proyecto para entregar sembradora de maiz

UNIVERSIDAD NACIONAL

DEL CENTRO DEL PER

Facultad de

Ingeniera Mecnica

TEMA:

DISEO DE UNA MQUINA SEMBRADORA DE MAZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTN DE CAJAS HUANCAYO

CTEDRA : DISEOS DE MAQUINAS

CATEDRTICO: Ing. HUAMAN ADRIANO Mximo A.

ALUMNOS : ADAUTO ARANA Luis G. calculo de eje de la rueda

BARZOLA PEREZ Danek. Diseo y dibujo de planos BUSTILLOS CARDENAS Miguel. Calculo de la ruedas

CHAUPIS MARTINEZ Dennis G. Calculo de tolva GASPAR GONZALES Javier. Calculo de disco dosificador

GOMEZ DAVIRAN Alan Y. Calculo de arado.

JAUREGUI MANDUJANO Brando M. Diseo de eje de la tolva

LLAUCE NUEZ Ronald J. Diseo de transmisin.

MERCADO GAMARRA Danny F. Diseo de catalina

OSORIO ESTEBAN Ivanov. Calculo de chasis

SEMESTRE:IX

HUANCAYO PER

2014

TITULO:

DISEO DE UNA MQUINA SEMBRADORA DE MAZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTN DE CAJAS - HUANCAYO.

I. INTRODUCCIN:

En nuestro valle, la agricultura es la fuente de ingreso econmico para las comunidades ubicadas dentro del rea geogrfica, pero para dicha actividad no cuentan con recursos tecnolgicos de punta para la produccin en gran escala, la actividad productiva cada vez disminuye al no cumplir con la demanda correspondiente por lo que se encuentran limitados en su desarrollo como agricultores, es por ello que se realiza el trabajo de diseo de mquinas sembradora de maz para satisfacer la demanda de la poblacin.

De acuerdo a la metodologa de diseo empezamos por identificar la necesidad, en la actualidad el proceso de sembrado de maz se hace de manera artificial y en forma manual. Habiendo definido la necesidad, con la lista de exigencias se procedi a la descripcin del proceso tcnico de la mquina, los que facilitaron el desarrollo del proyecto preliminar y el proyecto definitivo de la maquina sembradora de maz.

II. IDENTIFICACIN DEL PROBLEMA:

En el distrito de San Agustn de Cajas, comunidad de Coyllor, en la agricultura se siembran gran cantidad de maz. Donde los pobladores tienes deficiencias de abrir sembrar y tapar los surcos, cuando se trata de sembrar terrenos extensos.

En el proceso de apertura, sembrado y tapado del maz los pobladores utilizan solo el esfuerzo fsico como fuente para poder conseguir un excelente sembro y un tapado adecuado de las semillas de maz

III. FORMULACIN DEL PROBLEMA:

a) Caracterizacin del Problema:

El proceso de sembro y tapado generalmente se desarrolla en forma manual, para lo cual se desarrollan los siguientes pasos:

Abrir los surcos artesanalmente o con tractor.

Hay personas indicadas para poder echar el maz.

Luego hay personas encargadas de tapar la semilla del maz.

Estos procesos hacen que trabajen en malas posiciones ergonmicas la persona que manipula la semilla del maz , haciendo que este trabajo sea complicado para la persona que la desarrolla, es por eso que se decidi hacer una mquina sembradora de maz con el fin de facilitar este proceso. Adems existe una gran demanda del maz puesto que, la produccin nacional de maz se orienta principalmente a cubrir el mercado interno, siendo el maz cusco la principal variedad producida, dado su arraigado consumo entre la poblacin peruana.

Y como el Distrito de San Agustn de Cajas es una de las ciudades de comercializacin de la regin centro, para cubrir el mercado interno se tiene que abastecer a las dems regiones, a travs de la regin centro.

b) Problema General:

De este modo el problema de estudio fue enunciado de la siguiente manera:

Sera factible disear una maquina sembradora de maz utilizando tecnologas propias para mejorar la productividad en la comunidad de Coyllor?

1.1. Objetivos

a) Objetivo General.

Disear una mquina simple de buena calidad para sembrar maz y para aumentar la productividad de los agricultores del distrito de San Agustn de Cajas en la comunidad de Coyllor.

b) Objetivos Especficos:

Disear una mquina sembradora de maz aprovechando la energa desarrollada por un tractor agrcola.

Disear una maquina sembradora de maz que realice el proceso de apertura de 4 surcos, sembro y tapado de una sola pasada.

1.2. Justificacin

La necesidad de realizar este proyecto de investigacin naci por la observacin en los campos de cultivo de maz en el distrito de San Agustn de cajas. El proceso de sembro del maz, este proceso se realiza artesanalmente con las manos hace que las personas, trabajen en malas posiciones y condiciones ergonmicas, haciendo que este proceso sea complicado y pesado para las que la desarrollen, la cual puede producir dolores en la espalda, etc., y tambin toma un tiempo determinado, observada esta necesidad naci la inquietud de poder dar solucin a esta necesidad, con una mquina que simplifique este proceso.

IV. ESTADO DEL ARTE:

1.-Sembrio con arados manuales

Es usada tambin por los pequeos productores. Para ello se utiliza un arado tallado de madera por los mismos campesinos, la cual abre el zurco, mientras otra persona echa con la mano de 2 a 3 granos de maiz aproximadamente cada 25 cm,finalmente el arado vuelve para tapar las semillas, este proceso requiere de gran esfuerzo fisico del agricultor, y la ayuda animales para trasladar el arado . ademas perdida de tiempo.

Fig 1. Proceso de sembrio con arados artesanales

2.-Sembrio con arados mecanizados

Estas maquinas se utilizan en la industria para las grandes producciones. Se requiere de un tractor agricola quien arrastrara ya no un arado sino hasta 5 arados, para luego otras personas depositen la semilla, finalmente el tactor volvera a tapar con una rastra.

Fig 2. arados mecanizados

3.- Sembrio con dosificadores

Para esta tecnologia aparece un elemento encargado de soltar las semillas cada cierto tiempo. Va acompaado de dos arados quienes cumplen la funcion de abrir y tapar el surco, el dosificador se encuentra entre los dos arados. Se reduce el tiepo de sembrio notablemente, pues el tractor solamente pasa una vez por el area de sembrio.

Fig 3. Sembrio con dosificadores

4.- Sembradoras neumticas de precisin MS 4230

Fig 4. Sembradoras neumticas

Ventajas

Puede ser utilizada para sembrar otros tipos de granos como: sorgo, soya, algodn y frijol.

Cuenta con un dosificador neumtico que permite una siembra de alta precisin a comparacin de otras maquinas

La regulacin de su bastidor (la separacin entre surcos) se realiza mediante un sistema hidrulico, la cual contribuye a la rpida preparacin de la mquina para el sembrado

Este tipo de maquina cuenta con un sistema de eliminacin de yerba del surco, la cual optimiza el sembrado.

