maquina lanza pelotas fin
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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
DISEÑO DE UNA MÁQUINA DE LANZAMIENTO DE PELOTAS PARAENTRENAR TENIS
PROYECTO PREVIO A LA APROBACIÓN DEL CURSO DE DISEÑO DEMÁQUINAS
AUTOR(es) SANTIAGO BUSTAMANTE
DANIEL LUCERO
DANIEL !URADO
DIEGO SÁNC"EZ
DIRECTOR I#$% IVAN ZAMBRANO
Q&'* M+, -e ./01
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CONTENIDO
Contenido………………………………………………………………..…………………...iContenido de tablas………………………………………………………………..………..iv
Contenido de gráficas……………………………………………………..............................v
CAPÍTULO I.........................................................................................................1
GENERALIDADES SOBRE MÁQUINA DE LANZAMIENTO DE PELOTAS PARAENTRENAR TENIS................................................................................................1
1.1 TÍTULO:...................................................................................................1
1.2 OBJET!O "E#E$%L:................................................................................1
1.& OBJET!O' E'(ECÍ)CO':..............................................................................1
1.* +E)#C,# +EL ($OBLE-%:........................................................................11.. E'T%+O +E L% CE#C%................................................................................2
1..1. -á/0ina de r0edas giratorias.........................................................................2
1..2. -á/0ina ne0ática.....................................................................................3
1. C%'% +E L% C%L+%+...................................................................................5
1.3. E'(EC)C%CO#E' T4C#C%'......................................................................6
CAPÍTULO .......................................................................................................... 7
DEFINICIÓN Y DISEÑO CONCEPTUAL..................................................................7
2.1 %#5L'' )U#CO#%L...................................................................................72.1.1 +esarrollo del diagraa f0ncional...................................................................7
2.1.2 %nálisis de los diagraas f0ncionales...............................................................7
2.2. -,+ULO.....................................................................................................9
CAPÍTULO 2.......................................................................................................11
SOLUCIONES PARA CADA MÓDULO...................................................................11
&.1. -6d0lo 1: %L-E#T%$ ..............................................................................11
&.2. E!%LU%C,# 7 'ELECC,# +E LO' -,+ULO'............................................13
&.&. -6d0lo 2: ''TE-% +$ECCO#%L.............................................................15&.&.1. Establecer el áng0lo de giro 8oscilaci6n9.........................................................15
&.&.2. Establecer el áng0lo de tiro 8elevaci6n9..........................................................18
&.*. E!%LU%C,# 7 'ELECC,# +E LO' -,+ULO'............................................21
&.*.1. Ensable de la ie;a.................................................................................23
&.. E!%LU%C,# 7 'ELECC,# +E LO' -,+ULO'............................................23
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&.. -6d0lo &: -(UL'%$ ................................................................................26
&.3. E!%LU%C,# 7 'ELECC,# +E LO' -,+ULO'............................................28
CAPÍTULO 1.......................................................................................................31
DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS Y SELECCIÓN DE ELEMENTOS
NORMALIZADOS...............................................................................................31*.1 #T$O+UCC,#..........................................................................................31
*.2. C5LCULO +E L%' )UE$%# E# EL -EC%#'-O (%$% "E#E$%$EL -O!-E#TO !E$TC%L +E L% -5=U#% L%#%# E# EL -EC%#'-O (%$%%L-E#T%$ +E (ELOT%' +E TE#' % L% -5=U#% L%#%# E# EL -EC%#'-O (%$% "E#E$%$EL -O!-E#TO O$
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.2. CO'TO' +EL ''TE-% +E (!OTE (%$% !%$%$ EL %#"ULO +E T$O...........86
.2.1 CO'TO' +E ELE-E#TO' #O$-%L
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T%BL% 1: 1.1 C%'% +E L% C%L+%+....................................................................................5T%BL% 2:1.2 E'(EC)C%CO#E' T4C#C%' +E L% -5=U#% L%#
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)"U$% 1: 1.1. EJE-(LO +E $UE+%' "$%TO$%'...............................................................3)"U$% 2: 1.2.EJE-(LO +E -5=U#% CO# $UE+%' "$%TO$%'.........................................3)"U$% &: 1.&.EJE-(LO +E %L-E#T%C,# +E U#% -5=U#% #EU-5TC%.........................4)"U$% *: 1.*. EJE-(LO +E -5=U#% #EU-5TC%.............................................................4
)"U$% : 2.1 +%"$%-% )U#CO#%L...............................................................................8)"U$% : 2.2 'ELECC,# +E -,+ULO'.............................................................................9)"U$% 3: &.1.%L-E#T%C,# (O$ TUBE$Í% #CL#%+%...................................................11)"U$% : &.2. %L-E#T%C,# (O$ #CL#%C,# +E L% B%'E..........................................12)"U$% D: &.&. .%L-E#T%C,# (O$ -E+O +E U# (O'CO#%+O$ "$%TO$O..................12)"U$% 1: &.*. %L-E#T%C,# (O$ -E+O +E U# (O'CO#%+O$ "$%TO$O..................15)"U$% 11: &. $UE+%' "$%TO$%' E# L% B%'E..............................................................16)"U$% 12: &. $UE+%' "$%TO$%' E# L% B%'E.............................................................17)"U$% 1&: &.3 "UÍ% (O$ +O#+E 'E -UE!E EL TUBO L%#
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CAPÍTULO I
GENERALIDADES SOBRE MÁQUINA DE LANZAMIENTO DE PELOTAS PARAENTRENAR TENIS
0%0 TÍTULO
+ise?o de 0na á/0ina de lan;aiento de elotas ara entrenar tenis.
0%. OB!ETIVO GENERAL
• +ise?ar 0na á/0ina de lan;aiento de elotas ara entrenar tenis
0%2 OB!ETIVOS ESPECÍFICOS
• +eterinar el áng0lo de elevaci6n ara 0n lan;aiento ideal or arte de la
á/0ina lan;a elotas.• +efinir la velocidad inicial con la /0e serán lan;adas las elotas desde la á/0ina
lan;a elotas.• +efinir el oviiento de oscilaci6n ás 6tio de la á/0ina lan;a elotasF el c0al
erita reali;ar lan;aientos Aacia diferentes osiciones dentro de la cancAa.
0%1 DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
%ct0alente en n0estro aGs Aa a0entado considerableente el interHs or la ráctica deltenisF debido a esto los inversionistas de los centros /0e ofrecen el servicio ara racticar dicAo deorte se Aan visto en la necesidad de e@orar I sei a0toati;ar s0s Htodos deense?an;a I asG oseer 0n nivel coetitivo I estar a las eectativas de s0s clientesFadeás ediante la sei a0toati;aci6n evitar la contrataci6n ecesiva de entrenadores Ide esta anera red0cir costos en ano de obra.
(or otra arteF /0ienes ractican Aan otado or b0scar otras alternativas ara e@orar s0desee?o deortivoF Ia /0e en ocasiones Aan observado /0e ara ciertos oviientos/0e re/0ieren ser racticados de anera esecGfica dentro de este deorte la s0ervisi6n de0n entrenador no es s0ficienteF or citar 0n e@elo c0ando se desea racticar la receci6nde ciertos sa/0es 8arender a bolear9 los entrenadores no 0eden reali;ar 0n @0egoconstante I lan;ar las elotas con el iso i0lso I al iso l0garF lo c0al es ideal ara
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racticar 0n sKing Aasta erfeccionarlo I con esto oder e@orarF creando 0na eoria0sc0lar en el individ0o /0e lo ractica. %deás los entrenadores 0eden dosificar dee@or anera el entrenaiento de s0s dirigidosF es decir el instr0ctor rofesional Aace 0ne@or 0so de s0 tieo de ráctica. En c0al/0ier caso el 0so de las á/0inas lan;a elotasinii;a el tieo inactivoF lo /0e erite arovecAar al áio el tieo de ráctica
Io traba@ar con 0n nMero aIor de al0nos.
%nte esta creciente necesidad /0e tienen tanto inversionistasF entrenadores I @0gadores se roone en este roIecto el dise?o de 0na á/0ina de lan;aiento de elotas ara entrenar tenisF esta á/0ina lan;a elotas reali;ará 0n @0ego constanteF adeás de lan;ar a la ersona /0e entrena las elotas siere con el iso i0lso I al iso l0gar coo seencion6 anteriorente. Esto no lo 0ede conseg0ir ningMn @0gador ni ningMn entrenador de tenis. La constancia en los goles eritirá al @0gador racticar el iso gole 0na Iotra ve;F Ia /0e solaente a travHs de la reetici6n se arende a estiar la elotacorrectaente I a rearar la coordinaci6n del gole de odo adec0ado.
