente 11 Numero de pieza Precio unitario (€) Total (€) Muelle_traccion.11 3,60 3,60 Perno_60xM8.11 0,60 1,80 Tuerca_autoblocante_M8.11 0,15 0,45 Arandela_plana_8mm.11 0,05 0,40 Tornillo_25xM8.11 0,44 0,44 Tuerca_M8.11 0,13 0,13 Perno_80xM10.11 1,10 1,10 Tuerca_autoblocante_M10.11 0,17 0,17 Arandela_plana_10mm.11 0,07 0,14 Pasador_29x3,2.11 0,01 0,04 TOTAL UNIT. (€) 8,27 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 119 4.2.3.- COSTE DE LAS OPERACIONES. Coste de las operaciones (€) Numero de Componente Descripción Soldado Pintado Montaje TOTAL Componente 1 Ensamblaje 22,00 6,00 14,30 42,30 Componente 2 Ensamblaje 14,80 4,00 15,40 34,20 Componente 3 Ensamblaje 5,50 3,00 5,60 14,10 Componente 4 Ensamblaje 1,50 2,00 2,00 5,50 Componente 5 Ensamblaje 10,00 4,00 12,00 26,00 Componente 6 Ensamblaje 1,50 2,00 2,00 5,50 Componente 7 Ensamblaje 1,50 2,00 2,00 5,50 Componente 8 Ensamblaje 3,30 2,00 1,00 6,30 Componente 9 Ensamblaje — — — 0,00 Componente 10 Ensamblaje — 2,00 — 2,00 Componente 11 Ensamblaje 4,45 3,50 2,00 9,95 Componente 12 Ensamblaje — — — 0,00 TOTAL PARC. (€) 151,35 L. de M. Componente 1 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 2 Part1.1 — 0,05 — 0,15 0,40 2 Part2.1 — 0,05 — 0,15 0,40 12 Part3.1 — 0,05 — — 0,60 4 Part4.1 2,10 — — 2,50 18,40 2 Part5.1 2,10 — 0,30 2,50 9,80 2 Part6.1 1,20 — 0,30 3,50 10,00 4 Part7.1 — 0,05 — — 0,20 4 Part8.1 — 0,05 — — 0,20 4 Part9.1 — 0,05 — — 0,20 7 Part10.1 — 0,05 — — 0,35 2 Part11.1 0,30 — — — 0,60 4 Part12.1 — 0,05 — 0,10 0,60 1 Part13.1 — 0,05 — 0,10 0,15 2 Part15.1 — 0,05 — — 0,10 2 Part16.1 — 0,05 — — 0,10 TOTAL PARC. (€) 42,10 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 120 L. de M. Componente 2 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 2 Part1.2 — 0,05 — — 0,10 2 Part2.2 — 0,05 — — 0,10 2 Part3.2 — 0,05 — — 0,10 1 Part4.2 — 0,05 — 0,70 0,75 2 Part5.2 1,40 — — 0,90 4,60 2 Part6.2 — 0,05 — 0,20 0,50 1 Part7.2 — 0,05 — 0,70 0,75 1 Part8.2 — 0,05 — 0,20 0,25 2 Part9.2 1,40 — — 0,90 4,60 1 Part10.2 2,20 — 0,30 1,50 4,00 2 Part11.2 — 0,05 0,50 — 1,10 2 Part12.2 — 0,05 — 0,70 1,50 2 Part13.2 — 0,05 — 0,20 0,50 1 Part14.2 — 0,05 — — 0,05 1 Part15.2 — 0,05 — 0,20 0,25 TOTAL PARC. (€) 19,15 L. de M. Componente 3 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.3 — 0,05 — — 0,05 2 Part2.3 — 0,05 — — 0,10 2 Part3.3 — 0,05 — — 0,10 2 Part4.3 4,30 — — 3,00 14,60 1 Part5.3 — 0,05 — — 0,05 1 Part6.3 — 0,05 — — 0,05 2 Part8.3 — 0,05 0,10 — 0,30 TOTAL PARC. (€) 15,25 L. de M. Componente 4 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.4 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part2.4 — 0,05 — — 0,05 1 Part3.4 — 0,05 — 0,70 0,75 1 Part4.4 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part5.4 — 0,05 — — 0,05 1 Part6.4 — 0,05 — — 0,05 TOTAL PARC. (€) 2,70 DISEÑO DE LOS BRAZOS DE UNA PULVERIZADORA AGRICOLA: SINTESIS DEL MECANISMO DE REPLEGAMIENTO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL 121 L. de M. Componente 5 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.5 — 0,05 — 0,60 0,65 2 Part2.5 1,60 — — 0,90 5,00 2 Part4.5 1,60 — — 0,70 4,60 2 Part5.5 — 0,05 — — 0,10 2 Part6.5 — 0,05 — — 0,10 1 Part7.5 — 0,05 — — 0,05 3 Part8.5 1,20 — — 0,10 3,90 1 Part9.5 — 0,05 — 0,20 0,25 1 Part11.5 — 0,05 — 0,55 0,60 TOTAL PARC. (€) 15,25 L. de M. Componente 6 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.6 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part2.6 — 0,05 — — 0,05 1 Part3.6 — 0,05 — 0,70 0,75 1 Part4.6 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part5.6 — 0,05 — — 0,05 1 Part6.6 — 0,05 — — 0,05 TOTAL PARC. (€) 2,70 L. de M. Componente 7 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.7 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part2.7 — 0,05 — — 0,05 1 Part3.7 — 0,05 — 0,70 0,75 1 Part4.7 — 0,60 — 0,30 0,90 1 Part5.7 — 0,05 — — 0,05 1 Part6.7 — 0,05 — — 0,05 TOTAL PARC. (€) 2,70 L. de M. Componente 8 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.8 3,40 — 0,40 0,30 4,10 1 Part3.8 0,90 — — — 0,90 2 Part4.8 — 0,05 — — 0,10 1 Part2.8 3,10 — — 0,30 3,40 TOTAL PARC. (€) 8,50 L. de M. Componente 9 Coste de las operaciones (€) Cantidad Numero de pieza Oxicorte Corte por sierra Plegado Mecanizado TOTAL 1 Part1.9 — 0,05 — 0,20 0,25 TOTAL PARC. (€) 0,25