Cuenta con un sistema hidrulico que permite a la maquina plegarse para una fcil transportacin.

Cuenta con accesorios de fcil ensamblaje y adems dichos accesorios cuentan con su catlogo de ensamblaje la cual facilita su ensamblaje.

Cuenta con accesorios alternativos que ayudan a optimizar la siembra( son opcionales)

Cuenta con un contador de hectreas la cual facilita llevar la cuenta de cuanto se est trabajando

Realiza un sembrado completo sin ningn trabajo adicional a realizar.

Desventajas

Se tiene realizar una conexin elctrica para que su dosificador funcione.

Se tiene que realizar una toma de fuerza al tractor en caso que no realiza a conexin elctrica

Los tanques de abastecimiento de semilla y abono son de poca capacidad para el sembrado de grandes extensiones de terreno

5.- SEMBRADORA MAXPLANTER MR1010

Fig 5. Sembradora mecnica

Ventajas

Puede ser utilizada para sembrar otros tipos de granos como: sorgo, soya, algodn y frijol.

Da la opcin de trabajar con nmero dos, tres y cuatro de hileras para el sembrado segn el requerimiento del agricultor

Cuenta con un limpiador de ruedas de mando para cada rueda.

Cuenta con un Sistema de siembra mecnico por platos de celdas que permite una siembra de alta precisin

Cuenta con un bote de insecticida, con una capacidad de 16 litros la cual permite desinfectar a la semilla en el preciso momento del sembrado.

Su gran capacidad de tapado de la semilla se debe a su magnfica rueda ancha y al disco de tapado que realizan un gran trabajo

No utiliza ningn tipo de energa adicional , solamente la de traccin por medio del arrastre producida por el tractor

Desventajas

La mquina limita a un nmero mximo de 4 hileras

No tiene la disponibilidad de plegado ,por lo cual ocupa mucho espacian en su almacenamiento

La transmisin de cadenas requiere de un mantenimiento continuo ya que est expuesto al polvo del trabajo.

6.- SEMBRADORA MAXPLANTER MR1010

Fig 6. Sembradora maxplanter

Ventajas

Desventajas

Sembro preciso

Sistemas muy complejos

Sembro rpido

Desparrama algunas semillas

Maquina especializada

Peso y tamao

Componentes adecuados

mantenimiento

Fcil manejo

Sistema y componentes tecnolgicos avanzados

Superficie amplia

Piezas mecnicas peligrosas

Reduce el tamao de trabajo

7.- SEMBRADORA JOHN DEERE

V. LISTA DE EXIGENCIAS:

LISTA DE EXIGENCIAS

PROYECTO:

E EXIGENCIAS

REALIZADO POR: (GRUPO 4)

DISEO DE UNA MQUINA SEMBRADORA DE MAZ PARA AUMENTAR LA PRODUCTIVIDAD EN LA COMUNIDAD DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTN DE CAJAS - HUANCAYO.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek

BUSTILLOS CARDENAZ Miguel.

CHAUPIS MARTINEZ Dennis G.

GASPAR GONZALES Javier

GOMEZ DAVIRAN Alan

JAUREGUI MANDUJANO Brando

LLAUCE NUEZ Ronald

MERCADO GAMARRA Danny

OSORIO ESTEBAN Ivanov

CLIENTE:

ALEJANDRO PAREDES BASURTO

COMUNIDAD CAMPESINA:

DE COYLLOR, DISTRITO DE SAN AGUSTIN DE CAJAS, HUANCAYO.

CARACTERISTICAS

DESEO O EXIGENCIA

DESCRIPCIN

RESPONSABLES

Funcin

E

Disear una mquina sembradora de maz con una capacidad de sembrio de una hectaria .

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Funcin

E

La mquina deber usarse para el sembrado total del maz sin ningn trabajo adicional.

ADAUTO ARANA Luis G.

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Funcin

E

La mquina deber permitir al agricultor ahorrar tiempo y dinero con un sembrado de calidad. Aperturando 4 surcos ala vez.

ADAUTO ARANA Luis G.

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Geometra

D

Las dimensiones de la mquina deberan ser lo ms reducido y ligero posible para as disminuir las perdidas de potencia que ofrece el tractor .

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Geometra

E

Las dimensiones de la mquina deben ser lo mas compacto y slidos ya que estar en constante movimiento.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Cinemtica

E

El movimiento de los componentes de la mquina debe ser sincrnico para no afectar la siembra de la semilla de maz.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Cinemtica

E

La velocidad de trabajo de la mquina deber permitir un tapado perfecto para no afectar con la germinacin de la semilla.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Cinemtica

E

El movimiento de los componentes de la mquina deber ser exacta a la hora de abrir la profundidad de los surcos e inyectar cada distancia apropiada las semillas y no afectar el crecimiento del maz.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Fuerzas

E

La mquina deber ser rgida as tambien deber presentar una adecuada establilidad, para que no sufra daos al momento de la operacin.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Energa

E

La mquina utilizar la fuerza del tractor como medio para el desplazamiento de la sembradora de maz .

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Materia

E

Las propiedades fsicas del grano de maz no deben ser alteradas tanto al ingreso como a la salida de la mquina.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Seales

E

La mquina sembradora de maz estar debidamente sealizada para el buen entendimiento de la persona que tendr que proporcionar la semilla en sus abastecedores durante todo el sembrado que se llevar a cabo y no lamentar de accidentes.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Seguridad

E

La mquina deber constar con elementos de seguridad.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Seguridad

D

El sembrio de los granos de maz debe de ser limpio lo ms sencillo y seguro posible para el operador.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Ergonoma

E

El sistema debe ser el mas adecuado para el operador con facilidad en la operacionalizacin de la mquina sembradora de maiz.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Ergonoma

E

El usuario debe ser capaz de alimentar a la mquina con la semilla con gran facilidad.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Ergonoma

E

El grupo de trabajo que realizar el proceso de sembrado de maz ser mximo de dos personas.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Fabricacin

E

Para su fabricacin, y posterior ensamblado, debe de ser en un menor tiempo, los elementos diseados tienen que ser lo mas fcil posible. Esto nos permitira una mejor disponibilidad de fabricacin.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Control

E

Controlar primero la cantidad de mezcla a ingresar a la mquina y las diversas fuerzas en la mquina que podran provocar dao al grano de maz.(normas tcnicas)

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Montaje

E

La mquina deber de ser de fcil montaje y desmontaje lo cual sea accesible para el operario.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Montaje

D

La mquina deber permitir un fcil acceso a sus componentes para el mantenimiento de los mismos, por lo que su montaje debe de ser sencillo.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Transporte

E

La mquina deber poder ser de fcil transporte al lugar de trabajo mediante un tractor agricola.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Mantenimiento

D

Las piezas debern presentar un adecuado diseo lo cual les permitir una rapida fabricacin y reemplazo de los componentes averiados.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



Mantenimiento

E

El mantenimiento debe llevarse a cabo con poca frecuencia. Ser sencillo, econmico y de fcil entendimiento para el operario de la mquina.