0%3% ESTADO DE LA CIENCIA
(ara la elaboraci6n del roIecto se resentan dos alternativas a seg0ir:
• -á/0ina de r0edas giratorias• -á/0ina ne0ática
0%3%0% M67&'#+ -e 8&e-+s $'8+8'+s
En esta á/0ina se enc0entran dos r0edas /0e giran en sentido contrario entre sGF la bola ese0@ada Aasta dentro de las r0edasF resionando a la bola e i0lsándole. (ara direccionar las bolasF se 0eve el ecaniso aleatoriaenteF Aori;ontalente o verticalenteF ara deesta anera lan;ar las bolas al ras de la red o globos segMn la necesidad del @0gador.
En este dise?o eiste la desventa@a /0e con el asar del tieo eiste 0n desgaste evidentede la elota or la fricci6n eistente entre la r0eda I la elota.
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Figura 1: 1.1. Ejemplo de Ruedas Giratorias
F&e#e (roia
Figura 2: 1.2.Ejemplo de Máquina con Ruedas Giratorias
F&e#e Att:ireneradera.blogsot.co2123laINadel.Atl
0%3%.% M67&'#+ #e&96':+
En esta á/0ina la elota bola entra en 0na cáara de aire I obstr0Ie la salida de aireF esteaire coien;a a ac00larse dentro de la cáara I or ende genera 0na cierta resi6nFc0ando esta resi6n llega a 0n lGiteF la bola es e0lsada a travHs del t0boF ese aire esgenerado or 0n coresor de aireF ediante este sistea se evita el desgaste de la elota adiferencia del sistea de r0edas giratorias.
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Figura 3: 1.3.Ejemplo de alimentación de una máquina neumática
F&e#e (roia
Figura 4: 1.4. Ejemplo de Máquina eumática
F&e#eAtt:KKK.lobstersorts.coigne0oKnersan0al.df
http://www.lobstersports.com/img/pneu_owners_manual.pdfhttp://www.lobstersports.com/img/pneu_owners_manual.pdf
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0%4 CASA DE LA CALIDAD
Tabla 1: 1.1 Casa de la Calidad
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0%;% ESPECIFICACIONES TÉCNICAS
Tabla 2:1.2 Esecificaciones THcnicas de la -á/0ina Lan;a (elotas de Tenis
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CAPÍTULO .
DEFINICIÓN Y DISEÑO CONCEPTUAL
.%0 ANÁLISIS FUNCIONAL
.%0%0 Des+88
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Figura !: 2.1 "iagrama Funcional
F&e#e (roia
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.%.% MÓDULO
Consiste en dividir el rod0cto en varios blo/0es 86d0los9 f0ncionales.
El ob@etivo del análisis f0ncional es obtener 6d0los o blo/0es /0e es el con@0nto de las f0ncionesa fin de:
• (roover el ingenio I creatividad• )acilitar s0bcontrataci6n I dise?o en aralelo• $ed0cir costos e@orando la calidad• )acilitar la introd0cci6n de sol0ciones eritiendo red0cir el roblea general• -e@orar la fiabilidad del con@0nto• 'ilificar el anteniiento
#o se considera conveniente desarrollar ás el diagraa f0ncional a fin de no inc0rrir en elestableciiento de rocesos I sol0ciones ilGcitasF adeás de /0e Ia se c0le con el coetidode establecer los 6d0los.
Figura #: 2.2 $elección de Módulos
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Los 6d0los establecidos se elican en el sig0iente c0adro.
-O+ULO 1
-O+ULO 2
-O+ULO &
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CAPÍTULO 2
SOLUCIONES PARA CADA MÓDULO
2%0% M>-&
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Figura +: 3.2. &limentación por inclinación de la 'ase
F&e#e (roia
)entajas- )0ncionaiento sile- Caacidad de alacenaiento b0ena- #o AaI desgaste en la elota
"es*entajas
- +ifGcil de a0toati;ar - Co0erta an0al- +ific0ltad en el ordenaiento de las elotas
A# ?8 9e-' ?s':'#+-8 $'8+8'Esta sol0ci6n co0esto or t0bos dis0estos en 0n disco giratorioF facilitan elordenaiento de las elotas I de esta fora facilitar 0n alientaci6n de elotascontrolada.
Figura ,: 3.3. .&limentación por medio de un posicionador giratorio
F&e#e (roia
)entajas
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- )acilidad en el ordenaiento de las elotas- Caacidad de alacenaiento b0ena- #o AaI desgaste en la elota
"es*entajas
- Costos- Oc0a esacio considerable- -ecaniso cole@o
2%.% EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LOS MÓDULOS
(ara la deterinaci6n del 6d0lo ás convenienteF se elea el Htodo ordinal corregidode criterios onderados.
Criterios de valoraci6n ás deterinantes:- Costos del e/0io.
- )acilidad de constr0cci6n
- )acilidad de acolaiento
- )ácil anteniiento
La eval0aci6n de los criterios I 6d0los se detalla en las sig0ientes tablas:
Criterio
Costo del
e/0io
)acilidad de
constr0cci6n
)acilidad de
acole
)acilidad de
anteniiento ΣP1 (onderaci6nCosto dele/0io F F 2 F21)acilidad deconstr0cci6n F F F 2F F2)acilidad deacole 1 F F & F&2)acilidad deanteniiento F F 2 F21
DF 1Tabla &: &.1. Eval0aci6n de cada criterio
)acilidad de acole Q )acilidad de constr0cci6n Q Costo del e/0io R )ácil anteniiento
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% contin0aci6n se evalMan las & alternativas de ac0erda a cada criterio:
%Aorro de tieo%lternativa
1%lternativa
2%lternativa
& ΣP1 (onderaci6n
%lternativa 1 F F 2 F&1%lternativa 2 F F 2 F&1%lternativa & F 1 2F F&
F 1Tabla *: &.2.Eval0aci6n de las alternativas resecto a la Facilidad de acople
%lternativa & Q%lternativa 2 R %lternativa 1
)leibilidad%lternativa
1%lternativa
2%lternativa
& ΣP1 (onderaci6n%lternativa 1 F 1 2F F&
%lternativa 2 F F 2 F2%lternativa & F 1 2F F&
3 1Tabla : &.&.Eval0aci6n de las alternativas resecto a la Facilidad de construcción
%lternativa & R %lternativa 1Q%lternativa 2
)acilidad deacole
%lternativa1
%lternativa2
%lternativa& ΣP1 (onderaci6n
%lternativa 1 F F 2 F&1%lternativa 2 F F 1F F2&%lternativa & 1 1 & F*
F 1Tabla : &.*. Eval0aci6n de las alternativas resecto al Costo del equipo
%lternativa & Q%lternativa 1 Q%lternativa 2
)acilidad deani0laci6n
%lternativa1
%lternativa2
%lternativa& ΣP1 (onderaci6n
%lternativa 1 F 2 F&&
%lternativa 2 F F 2 F&&%lternativa & F F 2 F&& 1
Tabla 3: &.. Eval0aci6n de las alternativas resecto a la F+:'
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)inalenteF se resenta la tabla de concl0siones:
Concl0siones
)acilidad de
acole
)acilidad deconstr0cci6
n
Costos del
e/0io
)acilidad deanteniient
o Σ
(rioridad%lternativa 1 FDD2 FD& F1 FD& F&& 2
%lternativa 2 FDD2 F32 F*& FD& F2D &
%lternativa & F1221 FD& FD FD& F& 1Tabla : &.. Concl0siones ara el 6d0lo 1
En consec0enciaF la alternativa /0e ás se a@0sta a los criterios de eval0aci6n es la nMero&.
Figura 1-: 3.4. &limentación por medio de un posicionador giratorio
F&e#e (roia
2%2% M>-&
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% contin0aci6n se 0estra las ociones ara establecer el áng0lo de giro 8oscilaci6n9:
R&e-+s $'8+8'+s e#
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R&e-+s s:'
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G&+ ?8 -#-e se 9&ee e< &@
-
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Ps':'#+8
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Dese#++
- $estringe el tio de ecaniso ara i0lsar la elota- Eliina la osibilidad de
Ps':'#+8 6#$&
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Me-'+#e 98 e
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)0nci6n Coonente
Establecer el áng0lo de tiro8oscilaci6n9
Establecer el áng0lo de tiro8elevaci6n9
Tabla D: &.3. 'ol0ciones del 6d0lo 2
%osicionar pelota
&ueasoscilatorias
en elinterior e
(u)a porone semue"e untubo lan*a
elotas
&ueasgiratoriasen la base
e la
+otorel,ctrico
atapulta rin'uete
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2%1%0% E#s+9@
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- !ersatilidad en c0anto a la oscilaci6nF ara /0e 0eda girar segMn el re/0eriiento del
0s0ario- Ba@o costo de anteniiento
- Ba@o esoF Ia /0e la á/0ina debe ser transortable I debe de oder ser ane@ada or 0na sola ersonas.