ADAUTO ARANA Luis

BARZOLA PEREZ Danek




GOMEZ DAVIRAN Alan


LLAUCE NUEZ Ronald



VI. ESTRUCTURA DE FUNCIONES

Para el diseo de la mquina sembradora de maz para la obtencin de granos de maz, se tomaron en cuenta los procedimientos de la tecnologa artesanal que es utilizada para la obtencin del maz desgranado, a continuacin se muestra la caja blanca y caja negra de la mquina que se va a disear.

1.1 CAJA NEGRA

SEMBRADORA

DE MAIZ

ENTRADA

ENERGIA

MATERIA

SEALES

SALIDA

ENERGIA

MATERIA

SEALES

PROCESO

Funcin: sembrar los granos de maz cumpliendo las especificaciones tcnicas de profundidad y separacin en el terreno agrcola.

Objeto de Estudio: maquina sembradora de maz.

ENTRADA

PROCESO

SALIDA

Energa

Mecnica

SEMBRADORA DE MAIZ

Energa

Mecnica

Materia

Granos de maz

abono

Materia

Granos de maz sembrado

Abono distribuido

Seales

Torque

Fuerza

Volumen de maz

Seales

trabajo

Calor

Sonidos

Vibraciones

Volumen de maz distribuido

2.- PRINCIPIOS TECNOLOGICOS

ENTRADA

SALIDA

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE CALIBRACION PARA SEPARACION DE SURCOS

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE ALIMENTACION

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE IMPULSION

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE DESPALZAMIENTO

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE DOSIFICACION

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE APERTURA DE SURCOS

PRINCIPIO TECNOLOGICO DE DEPOSICION DE LA SEMILLA EN EL TERRENO

PRINCIPO TECNOLOGICO DE TAPADO DE LA SEMILLA

PRINCIPO TECNOLOGICO DE VERIFICACION

Descripcin del proceso.

DIAGRAMA DE FLUJO

No

Si

Si

Selecciono 3 granos de maz?

Seleccin de tres granos de maz y dosificacin cada determinado tiempo de avance.

Transporte de los granos de maz hacia el sistema de alimentacin

Mecanismo de transmisin.

Impulsin de la maquina

Sistema de alimentacin

Ubicacin de los granos de maz en el sistema de alimentacin

No

CALIBRACIN PARA SEPARACIN?

Distancia para Separacin de los surcos

INICIO

Traslado de los granos de maz hacia el sistema de dosificacin

Abrir el surco

2

1

2

1

Deposicin de la semilla en el terreno

Verificacin

No

Si

FIN

Se ha sembrado el maz?

Tapado de la semilla

1. Principio tecnolgico de calibracin para separacin de surcos.

1.1. Distancia para Separacin de los surcos

La distancia apropiada para la separacin de los surcos de maz son de 0.6 m, segn la lista de exigencias se pide que la maquina siembre cuatro surcos simultneamente. Para ello tenemos las siguientes tecnologas que se describen a continuacin.

1.1.1 Mecnicamente

El operador de la maquinaria (tractor), por medio de la ayuda de una llave mixta dando giro a una tuerca ara que vari la distancia entre los discos abre-surcos ya que solo estn fijos en un mismo tornillo gua.

El operador de la maquinaria (tractor), por medio de la ayuda de una llave mixta retira los pernos del pivote y los pernos rompibles , para ponerlos en las siguientes guas de la viga esto har que vari la distancia entre los surcadores ya que solo estn fijos en una misma viga.

Fig. 1. Arado mecanizado

1.1.2 Hidrulica

El operador de la maquinaria, por medio de sistema hidrulico compuesto por una bomba hidrulica, mangueras de alta presin y componentes hidrulicos; ara que se deslicen los separadores de surcos que estarn fijos en un eje gua por medio de la fuerza hidrulica que produce la bomba.

Fig. 2. Arado hidrulico

1.1.3 Neumtica

El operador de la maquinaria, por medio de sistema neumtico compuesto por un compresor, mangueras de alta presin y componentes neumticos; ara que se deslicen los separadores de surcos que estarn fijos en un eje gua por medio de la fuerza neumtica que produce el compresor.

Fig. 3. Arado neumtico

2. principio tecnolgico impulsin

2.1 energa motriz

Segn la lista de exigencias La fuente motriz ser la energa mecnica desarrollada por un tractor agrcola.

2.2 mecanismo motriz.

2.2.1 llanta.

2.3 mecanismo de trasmisin.

2.3.1 engranes

Se conoce con el nombre de tren de engranajes al conjunto de dos o ms ruedas dentadas que tienen en contacto sus dientes de forma que, cuando gira una, giran las dems. Los engranajes son el medio de transmisin de potencia ms utilizado. Tienen las siguientes ventajas:

Las ruedas no pueden resbalar una con respecto a la otra.

Transmiten grandes esfuerzos

La relacin de transmisin se conserva siempre constante.

Fig. 4. Transmisin por engranes

2.3.2 fajas

Unsistema de transmisin por correaes un conjunto de dospoleasacopladas por medio de unacorreacon el fin de transmitir fuerzas y velocidades angulares entre rboles paralelos que se encuentran a una cierta distancia. La fuerza se transmite por efecto del rozamiento que ejerce la correa sobre la polea.

Fig. 5. Transmisin por fajas

2.3.3 cadenas

Las cadenas de transmisin son la mejor opcin para aplicaciones donde se quiera transmitir grandes pares de fuerza y donde los ejes de transmisin se muevan en un rango de velocidades de giro entre medias y bajas.

Las transmisiones por cadenas son transmisiones robustas, que permiten trabajar en condiciones ambientales adversas y con temperaturas elevadas, aunque requieren de lubricacin. Adems proporcionan una relacin de transmisin fija entre las velocidades y ngulo de giro de los ejes de entrada y salida, lo que permite su aplicacin en automocin y maquinaria en general que lo requiera.

Fig. 6. Transmisin por cadena

3. Principio tecnolgico de alimentacin.

3.1. Transporte de los granos de maz hacia el sistema de alimentacin.

2.1.1. Manualmente

Manualmente la semilla es alimentada mediante el campesino que lo realiza manual, ya que lo llena en el costal que tiene amarrado a la cintura para despus hacer la siguiente funcin.

2.1.2. Costal

En ocasiones la alimentacin de la semilla se realiza mediante costales donde es baseado a la fuente de donde saldrn las para su pronta plantacin.

2.1.3. Baldes

Son funciones anlogas a la del costal y las anteriores mencionadas ya que cumplen la misma funcin de llevar la semilla para la tolva o en donde se va poner la semilla.

2.1.4. Pala

Como lo explicamos cumple la funcin de alimentar la tolva o el depsito de donde saldrn las semillas para el sembro, son palas en forma de tenedores pero completamente slidos.

2.1.5. Fajas transportadoras

Las fajas son utilizadas con la funcin de transportar la semilla del maz para la alimentacin de la capsula o la fuente en donde se va recibir la semilla.

3.2. Ubicacin de los granos de maz en el sistema de alimentacin

2.2.1 por gravedad

3.3 sistema de alimentacin

3.3.1 tolvas

4. Principio tecnolgico de dosificacin

Consiste en tomar la cantidad apropiada de semillas en este caso sern tres granos de maz, para luego soltarlas cada distancia determinada.

4.1 traslado de los granos de maz hacia el sistema de dosificacin

4.1.1 por gravedad mediante conductos

Los granos en pero son conducidos mediante tubos o canaletas.

4.2 seleccin de tres granos de maz y dosificacin cada determinado tiempo de avance sincronizado

4.2.1manual

Una persona coge con sus manos tres granos de maz luego las deja caer

4.2.2 inyectores en U

El mecanismo para el recojo de granos consiste em un tubo doblado aproximadamente en U, que mientras el disco gira recoje los granos de la parte inferior del disco, luego da otra vueta de 360 para recien dejarla caeren el terreno, su funcionanmiento es por efectos de la gravedad , deja caer al grano mientras el disco va describinedo un movimiento rototraslacional.

Fig. 7. Dosificadores en U

4.2.3 con discos tipo cangiln

El disco rotatorio, coge las semillas de la parte inferior de la tolva para luego subirlas a la parte superior mientras gira, estos discos tienen formas de cucharas o canguilones.luego la semilla caera en un agujero que se encuentra en la parte superior.

Fig. 8. Dosificadores tipo cangiln

4.2.4 con rodillo acanalado o roldana

El ms usual. Consiste en un rodillo con ranuras perifricas que gira dentro de una copa que es llenada por semillas desde el exterior. Este rodillo se encuentra en su giro en contacto con la abertura por donde sale luego la semilla.

Fig. 9. Dosificador con rodillo acanalado

2.5 con aire a presin

Se reconoce por un aspecto de araa por las mangueras que llevan las semillas. Consta de una tolva nica, una turbina accionada por un motor y un dosificador de roldana o rodillo.

Fig. 10. dosificador con aire a presin.

4.2.6 DOSIFICADORES NEUMTICOS

Son los ms difundidos actualmente y si estn bien regulados, realizan una excelente siembra de precisin.

Fig. 11. Dosificadores neumticos

4.2.7 Sistema de dosificacin por cinta perforada.

Es una variante del disco con orificios, slo que en este caso coloco los orificios en una banda perforada de goma. Las semillas entran en la cmara de dosificacin por medio de una abertura lateral, procedente de la tolva. La correa se mueve en sentido contrario al avance del tractor, para reducir la velocidad relativa de la semilla con respecto al suelo

5. Principio tecnolgico de apertura de surco.

Consiste en abrir el surco una profundidad determinada para este caso del maz 10 cm. las tecnologas existentes pueden ser

5.1 arado artesanal

Para realizar una apertura de surco con el arado se tiene que tener en cuenta que el terreno tiene que ser de elevada capacidad para mantener su estructura, el agricultor lo que hace es impulsar el arado, que es jalado por dos toros, hacia el terreno a sembrar con el apoyo de sus pies, logrando as abrir el surco para su posterior sembrado.

5.2 chaquitaclla

Aqu el agricultor apoya su pie sobre un palo transversal, esto para hundirlo en la tierra y luego, al inclinar el palo principal remover una parte de la tierra y as hacer un surco. Para la comodidad del agricultor lleva un mango en el tercio superior del timn para apoyar la mano con la finalidad de mantener el equilibrio y guiarla durante el trabajo.

5.3 pico.

En este tipo de apertura, el agricultor lo que hace es picar el terreno utilizando uno de los dos lados de la picota (punta y pala). La posicin de agricultor es inclinado ya que la herramienta es pequea. Tendr que picar una profundidad que oscilara entre los 4 o 5 cm de profundidad para el sembrado.

5.4 discos en V

Se utilizan dos discos que giran libremente, esto debido al rozamiento con el terreno produciendo el corte, este corte al ser concluido tiene una gran precisin de profundidad de siembra, accin que para nosotros es conveniente para una mejor colocacin del maz, con este tipo de apertura se tiene una homogeneidad de siembra.

5.5 arados mecanizados

Las surcadoras son maquinarias semi-industriales utilizadas en todo el proceso de del cultivo como en: la apertura y tapado del sembro, la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos abrindolos y tapando la siembra; estas uas son utilizadas en terrenos arcillosos, pedregosos y de difcil trabajo

Fig 12. Arado mecanizado

5.6 uas

las uas agrcolas son maquinarias semi-industriales utilizadas exclusivamente en el tapado del sembro la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos tapando la siembra; estas uas son utilizadas en terrenos secos y de fcil trabajo

Fig 13. Arado tipo ua

6. Principio tecnolgico de deposicin de la semilla en el terreno.

6.1 gravedad libre

Fig 14. Deposicin de la semilla mediante gravedad

6.2 gravedad mediante un conducto

6.2.1 curvos

Fig 15. Conducto curvo para deposicin de la semilla

6.2.2 rectos

Fig 16. Conducto recto para deposicin de semillas

7. Principio tecnolgico de tapado de la semilla.

7.1 arado artesanal

El arado es una herramienta artesanal utilizada en la agricultura, la cual cumple la funcin de labrar la tierra, esta herramienta es jalada por un par de toros y manipulada por un campesino; cuya principal funcin es abrir y cerrar los surcos en el sembrado

Fig 17. Arado artesanal

7.2 pico

Es una herramienta artesana utilizada por los campesinos con la cual tapan los surcos jalando la tierra por encima de la semilla

Fig 18. Pico

7.3 con el pie

Este modo de tapado es lo ms simple posible, ya que se realiza en las en lugares nativos, la cual consiste en jalar tierra con los pies para tapar la semilla

Fig 19. Tapado con el pie.

7.4 arrastre de cadena

Este modo de tapado es poco conocido, la cual consiste en arrastrar cadenas por el campo tapando las semillas, es de uso exclusivo en el tapado de cereales pequeos

Fig 20. Cadena

7.5 ruedas inclinadas.