La eval0aci6n de los criterios I 6d0los se detalla en las sig0ientes tablas:
Criterio)ácil
acolaiento
!ersatilidad enc0anto a laoscilaci6n
Ba@o costode anteniiento ΣP1 (onderaci6n
)ácilacolaiento F 1F F2&3D
!ersatilidad enc0anto a la
oscilaci6n 1 1 & F*1&Ba@o costo
de anteniiento 1 2 F&3D2F 1
Tabla 1: &.. Eval0aci6n de cada criterio
!ersatilidad en c0anto a la oscilaci6n Q )ácil acolaiento Q Ba@o costo de anteniiento
% contin0aci6n se evalMan las & alternativas de ac0erda a cada criterio:
)ácil acolaiento %lternativa 1 %lternativa 2 ΣP1 (onderaci6n
%lternativa 1 1 1 F %lternativa 2 2 F &&&&&&
& 1Tabla 11: &.D.Eval0aci6n de las alternativas resecto al acolaiento
%lternativa 1 Q%lternativa 2
!ersatilidad en c0anto a laoscilaci6n %lternativa 1 %lternativa 2
ΣP1 (onderaci6n
%lternativa 1 1 F&&&&&&%lternativa 2 1 2 F& 1
Tabla 12: &.1.Eval0aci6n de las alternativas resecto a la versatilidad en c0anto a la oscilaci6n
%lternativa 2 Q %lternativa 1
Ba@o costo %lternativa 1 %lternativa 2 ΣP1 (onderaci6n
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de anteniiento%lternativa 1 1 F&&&&&&%lternativa 2 1 2 F
& 1Tabla 1&: &.11. Eval0aci6n de las alternativas resecto al ba@o costo de anteniiento
%lternativa 1 R %lternativa 2
)inalenteF se resenta la tabla de concl0siones:
Concl0siones)ácil
acolaiento
!ersatilidad enc0anto a laoscilaci6n
Ba@o costode
anteniiento Σ (rioridad%lternativa 1 F F&&&&&& F&&&&&& 1F&&&&&2 2%lternativa 2 F &&&&&& F F 1F 1
Tabla 1*: &.12. Concl0siones ara el 6d0lo
En consec0enciaF la alternativa /0e ás se a@0sta a los criterios de eval0aci6n es
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2%4% M>-&
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Ve#++s--aIor velocidad- #o eiste desgaste en las elotas- Oc0a enor esacio- #o necesita de 0cAos eleentos ecánicos.
Dese#++s- #o se 0ede dar efecto a la elota Ia /0e eiste 0na sola f0er;a de i0lso /0e
serGa la resi6n- +ifGcil anteniiento- Costo elevado
P's># #e&96':
Figura 23: 3.1%. istón neumático
F&e#e (roia
Ve#++s
5 )l0ido de traba@o iliitado I disonible en c0al/0ier l0gar.
5 (0ede reg0larse de anera contin0a.
N El onta@e I los eleentos son econ6icos.
Dese#++s
5 $0ido 0I elevado I olestosoN Tiene 0n lGite de carga de & gf
N Eige 0n b0en anteniiento.
2%;% EVALUACIÓN Y SELECCIÓN DE LOS MÓDULOS
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(ara la deterinaci6n del 6d0lo ás convenienteF se elea el Htodo ordinal corregidode criterios onderados.
Criterios de valoraci6n ás deterinantes:- )acilidad de anteniiento
- Costo del e/0io- )acilidad de constr0cci6n- )acilidad de oeraci6n
La eval0aci6n de los criterios del 6d0lo & se detalla en las sig0ientes tablas:
Criterio
)ácilanteniient
oCosto
E/0io
)ácilconstr0cci6
n)ácil
oeraci6n ΣP1 (onderaci6n
)ácilanteniiento . . 1 & .2D
Costo e/0io . 1 . & .2D
)ácil constr0cci6n . . 2 .2
)ácil oeraci6n . . . 2. .2*1. 1.
Tabla 1: &.1&.Eval0aci6n de cada criterio
)ácil anteniiento RCosto e/0ioQ )ácil oeraci6n.Q)ácil constr0cci6n
% contin0aci6n se evalMan las & alternativas de ac0erda a cada criterio:
)ácilanteniiento
$0edas"iratorias
Coresor
(ist6n #e0ático ΣP1
(onderaci6n
$0edas "iratorias 1 . 2. .*2Coresor . 1. .2
(ist6n #e0ático . . 2 .&&
1
Tabla 1: &.1*.Eval0aci6n de las alternativas resecto al fácil anteniiento
%lternativa 1 Q %lternativa &Q %lternativa 2
Costo e/0io $0edas "iratorias Coresor (ist6n #e0ático ΣP1 (onderaci6n
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$0edas "iratorias N 1 1 & .Coresor N . 1. .2
(ist6n #e0ático . N 1. .2 1
Tabla 13:&.1. Eval0aci6n de las alternativas resecto al costo e/0io
$0edas "iratorias Q Coresor R (ist6n #e0ático
)ácilconstr0cci6n
$0edas"iratorias
Coresor
(ist6n #e0ático ΣP1 (onderaci6n
$0edas "iratorias . 1 2. .*2Coresor . 1 2. .*2
(ist6n #e0ático 1 .1 1
Tabla 1:&.1. Eval0aci6n de las alternativas resecto a )ácil constr0cci6n
$0edas "iratorias R Coresor Q (ist6n #e0ático
)acilidad deoeraci6n
$0edas"iratorias Coresor
(ist6n #e0ático ΣP1 (onderaci6n
$0edas "iratorias . 1. .2Coresor 1 . 2. .*2
(ist6n #e0ático . . 2 .&& 1
Tabla 1D:&.13.Eval0aci6n de las alternativas resecto a )acilidad de oeraci6n
Coresor Q (ist6n #e0ático Q $0edas "iratorias
)inalenteF se resenta la tabla de concl0siones:
Concl0siones)ácil
anteniientoCostoe/0io
)ácilconstr0cci6
n)ácil
Oeraci6n (rioridad$0edas
"iratorias .2DV.*2 .V.2D .*2V.2 .2V.2*.*1 1
Coresor .2DV.2 .2V.2D .*2V.2 .*2V.2* .&& 2(ist6n
#e0ático .2DV.&& .2V.2D .1V.2 .&&V.2* .2 &
Tabla 2:&.1. Tabla de concl0siones ara el 6d0lo
'e 0ede concl0ir or la tabla &.1 /0e la e@or selecci6n son las $0edas "iratorias
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
36/107
30
Figura 24:3.1+. Mecanismo escogido alternati*a 1
F&e#e (roia
(or lo /0e el es/0ea )inal de la á/0ina 'erGa:
Figura 2!: 3.1,. Máquina ensam'lada seg5n los criterios escogidos
F&e#e (roia
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
37/107
31
CAPÍTULO 1
DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS Y SELECCIÓN DE ELEMENTOSNORMALIZADOS
1%0 INTRODUCCIÓN
En este caGt0lo se van a reali;ar los cálc0los ertinentes ara 0n b0en dise?o de la á/0ina
lan;a elota de tenisF teniendo en c0enta los aráetros de dise?o e0estos en los
caGt0los anteriores.
(ara esto se va a 0tili;ar toda la teorGa de dise?o de eleentos de á/0inas I estr0ct0ras de
aceroF Ia /0e la el ecaniso Aori;ontal va a soortar el eso de la estr0ct0ra de la
á/0ina or lo /0e se Aa toado coo 0n coonente estr0ct0ralF or ello lo /0e riero
se debe toar en c0enta es la erfilerGa a 0tili;arF b0scando los eleentos /0e resenten 0n
Gndice de traba@o seg0roF ero a s0 ve; tratar de no sobrediensionar a la estr0ct0raF Ia /0e
esto eleva los costos de fabricaci6n.
L0ego se rocede a reali;ar el análisis de la otencia del otor ara dar v0eltas a las r0edas
/0e a s0 ve; i0lsarán a la elota de tenisF adeás se reali;a el dise?o de los eleentos de
s0@eci6n I conei6n ara la estr0ct0raF asG coo el de las lacas /0e se van a colocar ara la
s0@eci6n de los otores a 0tili;ar.
1%.% CÁLCULO DE LAS FUERZAS QUE ACTAN EN EL MECANISMO PARAIMPULSAR LAS PELOTAS EN LA MÁQUINA LANZA PELOTAS DE TENIS
V
-
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38/107
32
T+9@8
V tambor=2( π ∙d p2
4∙t p)+( π ∙ d t
2
4∙ t p)
D#-e
V rueda=volumenrueda
d p=diámetro dela placa circular (m )=0,1m
t p=epesor de la placacircular ( m)=5∙10−3
m
dc=diámetro del cilindro ( m)=0,08m
t c=epesor del cilindro (m )=0.065m
V rueda=1,62 ∙10−3
m3
V
-
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33
V tambor=(π ∙d12
4∙ t )( π ∙ d224 ∙t )
V caucho=3.47 ∙10−4
m3
El aterial del tabor debe tener 0na densidad relativaente e/0e?aF ara red0cir s0 esoF se escoge coo aterial el al0inio.