Este mecanismo de tapado es de tipo semi-industrial utilizada en maquinarias artesanales, cuyo principio es de pasar por encima de los surcos ya sembrados arrastrando una cierta cantidad de tierra para tapar la semilla

Fig 21. Discos inclinados

7.6 arados mecanizados

las surcadoras son maquinarias semi-industriales utilizadas en todo el proceso de del cultivo como en: la apertura y tapado del sembro, la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos abrindolos y tapando la siembra; estas uas son utilizadas en terrenos arcillosos, pedregosos y de difcil trabajo

Fig 22. Arado mecanizado

7.7 uas

las uas agrcolas son maquinarias semi-industriales utilizadas exclusivamente en el tapado del sembro la cual es acoplada en un tractor y este la jala por los surcos tapando la siembra; estas uas son utilizadas en terrenos secos y de fcil trabajo

Fig 23. Uas

7.8 arrastre de tronco

Este modo de tapado no es muy comn ya que se usa solamente en el tapado de maz, siempre y cuando el terreno sea arenoso y seco

Fig 24. Arrastre de tronco

8. Principio tecnolgico de verificacin

8.1 visual

Fig 25. Verificacin visual

8.2 electrnico (sensores)

Fig 26. Sensores

CUADRO PARA ESTRUCTURA DE FUNCIONES

N

Atributos

Funcin

1

Principio tecnolgico de calibracin para separacin de surcos.

Encargado de fijar la separacin exacta de los 4 surcos.

1.1 Distancia para Separacin de los surcos

2

Principio tecnolgico de alimentacin.

Encargado del abastecimiento de los granos de maz a la mquina.

2.1 Transporte de los granos de maz hacia el sistema de alimentacin.

2.2 Ubicacin de los granos de maz en el sistema de alimentacin

2.3 Sistema de almacenamiento.

3

Principio tecnolgico de desplazamiento

Encargado de dar el desplazamiento a la mquina.

4

Principio tecnolgico de impulsin

Encargado de dar fuerza para el Funcionamiento de la mquina.

4.1 energa motriz.

4.2 mecanismo motriz.

4.3 mecanismo de trasmisin.

5

Principio tecnolgico de dosificacin

Encargada de seleccionar los granos de maz y dosificar adecuadamente cada tiempo de avance.

5.1 traslado de los granos de maz hacia el sistema de dosificacin

5.2 seleccin de tres granos de maz y dosificacin cada determinado tiempo de avance.

6

Principio tecnolgico de apertura de surco.

Encargado de abrir el surco.

7

Principio tecnolgico de deposicin de la semilla en el terreno.

Encargado de colocar la semilla en el surco aperturado.

8

Principio tecnolgico de tapado de la semilla

Encargado de enterrar las semillas con tierra frtil.

9

Principio tecnolgico de verificacin

Encargado de evaluar si la siembra se realiz correctamente.

VI. MATRIZ MORFOLOGICA

1.-Principio tecnolgico de calibracin para separacin de surcos.

1.1 Distancia para Separacin de los surcos

Neumtico

Mecnico

Hidrulico

2.-Principio tecnolgico de alimentacin.

2.1.-Transporte de los granos de maz hacia el sistema de alimentacin.

Manualmente

Costal

Baldes

Pala

Fajas transportadoras

2.2.-Ubicacin de los granos de maz en el sistema de alimentacin

Por gravedad

2.3.-Sistema de alimentacin

Tolva

3.-Principio tecnolgico de desplazamiento.

3.1.-Desplazamiento de la maquina

Arrastre

Ruedas

4.-Principio tecnolgico de impulsin

4.1.-Energa motriz.

Energa mecnica del tractor

4.2.-Mecanismo motriz.

Ruedas

|

4.3.-Mecanismo de transmisin.

Engranes

Cadena

Fajas

5.-Principio tecnolgico de dosificacin

5.1.-traslado de los granos de maz hacia el sistema de dosificacin

Por gravedad mediante conductos

5.2.-Seleccin de tres granos de maz y dosificacin cada determinado tiempo de avance.

Manual

Inyectores en U.

Con discos tipo cangiln

Con rodillo acanalado o roldada

Con aire a presin

Dosificadores neumticos

Por cinta perforada

6.-Principio tecnolgico de apertura de surco.

6.1.-Abrir el surco

Arado artesanal

Chaquitaclla

Pico

Discos en V

Arados mecanizados

Uas

7.-Principio tecnolgico de deposicin de la semilla en el terreno.

7.1.-Deposicin de la semilla en el terreno

Gravedad libre

Gravedad mediante un conducto curvo

Gravedad mediante un conducto recto

Gravedad mediante canales

8.-Principio tecnolgico de tapado de la semilla

8.1.-Tapado de la semilla

Arado artesanal

Pico

Con el pie

Arrastre de cadena

Ruedas inclinadas

Arados mecanizados

Uas

Arrastre de tronco

9.-Principio tecnolgico de verificacin

9.1.-verificacin

Visual

Sensores

VII. BOSQUEJO Y DESCRIPCIN DE CADA POSIBLE SOLUCION

SOLUCION 4

La mquina sembradora de maz cuyo funcionamiento y diseo primeramente ser con la calibracin de surcos para ello ser mecnicamente ya que el operador podr ajustar y calibrar la distancia de separacin de aquellos, ya que el principio de transmisin para la maquina ser por medio de fajas, la cual transmitir fuerza por efecto del rozamiento de la correa sobre la polea, en la alimentacin ser por medio de costales que depositaran la semilla en la tolva la cual la deposicin se la semilla ser por conductos ya cual deber ser depositada en el terreno para ello la apertura del surco fue mediante un disco en V que giran libremente, esto debido al rozamiento con el terreno produciendo el corte, este corte al ser concluido tiene una gran precisin de profundidad de siembra que ser depositada en el terreno por conductos curvos para poder concluir con el tapado con las ruedas inclinadas cuyo principio es de pasar por encima de los surcos ya sembrados arrastrando una cierta cantidad de tierra para tapar la semilla por ultimo verificar visualmente la semilla sembrada.

SOLUCION 6.

La calibracin de la distancia de separacin de surcos se realizara mecnicamente mediante el ajuste de pernos, la alimentacin de la semilla y abono ser mediante un balde. Las semillas y el abono caern en una tolva cada una por separado, en dichas tolvas en una de sus caras interiores se encuentra el disco dosificador tipo cangiln la cual realiza un movimiento de rotacin pura el cual es accionada por una cadena desde el eje que gira simultneamente con las ruedas, esto permite al dosificador estar relacionado con el avance de la mquina.

El dosificador coge los granos de maz y la porcin de abono adecuada de la parte inferior de la tolva y las lleva hacia la parte superior donde se encuentra un agujero por donde caen las semillas y el abono por gravedad mediante un conducto hacia el terreno. Antes de que la semilla y el abono caigan un arado mecanizado realiza la apertura del surco. Detrs del conducto por donde caen las semillas y el abono se encuentra una ua mecanizada la cual cumple la funcin de tapar la semilla. Cabe resaltar que el arado y la ua mecanizada son controlados para la profundidad de penetracin en la tierra mediante el sistema hidrulico del propio tractor.

SOLUCION 7

Su accionamiento de la maquina es por medio del arrastre causado por el tractor y este le da movimiento a la rueda ancha que cuyo eje comparte con un engranaje y est a su vez transmite movimiento al eje y est a otro engranaje q est en paralelo con un disco de cangilones y este disco dosifica.

Como es por accionado por arrastre la ua da la partida de abrir el surco por medio del arrastre

VIII. SELECCIN DE ALTERNATIVA PTIMA

8.1 VALORACION TECNICA

Para elaboracin de esta tabla tomaremos en cuenta la lista de exigencias, puesto que los valores de S4, S6 Y S7 (PROTOTIPO 4, 6, Y 7) dependern de ello.

Evaluacin tcnica 0-1-2-3-4

NRO

LISTA DE EXIGENCIAS

IMPORTANCIA

S4

S6

S7

Ideal

1

CALIDAD

14%

3

3

3

4

2

GEOMETRIA

9%

2

2

2

4

3

CINEMATICA

10%

3

1

3

4

4

ENERGIA

9%

3

2

3

4

5

MATERIA

9%

3

2

3

4

6

ERGONOMIA

7%

3

1

3

4

7

FABRICACION

9%

2

1

2

4

8

MONTAJE

8%

2

2

2

4

9

MANTENIMIENTO

7%

2

2

2

4

10

COSTOS

9%

2

1

3

4

11

AUTOMATIZACION

9%

3

3

1

4

PUNTAJE TOTAL

PT= pix (%)i/100

100%

2.58

1.88

2.49

4

Puntaje unitario

PU=PT/4

0.645

0.47

0.6225

1

PONDERACION

0= no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal

8.2 VALORACION ECONOMICA

Para la elaboracin de la siguiente tabla se toma en cuenta los diferentes costos como del material, transporte, fabricacin, montaje y transporte los cuales se da una estimacin de costo aproximada a la realidad. Para mejorar anlisis se toma una escala de valores.

Evaluacin econmica 0-1-3-4

NRO

FACTOR ECONOMICO

IMPORTANCIA

S4

S6

S7

IDEAL

1

Costo bajo de material

27%

3

2

3

4

2

Costo bajo de fabricacin

28%

2

1

2

4

3

Costo bajo de montaje

15%

2

2

2

4

4

Costo bajo de transporte

30%

3

2

3

4

puntaje total PT= pix (%)i/100

100%

2.57

1.72

2.57

4

puntaje unitario PU=PT/4

0.6425

0.43

0.6425

1

PONDERACION

0= no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal

CRITERIOS DE IMPORTANCIA (%) Y PUNTAJE SOBRE LA SELECCIN DE ALTERNATIVA PTIMA:

8.1.1 VALORACION TCNICA:

VARIANTES DEL CONCEPTO

%

importancia (i)

S4

S6

S7

N

criterios de evaluacin

P

P

P

1

CALIDAD

14

Garantiza el sembrado simultneamente de 4 surcos de maz bajo las condiciones agronmicas exigidas

3

cumple satisfactoriamente el requerimiento del sembrado de maz

3


3


2

GEOMETRIA

9

Las dimensiones de la mquina debern ser lo ms reducido, ligero y compacto

2

cumple suficientemente la exigencia

2


2


3

CINEMATICA

10

La mquina describir un movimiento roto traslacional y tambin el movimiento de los componentes de la mquina debe ser sincrnico para no afectar la siembra de la semilla de maz

3

Realiza muy bien el movimiento requerido

1

No satisface la realizacin del movimiento

3

Realiza muy bien el movimiento requerido

4

ENERGIA

9

La mquina utilizar la fuerza del tractor como medio para el desplazamiento de la sembradora de maz.

3

cumple muy bien el requerimiento

2

cumple satisfactoriamente el requerimiento

3


5

MATERIA

9

Las propiedades fsicas del grano de maz no deben ser alteradas tanto al ingreso como a la salida de la mquina.

3


2


3


6

ERGONOMIA

7

La mquina debe ser el cmoda para el operador y con facilidad en la operacionalizacin.

3


1

cumple moderadamente con el requerimiento

3


7

FABRICACION

9

los elementos diseados tienen que ser lo ms fcil posible y que estn a nuestra disposicin

2


1


2


8

MONTAJE

8

La mquina deber de ser de fcil montaje y desmontaje lo cual sea accesible para el operario.

2


2


2


9

MANTENIMIENTO

7

El mantenimiento debe llevarse a cabo con poca frecuencia. Ser sencillo, econmico y de fcil.

2


2


2


10

COSTOS

9

Costos mnimos posibles

2


1


3


11

AUTOMATIZACION

9

El cliente solo ingresara las semillas de maz

3


3


1


puntaje total

100

2.58

1.88

2.49

puntaje unitario

0.645

0.47

0.6225

PT/4

PONDERACION

0=NO SATISFACE, 1= ACEPTABLE, 2=SUFICIENTE, 3=BIEN, 4=IDEAL

VALORACIN ECONMICA:

Para el anlisis de esta parte se tiene en cuenta el factor econmico como el costo del material, costo de la fabricacin de las partes de la mquina, costo de montaje y costos de transporte.

0=no satisface, 1=aceptable, 2=suficiente, 3=bien, 4=perfecto o ideal.

N

FACT. EC.

Importancia %

S4

S6

S7

1

COSTO BAJO DE MATERIAL

27

El material, los accesorios, y componentes deben ser de ser de bajo costo y buena calidad.

3

Los materiales presentan bajo costo y una buena calidad.

2

Los materiales presentan una buena calidad y costos moderados.

3

Los materiales presentan bajo costo y una buena calidad.

2

COSTO BAJO DE FABRICACION

28

La fabricacin de las diferentes partes de la maquina debe tener bajos costos, buenos profesionales (ingeniera - tcnico) en su elaboracin de esas partes.

2

La fabricacin de las distintas partes y elementos de la maquina tienen costos moderados.

1

La fabricacin de las distintas partes y elementos de la maquina tienen costos elevados.

2

La fabricacin de las distintas partes y elementos de la maquina tienen costos moderados.

3

COSTO BAJO DE MONTAJE

15

Es el ensamble definitivo de la maquina por lo cual demanda de profesionales.

2

Nos presenta mucha dificultad solo se realiza ajustes y conexiones.