Pes -e< +9@8 ρ=2700 kg/m3
ρ=m
V →m= ρ ∙V
m=masadeldisco (kg )
m=4,37 kg
W tambor=42.8 N
Pes -e< :+&: ρ=1292kg /m3
W caucho=4.3 N
Pes +< -e
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
40/107
34
Teniendo en c0enta /0e la distancia áia a c0brir es de 2* se calc0lara la velocidadcon 0n áng0lo enor al del alcance áio.
V o=√ X max∗g
Sen2θ
(ara 0n θ=300
I X max=24 m
V o=16.5m /s2
C6
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
41/107
35
min=V o
r
r=0.09m
'e enc0entra: min=183.31/ s
Ve
-
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42/107
36
V ox=cte
V ox=V 0∗cos45!=39,31 m
s
" x=V ox∗t −a t 2
(ara 0n tR1 s I " x=24 m se tiene + H 2/*4. 9s.
'e reali;a +.C.L de la elota de tenis
∑ #x=$r1+ $r 2
∑ #x=m∗a% m pelota=0,058 kg
∑ & centro dela pelota=0debido a 'ue ( =0
$r1=$r
2
2 $r=m∗a=1,8 N
$r=0,9 N
D%C%L +9@8
rR FD
-
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43/107
37
) =$r∗r
) =0,081 Nm
*=Vx
r
*=436,77 rad
s =4171 rpm
Calc0lo de la otencia necesaria ara enviar la elota con dicAa velocidad inicial
+ =) ∗*
+ =35.38W =0,25hp
1%.%0 D'seJ -e< Ee2
% contin0aci6n se indica el +.C.L del e@e /0e soorta al tabor I al engrana@e /0etransite la otencia desde el otor:
3 /iseo en ngenier)a +ecánica igle 8t eición %ag. 347
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
44/107
38
∑ # =0
,-+ ,.=2968,32
∑ &.=0
,-=1077,3 N / ,.=1891,02 N
'e cabia las 0nidades
-c R N-d R F32lbfincA
$aR 2*2F12 lbf
$b R *2.11 lbf
Xtabor R DF** lbf
Xengrana@e R F** lbf
Xe@e R 3F11 lbf
T R F32 lbfVincA
-a R F32 lbfVincA
TaR-R
-
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45/107
39
% artir de tablas de 'AigleI Tabla 3.1 se obtiene los sig0ientes datos:
tR 1F3 tsR 1F
'e s0one los sig0ientes datos
f R Wt fs R tsEl aterial del e@e es acero 12 '0t R si entonces:
0a=a∗Sut b=0,883
'e as0e 0b=0,9
c R Wd R We R 1
'e R 8F&VFDVFV9R23 si
+ebido a /0e el aterial tiene 0na alta resistencia se as0e 0n factor de seg0ridad:n R 1F
% contin0aci6n se escoge el criterio de E+N"oodan:
2∗(k$&a)Se
+¿
¿3 ( 0$s)m )
2
[¿¿1 /2Sut
d={16∗n
π ¿
dc R dd R F& incA R 1
+ebido a /0e las diensiones del diaetro interno de rodaientos tab0lado en tablas iniciaen 1 se decide d0licar el diaetro del e@e en los 0ntos c I d a 0n diaetro de 2
dc R dd R 2
7 or ende los diaetros del e@e en donde se acientan los rodaientos es de 0n diaetronoinal de 1 :
-+ H -@ H 03 99 H D'+9e8 -e< ee
1%.%. D'seJ -e
-
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40
a9 Estiar geoetrGa I nMero de dientes:
1
2 (d p+d1 )=110
d1
d p=1=
N 1
N p
%deás
d p=m * N p
d1=m∗ N 1
1
2 (m∗ N p+m∗ N p )=110
m * N p=110
m (normalizado)= 4
N p( 2ebe ser 317) = 17
d p=m∗ Np=4∗17=68mm
c=
1
2 (68
+68
)=136
mm
+onde:
R aso diaetral
R nMero de dientes
m R 6d0loF
d R diáetro de asoF
p R aso circ0lar
b9 Estiaci6n de ateriales or desgaste
La f6r0la %"-% de esf0er;o es:
-
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41
4 v∗ # d∗¿ 5
Sc=4 p√ W t ∗4 a∗4 c∗4 m∗4 $
¿
4 p → ( tabla14.5 )>191 &6a(acero)
W t = + ∗6000 p∗d p∗n
=0.25∗746∗2∗6000
p∗4171=7866 N
4 a→ (tabla1.2)1.5
4 s → 1
d p= 68
25.4=2.68
+onde:
4 p=4oe$iciente elastico
4 a= #actor de alineacion del acoplamiento
4 s= &odi$icador de proporcion del pinon
W t =4arga transmitida
d p=4oe$iciente elastico
(or tantoF s0stit0Iendo:
Sc=4 p√ 7866∗1.5∗1∗1.34∗1
0.71∗0.126∗0.12=839 &6a
La f6r0la %"-% del esf0er;o adisible es:
c∗¿ 4
7∗¿ 4 +
4 ) ∗4 ,4 ¿
Sc 8adm=¿
Toaos coo:
-
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42
Factor de relación de la dureza CH
4 7=1 ( duracioninde$inida)
4 + =1 (dure9a solo para el engrane)
4 ) =1 ()emperatura
-
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-
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44
1%.%1 E
-
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45
!R 8nV;V9 R &. s
L#$'&- -e
-
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52/107
46
∅e:e=15mm→*=3 /16 in
) =63025∗0.25
1800=8.75lb$ 8∈¿
# =) r = 8.75
0.295=30.33 lbf
7=2∗ # ∗n*∗S/
=2∗30.33∗0.250.1875∗57
=1.56∈¿
+onde:
L R longit0d de la cAaveta
T R -oento e@ercido or el engrana@e
r R radio del e@e
Estos valores se 0tili;arán ara los dos cAaveteros de los engranes del e@e del tabor.
(ara la selecci6n de anillos de retenci6n es sileente c0esti6n de verificar lasesecificaciones de los catálogos. 'e enc0entra or diáetro noinal del e@e.
1%.%4 Se
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
53/107
47
7=( 4 6 ) 6
obien7h=1000000
60∗n ( 4 6 ) 6
(riero se robara ara 0n rodaiento ') 2• C R 11 ZWg[• C R 31 ZWg[
• $(- -a R 12
'e 0tili;ará el rodaiento a n R *13 $(-. 'e deben 0sar los valores de las cargas en ZWg[Fno en Z#[ 80tili;ar g R D.9.
Carga radial )r R &&. Z#[
-
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48
Calc0lando la carga e/0ivalenteF( R . )r P 1 )a R D. ZWg[
$eela;ando en las ec0aciones de vida del rodaiento se obtienen los sig0ientes valores.
L R 1*3.*113 illones de revol0cionesLA R 12.23& Aoras.
Siendo seleccionado en ese caso el rodamiento SKF 16014.
1%.%; S
-
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49
t R garganta efectiva
t R K8Cos*o9 R .33K
s R t.0 R 8.33K9.bA22
^fs R -.cs R 1.*12-ábAK
^fs R 81.*1298*gNc9811.2.K9 R 1&.**K
2. Calc0laos el Esf0er;o de )lei6n -áio /0e soortarGa el %cero %&:
^fá R -á.C R 8*9.8.&988198.&9129
^fá R . gc2 \ 2.2DF 8'I%&9 gc2
E< 9+e8'+< s?8+
-
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56/107
50
1%2% CÁLCULO DE LAS FUERZAS QUE ACTAN EN EL MECANISMO PARAGENERAR EL MOVIMIENTO VERTICAL DE LA MÁQUINA LANZA PELOTASDE TENIS
D%C%L &@ -e
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
57/107
51
'e selecciona coo aterial acero '%E 11 tanto ara el t0bo direccionador cootabiHn ara el e@e con el c0al va soldado.
+ensidad del acero '%E 11 R 3 Wg&
+onde:
Xt0bo direccionador R 2 #
)Nt R )0er;a /0e e@erce la elota Aacia el t0bo direccionado
XR (eso de la elota R 1 #
XtR (eso del t0bo direccionado
$2 R $eacci6n 1 en la direcci6n
$2 R $eacci6n 1 en la direcci6n
$1I R $eacci6n 1 en la direcci6n
-
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58/107
52
$2I R $eacci6n 1 en la direcci6n
∑ #x= # p−t − ,1 x− ,2 x=0
∑ #/= ,1 /+ ,2 /−℘−Wt =0
,1 x= ,2 x=9 N
,1 /= ,2 /=13 N
∑ # =0
,1+ ,2=44 N
Cálc0lo del diáetro del e@e soldado al t0bo
% artir de tablas de 'AigleI Tabla 3.1 se obtiene los sig0ientes datos
tR 1F3 tsR 1F
'e s0one los sig0ientes datos
f R Wt fs R ts
El aterial del e@e es acero 12 '0t R si entonces
0a=a∗Sut b
=0,883
'e as0e 0b=0,9
c R Wd R We R 1
'e R 8F&VFDVFV9R23 si
+ebido a /0e el aterial tiene 0na alta resistencia se as0e 0n factor de seg0ridad
n R 1F
% contin0aci6n se escoge el criterio de E+N"oodan
-
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53
2∗(k$&a)Se
+¿
¿3 ( 0$s)m )
2
[¿¿1 /2
Sut
d={16∗nπ ¿d R 1 incA R 2*F R 2
El diáetro del e@e seleccionado es 2
∑ & =0
Calc0lo de la soldad0ra.
V =500−400 x
& =500 x−200 x2
&max ( x=96mm )=31250kgcm
;$ = &c / 5
;$ =31250∗4
247=506.07 6si
;$ = & ∗c
5s =
31250
0.707*∗442 6si
5s=0,707*∗ 5u
Escogeos AiotHticaente el electrodo %X' EYY 'I R Wsi;adm=0,6∗S/=30000 psi
2108,16= 31250
0.707*∗442
*soldadura=2,8mm
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
60/107
54
'eleccionaos 0n electrodo E11
D%C%L -e< @:#
$ R D #
$ R $eacci6n de la latina en R D #
$I R $eacci6n de la latina en I R 1*F* #
XT R 1*F* #
Las diensiones son seleccionadas del catálogo de ConNT0bo '% de ac0erdo a las
diensiones del e@e calc0ladas.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
61/107
55
D%C%L -e P
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
62/107
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
63/107
57
+%"$%-%' +E +E'(L%
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
64/107
58
1%1 CÁLCULO DE LAS FUERZAS QUE ACTAN EN EL MECANISMO PARAALIMENTAR DE PELOTAS DE TENIS A LA MÁQUINA LANZA PELOTAS DETENIS
(ara ee;ar con los cálc0los de los eleentos ecánicos es indisensable I 0Iiortante dar diensiones a eleentosF los c0ales se establecieron con diensionesconocidas /0e es el taa?o de la elota de tenis básicaente todo las diensiones
as0idas están en f0nci6n de este aráetro.
(or otivos de cálc0los I teniendo el criterio de econoi;ar se seleccion6 el al0iniocoo bases ara estas estr0ct0ras.
%l0inio 1NT:
CAaas N (lacas N Barras N T0bos N (erfiles %labre
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
65/107
59
S /=2800kg /cm2
R 23*2 #2
'e desea /0e caiga 0na bola cada 2 seg0ndosF or lo tanto otro dato seria:
=0,125 rps=π
4
rad
s
=7,5 rpm
+isco ag0@ero:
-asaR 1DF1 gr
∅ & =245mm
∅m=75mm
T0bo:
-asaRFD gr
Triang0lo:
-asaR1F2* gr
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
66/107
60
-ecaniso giratorio:
m) =2 (159,15 gr )+4 (86,69 gr )+4 (16,24 gr )+4(50 gr)
m) =907,02gr
6) =9,51 N
D%C%L%
& ) =∑ &
& ) =7,708 (0,7 )−4,75 (0,1 )
& ) =4,85 Nm
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
67/107
61
(ara calc0lar el diáetro Gnio del e@e se 0tili;a la teorGa de la energGa de la distorsi6nF ara e@es generalente se 0sa 0n factor de seg0ridad de 2.
d=( 32 &nπS/ )1/3
d=¿ diáetro Gnio del e@e
& =¿ oento áio
n=¿ factor de seg0ridad
S/=¿ esf0er;o de fl0encia del aterial
d=( 32 &nπS/ )1
3
d=( 32∗4,85∗2π ∗274586200 )
1
3
dmin=9mm
(ar -otor:
6= & ∗
+onde:
(R (otencia del otor
-R -oento total
=¿ !elocidad ang0lar
6= & ∗
6=4,85 Nm∗π
4
rad
s =3,8W
'e b0sca 0n otor red0ctor con revol0ciones ba@as I otencia Gnia de * X.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
68/107
62
La relaci6n de transisi6n es :1
'e 0sa 0na banda de sincroni;aci6n ara transitir el oviiento del otor al e@e.
(ara los esesoresF toando en c0enta /0e no está soetido a grandes esf0er;os I /0e eloento es GnioF se revis6 los catálogos I considerando el factor econ6ico se eligi6 elesesor de 1F ara el ecaniso.
Calculo de la Soldadura10
En od0lo se resenta generalente soldad0ras en la estr0ct0ras I ara acolar otroseleentos a la estr0ct0ra rincial.
DCL
10 &icar @unas . Beit /iseo en ingenier)a mecánica e igleitorial +c(raCill 8 eición pag 461.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
69/107
63
(riero se calc0la el esf0er;o áio ; c
; c= 6
-
6: 6eso= 6mr=9,81 kg∗9.8 m
s2+60∗0,06
6=99,74 [ N ]
-=50mm∗50mm
-=2500m m2=0.0025m²
; c= 6
-
; c= 24,94 N
0,0025m ²=9,974
kN
m ²
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
70/107
64
; c=9,974 [ kpsi ]
%cero estr0ct0ral %'T- % &F S /=36 kpsi
(ara Carga de Coresi6n con )ilete:
^ad R .33(K V %
%cero estr0ct0ral %'T- % &F S /=36 kpsi I debido al tio de carga /0e es de
coresi6n I el tio de soldad0ra se escoge 0n esf0er;o erisible .'I
Entonces:
0.60∗36kpsi=0.707∗(11,15 lb$ )∗*∗( 50mm∗50mm25.4² )*=0.71 pulg
*=0.707m=1.8mm
; adm=0.60∗36kpsi=21,6 kpsi
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
71/107
65
(or lo tanto
; adm=21,6 kpsi>; c=9.974 [ kpsi ]
EntoncesF se 0ede 0tili;ar 0n electrodo E11 de 0n R 10lgF dos asadas.
#ota:
Este cálc0lo es rincialente ara la estr0ct0ra rincial /0e soorta riordialente el eso de las elotas I del ecaniso. +e anera generalF los eleentos /0e vanensablados ediante 0n roceso de soldad0ra tienen 0na f0er;a e/0e?a I s0 f0nci6n rincialente es la de 0nir dos eleentos.
Todo el roceso se lo reali;a con el roceso '-%X.
1%3% CÁLCULO DE LAS FUERZAS QUE ACTAN EN EL MECANISMO PARAGENERAR EL MOVIMIENTO "ORIZONTAL DE LA MÁQUINA LANZAPELOTAS DE TENISConsideraciones:
(ara el análisis de las f0er;as en este ecaniso se divide en * artes ara facilidad decálc0lo.
• La riera arte ertenece a la lancAa s0erior donde será aoIada la estr0ct0ra de
la á/0inaF esta lancAa AoogHnea se considera coo 0na viga aoIada en dos 0ntosF estos 0ntos se enc0entran en donde están 0bicadas las r0edas /0e servirán
de g0Gas ara el giro oscilatorio de la á/0ina. El aterial a 0sar ara la viga es 0nacero estr0ct0ral %'T- %N &.
Cálc0los:
DCL
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
72/107
66
El eso de la estr0ct0ra de la á/0ina lan;a elota de tenisF sin el ecaniso ara generar el oviiento Aori;ontal aleatorio es de 11lb or lo /0e:
Tabla %ND de aoIos siles: cargas idHnticas del Libro de +ise?o en ngenierGa-ecánica de 'AigleI
+onde:
aR 2 Z[
bR1 Z[
cR * Z[ 6=27.5 lb=12.5 kg
# =12.5kg∗9.8 m
s2
# =122.5[ N ]
&asadel motor= &r=4.1kg
6=12.5 kg
& máx=12.5 kg∗( 100mm−26mm1000 )
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
73/107
67
& máx=0,925 kg−m
& máx=80.118 lb− pulg
; # =
& máx
S x < [ ; ]
+onde:
& máx : &omento maximo [lb− pulg ]
S x== = = [c m3]
%cero estr0ct0ral %'T- % & F S /=36 kpsi F s0oneos 0n factor de seg0ridad de 2
; # = S /
#S
+onde S / es$uer9o ultimo a latraccion [ kpsi ]
#S : $actor de seguridad
'0ongo 0n factor de seg0ridadR 2R )'
(or lo tanto:
; # = S /
#S=
36
2
; # =18kpsi
S xx=¿80.118 lb− pulg
18kpsi
=4,451 pul g3
-oento estático de 0na lancAa 8referencia en los aneos9
S x=b∗h∗ 9
6[ c m3 ]
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
74/107
68
2onde: b=630mm
h=32mm
9=16mm
S x=
630
25.4∗32
25.4∗16
25.4
6[ c m3 ]
S x=19,68 pulg3
Sx>Sxx
(or lo tantoF la lancAa soorta el eso de la estr0ct0ra.