2


2


4

COSTO BAJO DE TRANSPORTE

30

La mquina debe tener bajos costos de transporte en los diversos terrenos

3

Los costos de transporte son de bajo costo

2

Los costos de transporte son moderados

3

Los costos de transporte son de bajo costo

Puntaje total PT=pix(%)i/100

100 %

2.57

1.72

2.57

Puntaje unitario PU = PT/4

0.6425

0.43

0.6425

IX. EVALUACION DE PROTOTIPOS

COORDENADAS CARTESIANAS DE LOS PROTOPTIPOS

PROTOTIPOS

EJE X

VALOR TCNICO

EJE Y

VALOR ECONMICO

PROTOTIPO 1 (P1)

PU=PT/4= 0.645

PU=PT/4= 0.6425

PROTOTIPO 2 (P2)

PU=PT/4= 0.47

PU=PT/4=0.43

PROTOTIPO 3 (P3)

PU=PT/4=0.6225

PU=PT/4=0.6425

EVALUACION DE PROTOTIPOS

Observando el grafico de avaluacin de prototipos, el prototipo que ms se aproxima a la recta de pendiente 45 el cual se muestra en la grfica es la mejor solucin, tambin encontrndose entre el rango de 0.6 y 0.8. Teniendo en cuenta la lista de exigencias, estructura de funciones y exigencias de diseo es el SOLUCIN N 4.

X.- CALCULOS DE LA SEMBRADORA DE MAZ

10.1 PARMETROSDE DISEO.

El presente captulo est destinado para presentar la informacin tcnica necesaria para disear el chasis ,tolva ,dosificador con disco tipo cangiln ,tubos de descarga, seleccin de arado y seleccin de rueda tapadora, para lo cual se tomar en cuenta los siguientes parmetros.

Como deben plantarse algunas semillas

Tipo de cultivo

Profundidad deben

sembrarse en cm

Distancia entre una

Planta y otra en cm

Distancia

entre un surco y otro en cm

Acelga

2-2'5

30-40

70-90

Achicoria

1-1,5

10- 20

30-60

Apio

3

15-20

55- 120

Berenjena

2-2,5

40-60

80-120

Brcol

1,2cm

50-60

60-100

Calabaza

11

9

8

Cebolla

1,5-2,5

5-10

40-75

Coliflor

1,2

45-60

60- 75

Escarola

0,5

10-35

50-110

Esprrago

2,5

50-90

60-120

Espinaca

2-2,5

7-14

30-45

Guisante

5

7

90-60

Juda

1,5-2

20

60

Lechuga

1,2

10-40

30-45

Maz

2-4

10-15

75-120

Meln

2,5-5

50-100

200- 250

Perejil

3

10-20

30-45

Pepino

2,5-4

40-90

100-200

Pimiento

0.5-1,2

40-45

50-75

Puerro

1,5-2,5

10-15

40-60

Rbano

0,5-1,2

2-5

30-45

Sanda

2,5-5

60-90

200-250

Remolacha

2-2,5

2-20

45-60

Tomate

0,5-1,2

20-70

30-60

Zanahoria

1,2

6-7

45-60

Fuente: Botnica (2009) Distribucin de semillas disponible en URL:

http://www.botanical-online.com/cuandoycomosembrar.htm

10.2 CAPACIDAD DEL EQUIPO

Tomando en cuenta la densidad de las plantas de maz por hectrea ,la capacidad requerida para la sembradora ser de 40kgde semilla por hectreas.

10.3 TIPO DE SUELO ENEL QUESE VA A TRABAJAR

En funcin de su estructura geomorfolgica, la clasificacin del suelo en el valle del Mantaro vara de acuerdo a factores de erosin, permeabilidad, pendiente, textura, pedregrosidad, salinidad, fertilidad, condiciones de humedad, nivel fretico, clima, etc.

10.4 PROFUNDIDAD DE SEMBRADO

Para sembrarse utilizar un arado mecanizado, la profundidad del surco debe ser 2a4cmpara que exista una buena germinacin y que todas las plantas broten al mismo tiempo. Para este diseo se tomar una profundidadde4cm.

10.5 DISTANCIAENTRE SEMILLAS

La distancia de siembra entre semillas recomendada es: entre semillas de

10a15cmyde75a 120cmdeunsurcoaotro.Para nuestro caso usaremos:

Distancia entre semillas: 15 cm

Distancia entre surcos: 80 cm.

10.6 DISEO DE LA TOLVA Y DISCO DOSIFICADOR

El dosificador de semilla tiene una forma y caractersticas bsicas de la funcin desembrada. Consiste en un disco giratorio que es accionado por la traccin de las llantas de tapado y estas accionado por la fuerza de arrastre del tractor, este disco tiene agujeros por donde coge de la parte inferior de la tolva 3 granos de maz, mientras gira lo eleva a la parte superior donde se encuentra un agujero que da inicio al conducto de descarga

La dosis de siembra est relacionada con el ndice de transmisin y el nmero de agujeros en el disco.

Para determinar el nmero de agujeros en el disco podemos hacer una estimacin de acuerdo a la poblacin que se desea obtener, a la distancia entreplantas y surcos utilizada en el cultivo.

A travs de los datos tomados. Sea sume los siguientes valores:

Distancia entre surcos=0,80m. Distancia entreplantas= 0,15m.

Calcularemos la densidad o poblacin de plantas de acuerdo a los valores asumidos para una hectrea de cultivo.

En un terreno agrcola de una hectrea se requieren 84 042 plantas con las distancias requeridas y mencionadas lneas arriba. Dicho en otro caso se requieren 84042 granos de maz

Entonces Cuntos granos de maz hacen un kilogramo?

Se procedi al clculo experimental llegando a la conclusin que

850 granos de maz ------------------------------------ 1 Kilogramo

Entonces para una hectrea se requieren

84042/850 = 98.87 kilogramos

La mquina contara de cuatro arados, por lo tanto tambin contara con cuatro tolvas entonces

Capacidad de cada tolva= 98.87/4

Capacidad de cada tolva =24.72 Kg = 25 Kg

Se sabe la densidad del maz es 647 Kg/m^3

647.1m^3

25..volumen de tolva

Volumen de tolva = 0.038 m^3 = 0.04 m^3

10.6.1 GEOMETRIA DE LA TOLVA.

Separacin de cada arado = 0.8 m

10.6.2 DIMENSIONAMIENTO DE LA TOLVA

El volumen de la tolva= 0.04 m^3

Configuracin bsica de la tolva

Pero esta tolva se aadir pendiente en aquellas caras que contribuyan a la cada de las semillas en el punto ms inferior de la tolva. Por donde pasar los agujeros del disco tipo cangiln que recogern a los granos de maz.

Diseo del disco tipo cangiln

Considerando dimensiones de la cara donde ira el disco

Ntese que la separacin de cada cara de la tolva al disco es de 0.03 m , esto para evitar atascamiento de las semillas de maz, pues esta medida es superior al promedio de un maz.