• %Aora ara el seg0ndo cálc0lo del ecanisoF la c0al es 0na lancAa /0e soorta el
eso del otor a asos I esta lancAa a s0 ve; está soldada en la base de otra lancAa.
(ara este caso se consider6 /0e va a eistir 0na f0er;a de coresi6n /0e va a e@ercer en la arte s0erior de la lancAa /0e va ser considerada coo 0na viga en voladi;o. %deás /0ese considera el andeo de la viga con la sig0iente condici6n de bordeF el etreo inferior eotrado I el s0erior libre I 6vil.
DCL
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
75/107
69
)ig. !iga con etreo inferior eotrado I el s0erior libre I 6vil.
6: 6eso delmotor= 6mr=4.1kg∗9.8m
s2
6mr=40,18[ N ]
6cr=π
2 > 5
(k7) ²( >c :10.11% ,esistencia de &ateriales? pag364)
+onde:
7=longitud de la plancha para para estecaso es=2
k =valor de longitud e'uivalente
%cero estr0ct0ral %'T- % & osee 0n ER2Z"(a[
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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70
(ara esta viga rectang0lar se osee 0n 5 =b∗h3
12
bR1
AR12 Z[RL
5 =150mm∗(120mm)3
12
5 =56 x10−7[m ]
6cr=π
2 > 5
(k7) ²
6cr=π
2200 x10
9∗56 x10−7
4∗( 1201000 )
2
6cr=5316,03kN
%l ser el (cr Q (soorta la vigaF no eiste ningMn riesgo de falla.
• (ara el tercer caso se anali;a la cAaveta /0e transite el oento al b0@e or arte
del e@e del otor.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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71
El otor a asos /0e se eligi6 osee 0n tor/0e de #N 8catálogo del otor en aneo9
Se :+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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72
Considerando l coo la longit0d de la cAaveta
S/∗0.5ns
= 2 &
2∗l∗b
+e la nora '+#N ara cAaveta de c0?a 8ver en aneos9:
(ara e@es de diáetro de 12 a 13 se recoienda las sig0ientes edidas ara la cAavetade c0?a
b=5mm
h=5mm
Utili;ando el criterio de T$E'C%F alicando a ateriales dMctilesF la longit0d necesaria
ara /0e no rod0;ca falla considerando coeficiente de seg0ridad ns será:
l 34 & ∗ns
2∗b∗S /
%s0ios 0n factor de seg0ridad de 2F ara cAavetas se 0tili;a acero %''%B con'IR**Wsi
Entonces:
l 3 4∗6∗2
0.014∗0.005∗44
l315,58mm
+es0Hs del análisis de los res0ltados obtenidos las caracterGsticas geoHtricas de lacAaveta c0le con los re/0eriientos.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
79/107
73
• (ara el c0arto caso se va anali;ar la soldad0ra reali;ada en la laca /0e va a soortar
el eso del otor a aso.
DCL
(riero se calc0la el esf0er;o áio ; c
; c= 6
-
6: 6eso delmotor= 6mr=4.1kg∗9.8 ms2
6mr=40,18[ N ]
-=150mm∗120mm
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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74
-=18000m m2=0.018m²
; c= 6mr
-
; c= 40.18 N 3 x10−3m²
=13.3933 kN m ²
; c=13.3933 [ kpsi ]
%cero estr0ct0ral %'T- % &F S /=36 kpsi
(ara Carga de Coresi6n con )ilete:
^ad R .33(K V %
%cero estr0ct0ral %'T- % &F S /=36 kpsi I debido al tio de carga /0e es de
coresi6n I el tio de soldad0ra se escoge 0n esf0er;o erisible .'I
Entonces:
0.60∗36kpsi=0.707∗( 40,18 [lb−$ ]4,448 )∗*∗( 150mm∗120mm25.4² )*=0.12 pulg
*=0.3048 cm=3.04 mm
; adm=0.60∗36kpsi=21,6 kpsi
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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75
(or lo tanto
; adm=21,6 kpsi>; c=13.3933 [ kpsi ]
Entonces se 0ede 0tili;ar 0n electrodo E11 de 0n R 10lg.
C6
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
82/107
76
=15 rev /seg
=15
rev
min∗2π
1 rev ∗1min
60 seg
=1,57rad
seg
'e tiene /0e:
a=2∗r
+onde rR2
a=(1,57 radseg
)2
∗200mm
a=493,48 mm/ s ²
a=0,49348m /s ²
# =m∗a
+onde R 11lbRWg
# =50kg∗0,49348m /s ²
# =24.674 kg∗m /s ²
# =24.674 N
) = # ∗d
+onde dR2R.2
) =24.674 N ∗0,2m
) =4,93 N −m
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
83/107
77
6=) ∗
6=4,93 N −m∗1,57 rad
seg
6=7.747 Nmseg
6teArica=7.747W
El otor a asos /0e se eligi6 osee 0n tor/0e de #N
) =6 N −m
6=) ∗
6=6 N −m∗1,57 rad
seg
6=9.42 Nm
seg
6real=9.42W
Coo se observa la otencia /0e entrega el otor a asos es de D.*2 X Q a la otencia /0ere/0iere el ecaniso /0e es de 3.3*3 XF or lo /0e el otor elegido c0le con laseigencias /0e resenta el ecaniso.
El Mltio cálc0lo /0e se Aace ara este ecaniso /0e erite el oviiento giratoriooscilante de la á/0ina es considerar otra lancAa de acero estr0ct0ral %'T- % & /0esoorta tres cargas I está aoIada en dos 0ntos.
DCL
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
84/107
78
a=50,23mm
d=232,5mm
'ecci6n % B
∑V +B=0
, -+ , .=285.18
∑ & +B=0
−50 (50,23 )−40,18 (232,5 )−122,5 (549.77 )+ , .(600)=0
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
85/107
79
,.=61,49[ N ]
, -=68[ N ]
+ = 61∗0.7=159kg
& -=122.5(0.05023m)[ N ]
& -=6.15 Nm
& máx=7,83 Nm
; # = & máx
S x< [ ; ]
+onde
& máx : &omentomaximo [lb− pulg ]
S x== = = [c m3]
%cero estr0ct0ral %'T- % & F S /=36 kpsi F s0oneos 0n factor de seg0ridad de 2
; # = S /
#S
+onde S / es$uer9o ultimo a latraccion [ kpsi ]
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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80
#S $actor de seguridad
'0ongo 0n factor de seg0ridadR 2R )'
(or lo tanto:
; # = S /
#S=36
2
; # =18kpsi
S x=6,83 x10
−3∗86,618
[ pulg3 ]
S x=0,033 pulg3
-6d0lo de la secci6n ara 0na lancAa rectang0lar
S x=b∗h∗ 9
6[ c m3 ]
2onde : b=630mm
h=32mm
9=16mm
S x=
630
25.4∗32
25.4∗16
25.4
6[ c m3 ]
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
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81
S x=19,68 pulg3
Sx>Sxx
(or lo tantoF la lancAa soorta el eso de la estr0ct0ra I adeás el eso del ecaniso
ara generar el oviiento giratorio.
CAPÍTULO 3%
PROTOCOLO DE PRUEBAS
Con la finalidad de verificar el onta@e I el correcto f0ncionaiento de todos los eleentoscon /0e está constit0ida la á/0ina lan;a elotas de tenis se establece el rotocolo de r0ebas ara la reali;aci6n de 0na serie r0ebas /0e eritan deterinar 0n correctodesee?o de la á/0ina lan;a elotas de tenisF or lo c0al se anali;a los aráetros rinciales del ecaniso
%l reali;ar el doc0ento escrito del rotocolo de r0ebasF este doc0ento erite soeter al rototio a diferentes r0ebas /0e deterinan la fiabilidad del dise?o I la constr0cci6nresectiva.
% contin0aci6n se resentan alg0nos rocesos /0e se deben reali;ar ara verificar lasesecificaciones de la á/0ina lan;a elotas de tenis
3%0% NOMBRE DEL PROCESO ENSAYO 0
O@e'
!erificar en base a las esecificaciones tHcnicas /0e la elota al oento de ser lan;adatenga 0na velocidad inicial Gnia 1WA. I /0e esta salga ediante oviiento arab6licoF cabiando el áng0lo de tiro variar el alcance áioF o a s0 ve; odificandola velocidad inicial de la elota.
D&eJ -e< ?8:es
J0gador
C# -e +:''-+-es
(ara la reali;aci6n del ensaIo 2 se rocede de la sig0iente anera:
• Encender los otores ara /0e las r0edas giren a la velocidad de 13 r
velocidad noinal de los otores.• Encender el otor /0e 0eve la leva /0e está en contacto con el t0bo /0e
direcciona a *S de elevaci6n I áio S de elevaci6n.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
88/107
82
• Encender el otor ara alientaci6n de las elotas de tenis.• -ediante 0n fle6etro edir el alcance áio al c0al llegan las elotas de tenis
I de ig0al anera la distancia Gnia a la c0al llega las elotas• %agar todos los otores.
NOTA 'i la elota de tenis llega a los 2* de alcance áio se a verificado /0e salecon 0na velocidad de 1 WA
'i eiste variaci6n de alcance áio de las elotas lan;adas se verifica /0e se Aacabiado el áng0lo de lan;aiento.
E#8+-+s
• (elota de tenis de diensiones estándar • EnergGa elHctrica 811!F ;9F 12!• )le6etro
S+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
89/107
83
3%.% NOMBRE DEL PROCESO ENSAYO .
O@e'
(rod0cir efectos en la elota a artir del cabio de velocidades en el tabor
D&eJ -e< ?8:es
J0gador
C# -e +:''-+-es
(ara la reali;aci6n del ensaIo 2 se rocede de la sig0iente anera:
• Conectar el variador de frec0encias en los otores /0e dan oviiento al e@e del
tabor ara obtener diferentes velocidades• Encender los otores ara /0e las r0edas giren a 0na velocidad deendiendo del
cabio de frec0encia 0esto• Encender el otor /0e 0eve la leva /0e está en contacto con el t0bo /0e
direcciona a *S de elevaci6n I áio S de elevaci6n.• -ediante 0n sensor de velocidad 8tac6etro9 0bicado en cada 0na de las r0edas
verificar /0e tengan diferentes velocidades la 0na resecto a la otra.• %agar los otores.
NOTA
- El tabor debe girar coo Gnio a 13 r ara /0e la elota tenga 0n alcanceGnio
- +eende de la diferencia de velocidades de las r0edas I el giro de los tabores ara obtener el efecto del liftado o cortado
E#8+-+s
• !ariador de frec0encia• (elota de tenis de diensiones estándar • EnergGa elHctrica 811!F ;9• 'ensor de velocidad
S+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
90/107
84
ESQUEMA
3%2% NOMBRE DEL PROCESO ENSAYO 2
O@e'
-oviiento oscilatorio de la á/0ina en el e@e Aori;ontal resecto al s0elo.
D&eJ -e< ?8:es
N J0gador Entrenador
C# -e +:''-+-es
(ara la reali;aci6n del ensaIo & se rocede de la sig0iente anera:
• Encender el otor a asos /0e genera el oviiento oscilatorio de la á/0inaFadeás alientar I accionar el lan;aiento de las elotas.
• Toar las distancias en donde caen las elotas de tenis resecto a la á/0ina con 0ndistanci6etroF de@ar /0e al enos salgan 2 elotas de tenis ara oder reali;ar lacorobaci6n
• Una ve; toada las distancias con resecto a la á/0ina de cada elotaF secorará las distancias entre la riera elota /0e f0e lan;ada I la seg0nda elota
• Conocida esas distanciasF tanto la de las elotas con resecto a la á/0ina coo ladistancia de la 0na resecto a la otraF se 0ede calc0lar el áng0lo /0e foran abasresecto a la á/0ina.
• %agar el ecaniso
• 'i el áng0lo edido es aIor 2SF entonces eiste oviiento oscilatorio de laá/0ina lan;a elota de tenis.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
91/107
85
NOTA 'e debe toar la edida de la distancia de la elota resecto a la á/0ina en el rier 0nto donde Aace contacto la elota con el iso.
E#8+-+s
• (elota de tenis de diensiones estándar
• EnergGa elHctrica 811!F ;9F 12!• +istanci6etro
S+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
92/107
86
(ara la reali;aci6n del ensaIo & se rocede de la sig0iente anera:
• Conectar el ecaniso a 0na f0ente de volta@e de 11!
• Encender el ecaniso
• Corobar /0e el ecaniso f0ncione con noralidad
• %agar el ecaniso
NOTA En caso de no f0ncionar con noralidad la á/0ina 0ede ser debido a /0e 0tili;avalores diferentes de volta@e o incl0so 0tilice otro tio de corriente coo es la de +C /0e0tili;an baterGas ara alientar a ciertos ecanisos.
E#8+-+s
• -á/0ina lan;a elota de tenis• EnergGa elHctrica 811!F ;9F 12!
S+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
93/107
87
O@e'
Caacidad de alacenaiento de elotas de tenis de a .
D&eJ -e< ?8:es
N THcnico aI0dante
C# -e +:''-+-es(ara la reali;aci6n del ensaIo * se rocede de la sig0iente anera:
• $evisar /0e el otor ara accionar la alientaci6n de las elotas de tenis estHaagado.
• Ubicar en el contenedor de elotas de la á/0inaF 0na elota cada cierto tieo e ircontabili;ándolas.
• Contar las elotas /0e ingresan Aasta /0e lleg0e al toe de s0 caacidad elcontenedor • Corobar /0e el nMero de elotas c0la con las esecificaciones
• $etirar las elotas del contenedor.
NOTA: %seg0rarse de /0e el ecaniso ara alientar las elotas este totalente aagadoIa /0e de lo contrario odrGan generarse accidentes.
E#8+-+s
• Contenedor de la á/0ina lan;a elota de tenis
• EnergGa elHctrica 811!F ;9F 12!
S+
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
94/107
88
CAPÍTULO 4%5 COSTOS
En el presente apartado se detalla el aspecto económico correspondiente aactividades de construcción, mano de obra, montaje etc. Los siuientes rubros sedetallan a continuación!
4%0% COSTOS DEL MECANISMO PARA REALIZAR MOVIMIENTOOSCILATORIO "ORIZONTAL A LA MÁQUINA LANZA PELOTAS DE TENIS
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
95/107
89
4%0%0% COSTO DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
ELEMENTO ESPECIFICACI
ÓNCANTID
AD
PRECIOUNITARIO($
/u)
PRECIOTOTAL
($)%ernos e anclae /D 13 + 6?1 4 02 08 uercas /D 13 + 6?1 4 013 052
%erno e?agonal +7?6?18 16 025 4 uercas +7 16 017 272
ornillo e auste /D 6914 +7 4 025 1+otor a pasos
controlaor &B5913AA/1 1 3549 3549
oporte el motor %AE4%5 1 25 25@ue /oge 122052 1 65 65
(u)a para llantas Fit 520 1 25 25
&ueas gu)as %/63GH 4 25 100&ueas &3031I2 4 15 60
a"eta /D 6886
5J5J12 1 125 125
TOTAL 63215
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
96/107
90
4%0%.% COSTOS MANO DE OBRA
+AKLDA&A
CANTIDAD
M&DM AEA/&
M
&&AAE&DAHA
NAEEA ME/A/L
&A
+A&N/
&A/M
/M@EA/M&A / L@M
M%&A&M
(D&AE TOT
AL
MM+
8 6 5 4 20 40 8 2
%NA a
ntL/
ant
L/
ant L/ a
ntL/
ant
L/ an
tL/
ant L
/an
tL/
L/
%lancarectangular uperior
1 0 0 07
5 45 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 05 4 85
%lancarectangula
r nerior
1 0 0 07
5 45 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
025
2 65
%lancarectangular soporte
1 0 0 025
15 0 0 0 0 01 2 0 0 0 0 05 4 75
TOTAL 0 0 17
5105
0 0 0 0 01 2 0 0 0 0 12
5 10 225
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
97/107
91
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
98/107
92
4%0%2% COSTO MATERIAL
%NA %lancas e aceroA+ 36 /%A
TOTAL
MM LDA&M 6894
AD. L/%lanca rectangular
superior 1 6894 6894
%lanca rectangularinerior
1 6894 6894
%lanca rectangular
soporte 1 6894 6894
TOTAL 025 20682 20682
4%0%1% COSTO DE FABRICACIÓN DEL MECANISMO PARA REALIZAR MOVIMIENTO OSCILATORIO "ORIZONTAL A LA MÁQUINA LANZAPELOTAS DE TENIS
&L@&MHAEM&!O#
E+DM DM&+AENA/M 63215+ADM / M@&A 225
+A&AE 20682L@MAE 1 86147+%&HM !10P# 86147
TOTAL 947,617
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
99/107
93
4%.% COSTOS DEL SISTEMA DE PIVOTE PARA VARIAR EL ANGULO DE TIRO
4%.%0 COSTOS DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
ELEMENTO ESPECIFICA
CIÓNCANTID
AD
PRECIOUNITARIO($
/u)
PRECIOTOTAL
($)
%ernos e anclae/D 13 +
8?1 4 02 08
uercas /D 13 +8?1
4 013 052
+otor / 12 H 330018 1 288 288
Anillo e seguriae?terno para ees
/D 471/25mm
2 04 08
TOTAL 3092
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
100/107
94
4%.%.% COSTOS MANO DE OBRA
+AKLDA&A
CANTIDAD
M&DM AEA/
&M
&&AAE&DAHA
NAEEA ME/A/
L&A
+A&N/
&A/M
/M@EA/M&A / L@M
M%&A&M(D&AE TOT
AL
MM +8 6 5 4 20 40 8 2
%NA a
ntL/
ant
L/
ant L
/an
tL/
ant
L/
ant
L/
ant
L/
ant L/ L/
L@M/&MDA
/M&1
0 0 0 0 05 25 0 0 05 10 1 40 05 4 05 4 605
%HM 22 16
025
15 025
125 0 0 025 5 0 0 0 0 05 4 555
@MD 205 4 0 0 025
125 0 0 01 2 0 0 0 0 05 4 225
%EADA 2 0 0 05 3 0 0 025 1 01 2 0 0 0 0 05 4 20%&GE
M%M& 1
0 0 05 3 05 25 0 0 0 0 0 0 0 0 05 4 95
EHA 1 3 24 05 3 05 25 0 0 0 0 0 0 0 0 05 4 335TOTAL
8 64 25 15 25125 05 2 14 28 1 40 0 4 45 36
2015
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
101/107
95
4%.%2% COSTO MATERIAL
%NA
L@M
&LL&AE A 36/Q70mm
!OIm#
A&M
A A-1010/Q35mm
!OIBg#
L@M
A&M AA 1010/Q25mm
!OIm#
A&MA+-A36!OIFg#
&&MGLD//M &AA/M
&+ !OIBg# TOTAL
MMLDA&
M45 35 3 3 4
AD. L/ AD. L/ AD. L/ AD. L/ AD. L/ L@M/&.
025 112
5 0 0 0 0 0 0 0 0 1125
%HM
0 0 14 49 0 0 0 0 0 0 49
@MRD 0 0 0 0 033 099 0 0 0 0 099%EAD
A0 0 0 0 0 0 017 051 0 0 051
EHA 0 0 0 0 0 0 0 0 007 028 028
TOTAL 025 112
5 14 49 033 099 017 051 007 028 781
4%.%1% COSTO DE FABRICACIÓN DEL SISTEMA DE PIVOTE PARA VARIAR ELANGULO DE TIRO
&L@&MHAEM&!O#
E+DM DM&+AENA/M 3092+ADM / M@&A 2015+A&AE 781L@MAE 1 24023+%&HM !10P# 24023
TOTAL 264,25
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
102/107
96
4%2% COSTOS DE LE ESTRUCTURA Y DEL SISTEMA DE IMPULSAR LAPELOTA
4%2%0% COSTOS DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
ELEMENTO ESPECIFICA
CIÓNCANTID
AD
PRECIOUNITARIO($
/u)
PRECIOTOTAL
($)%ernos e anclae +16?3?40 8 075 6
uercas +16 8 016 128Aranelas +25 8 0.1 08
umacera "#F $1% 4 115.7 4628+otor el,ctrico
monoásico 0.25%1425&%+
350028 2 1708 3416
Anillo e seguriae?terno para ees
/D 471/15mm
12 023 08
TOTAL 81328
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
103/107
97
4%2%.% COSTOS MANO DE OBRA
+AKLDA&A
CANTIDAD
M&DM
AEA/&M
&&AAE&DAHA
G&A/M
ME/A/L&A
M%&A&M
(D&AE TOTAL
MM+ 8 6 5 6.5 20 2
%NAant
L/
ant
L/
ant
L/ an
tL/
ant
L/
ant L
/ L/
A+@M& 2 1 8 0 0 0 0 05 325 05 10 05 4 505
22
16 0 0 0 0
025
163 0 0 05 4 4326
@A+MM&
20 0 05 3
05 25 0 0
025 5 05 4 21
%EADA 40 0 0 0
025
125 0 0
025 5 05 4 125
(&ADmQ4 *Q17
41 8 0 0 0 0 1 65 0 0 05 4 74
TOTAL 2012
6
4%2%2% COSTO MATERIAL
%NA
L@M&LL&AE A 36/Q70mm
!OIm#
A&M
A A-1010
/Q35mm!OIBg#
L@MA&M
A A1010
/Q25mm!OIm#
A&MA+-A36
!OIFg#
&&MGLD//M &AA/M
&+!OIBg#
TOTAL
45 35 3 3 4
MMLDA&M
AD. L
/AD .
L/
AD.
L/
AD.
L/
AD.
L/
0 0 0 0 0 0 0 0 2 8 8
A+@M& 0 0 25 87
5 0 0 0 0 0 0 875
0 0 0 0 0 0 1 3 0 0 3@A
+MM& 0 0 0 0 0 0 1 3 0 0 3
%EADA 0 0 0 0 0 0 05 15 0 0 15
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
104/107
98
&LL&A
3 9 0 0 0 0 0 0 0 0 9
TOTAL 332
5
4%2%1% COSTO DE FABRICACIÓN DE LA ESTRUCTURA Y DEL SISTEMAIMPULSAR PELOTA
&L@&M HAEM&!O#E+DM DM&+AENA/M 81328+ADM / M@&A 20126+A&AE 3325L@MAE 1 104779+%&HM !10P# 10477
TOTAL 1152,56
4%1% COSTOS DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
105/107
99
4%1%0 COSTOS DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
E+DM %GA
MDAD/A
/
%&MLDA&M
!OIu#
%&M MAE
!O#&oamiento nsF 6801@ 2 16 32
@ana 1 8 8%erno-tuerca 1I2 S 1-1I2 10 049 49&ueas (iratorias 420( 4 159 636%erTl uarao A+ A-500 1 255 255%erTl reono iam 75 mm 1 35 35
TOTAL 11176
4%1%.% COSTOS MANO DE OBRA
+AKLDA&A
CANTIDAD
M&DM AEA/&M&&A
AE&DAHA
ME/A/L&A
/M@EA/M&A / L@M
M%&A&M
(D&AE TOTAL
MM+ 8 6 5 20 8 2
%NA an
tL/
ant
L/
ant L/ ant L/ ant L/ an
tL/
L/
e 2 1 8 0 0 05 25 05 10 0 0 05 4 49%erTl
uarao 2
0 002
5 15 1 5 1 20 0 0 05 4 61%erTl
&eono 2
0 0 0 0 05 25 0 0 05 4 05 4 21 ubos 4 05 4 0 0 1 5 1 20 0 0 05 4 132
&ecipiente 2 0 0 05 3 1 5 01 2 0 0 05 4 28 ornillo
sin)n 1 2 16 05 3 0 0 0 0 0 0 0 19
oportes 10 0
025 15 1 5 025 5 0 0 05 4 155
/iscos 1 0 0 0 0 0 0 05 10 0 0 05 4 14
TOTAL 2 48
175
135 11 55 795 159 1 8 7 56 3395
4%1%2% COSTO MATERIAL
%NA Acero A36 Aluminio electroo
6011 U 1I8V MAE
MM
LDA&M 13 !OIm# 404 !OIFg# 25 !OIFg#
ant. L/ ant. L/ ant. L/e 08 104 0 0 1 25 129
%lanca 0 0 125 505 1 25 53oportes 0 0 0 0 1 25 25 MAE 08 104 125 505 3 75 684
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
106/107
100
4%1%1% COSTO DE FABRICACIÓN DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN
&L@&MHAEM&!O#
E+DM DM&+AENA/M 26176+ADM / M@&A 3395
+A&AE 684L@MAE 1 66966+%&HM !10P# 6696
TOTAL 76,62
4%3% COSTO TOTAL DE LA MÁQUINA
osto el mecanismo e mo"imiento oscilatorioori*ontal
947617
osto el mecanismo para "ariar en ángulo e giro 264253osto e la estructura 115256
osto el mecanismo e alimentación 73662SU!TOTAL ($) 310105
osto e montae !10P# 310105
osto e iseo !10P# 310105Ltilia !15P# 4651575
COSTO TOTAL DE LA M"#UINA ($) 4186417
5
&ara la estimación del costo de comercialización de la m'(uina se )a considerado uncosto adicional correspondiente a los recursos invertidos en el montaje de todos lossistemas, se )a considerado un valor del 1+. ambin se considera (ue el costo dediseo es del 1+ / la utilidad a obtener del 10+. l observar el valor obtenido para lacomercialización de la m'(uina lanza pelotas de tenis, se llea a la conclusión de (ueeste es un valor aceptable en comparación con los valores de este tipo de m'(uinasen el mercado nacional e internacional.
-
8/17/2019 Maquina Lanza Pelotas Fin
107/107
101