Dimensionamiento del tamao del agujero

Experimentalmente se tom las medidas de un maz

Tomando como referencia las dimensiones del maz, dando un juego de 0.05 m

Un grano de maz ocupa un volumen aproximado de

Volumen de un grano de maz= 0.023*0.03*0.06

Volumen de un grano de maz= 4.14 (10^-5) m^3

Dimensionamiento de agujero de disco tipo canguilon

Se le da una inclinacin de 20 grados para que el maz permanezca en su lugar y no se caiga mientras el disco gira y lo lleva a la parte superior. Este agujero ser pasante, en la parte superior de la tolva existir un agujero con el cual coincidirn para dejar caer al grano de maz.

Diseo del dosificador

De los requerimientos se pide que la separaciones de maces sea de 0.15m por lo que longitud de arco del disco ser iguala a 0.15 m

L= r ..(a)

Donde

L: longitud de arco en este caso =0.15 m

r: radio del disco

: Angulo en radianes

Asumimos r= dimetro del disco- dimetro del agujero

r = 0.35- 0.03

r = 0.32 m

Reemplazando en a

0.15= 0.32 ()

= 0.48 rad

Aproximadamente 28 grados sexagesimales, buscamos el ngulo cercano que nos d una divisin exacta de 360 . El ngulo ser 30

Ajustando los clculos

0.15= r (/6)

r = 0.2866 m

El bosquejo quedara de la siguiente manera

Calculamos el torque requerido para hacer girar el disco de canguilones cuyo dimetro es de 255 mm con un espesor de 3 mm en acero ASTM A-36 galvanizado. En el diagrama 3.2 y 3.3 observamos las fuerzas que actan sobre este, en donde T es el torque necesario para mover el disco, F1 y F3 son las fuerzas producidas por el coeficiente de friccin acero- acero, la fuerza F2 es producida por la friccin entre acero-caucho.

Figura. 3.2 Diagrama de fuerzas

La fuerza F es la producida por el apriete del perno 3/8 galvanizado entre la base y el disco de canguilones, la cual calculamos a continuacin:

. Ecu. 3.3

Donde:

F= fuerza producida por el apriete del perno [N]

T= Par de apriete [N.m] Anexo A-5

= Coeficiente de friccin en la rosca

D = dimetro del perno

Tabla 2 Coeficiente de friccin en roscas

Fuente: Autodesk Wiki help (s.f.) coeficiente de friccin roscas disponible en URL: http://wikihelp.autodesk.com/Inventor/esp/2013/Help/1309-Autodesk1309/1993-Manual_d1993/1994-Juntas1994/2062-Juntas_d2062/2089-Generado2089/2090-F%C3%B3rmulas2090/2094-Coeficie2094

N = F

El mdulo de la fuerza normal es igual al mdulo de la fuerza producida por el apriete, ya que el apriete es la nica fuerza que est actuando en direccin hacia la superficie donde se localiza el objeto y no hay otros factores que disminuyan la fuerza que el apriete ejerce sobre esa misma superficie.

Figura. 3.3 Diagrama de momentos

Calculamos F1, F2, F3.

=. Ecu. 3.4

Donde:

F = fuerza

N = normal (22.2 N) Ecu. 3.3

s = coeficiente de rozamiento esttico Ver Anexo A-3

F1 = F3 ya que es acero sobre acero

F1 = F3 = 0.54 x 22.2 = 11,9 Newton

F2= 0.9 x 22.2 = 19.98 Newton

Procedemos a calcular el par de fuerza en el disco de canguilones.

M = F x d.. Ecu. 3.5

Donde:

M = momento de una fuerza o par de una fuerza

F = fuerza

d = distancia en metros

=0.. Ecu. 3.6

=11+22+33

= (11.9 0.043)+ (19.98 0.1)+ (11.9 0.114)

=3.86

Se calcula la velocidad angular en la rueda compactadora de la sembradora de maz la cual tiene un dimetro de 0.4 m (ver Anexo B-7) sabiendo que la velocidad mxima de arrastre del tractor 1.11 m/s

. Ecu. 3.7

Donde:

= velocidad angular [rad/s]

V = velocidad [m/s]

R = Radio [m]

=1.11/0.4=2.8 /

Se calcula las rpm de la rueda compactadora

= Ecu. 3.8

Donde:

n = rpm

= velocidad angular

=602.8/2=26.7

Calculamos la velocidad angular en el disco de alveolos teniendo en cuenta que en dos vueltas de la rueda compactadora, el disco de alveolos da una vuelta, por lo tanto la velocidad angular en la rueda se divide para dos obteniendo en el disco del canguilon =1.4 rad/s

=

Donde:


V = velocidad [m/s]

R = Radio [m]

=1.4 0.255=0.36/=13.35

A continuacin calcularemos la potencia que necesita el disco de cangilones para girar en su propio eje.

Como se trata de un movimiento rotativo emplearemos la frmula:

=. Ecu. 3.9

Donde:

P = potencia [Watt]

M = momento de una fuerza [Nm]


P = 3.86 x 1.4

P = 5.41 watt

P = 0.20 hp

Tabla 3.2Resumen de resultados

RUEDA COMPACTADORA

DISCO DE CANGUILONES

RPM

26.7

13.35

V

1.11 m/s

0.36 m/s

2.8 rad/s

1.4 rad/s

10.7 DISEO DE LA TRASMISIN.

El proceso de diseo de una trasmisin por cadena nos puede entregar como resultado mltiples opciones donde vara el paso de la cadena, el nmero de hileras, las dimensiones del mecanismo y algunas variables propias del diseo.

Al optar la trasmisin por cadena obtenemos:

Es compacta y no requiere tensin inicial como en el caso de las correas.

Si est bien diseada es mucho ms duradera que las correas.

Permite trabajar con menores distancias entre centros de poleas, con la consiguiente ventaja econmica.

Ante una rotura de uno o varios eslabones es de fcil arreglo.

Son poco sensibles al medio en que trabajan.

A continuacin disearemos una trasmisin por cadena para dar el movimiento al disco de cangilones encargado de distribuir la semilla, este movimiento tomara de la rueda compactadora la cual es arrastrada por un tractor a disel a velocidad constante mxima de 1.11 m/s.

10.7.1 PARMETROS PARA EL DISEO

Tabla 3.3 Parmetros de diseo

Velocidad de entrada

26.7 rpm

Velocidad de salida

13.35 rpm

Arrastrado por un tractor a disel

Carga ligera

Potencia necesaria

0.2 Hp

Calcularemos la potencia de diseo

Fuente: Mott, R. L. (2006). Diseo de elementos de mquinas (4a ed.). Pg. 289

=. Ecu. 3.10

Donde:

Pd = potencia de diseo

P = potencia

FS = factor de servicio

=0.41.2=0.48

Calcularemos la relacin de trasmisin

=/. Ecu. 3.11

= 26.7/13.35=2

Calculando la tabla correspondiente a la capacidad de potencia (Anexo A-2) para seleccionar el paso de la cadena. Para una sola hilera, la cadena nmero 40, con p = pulgada parece ser la ms adecuada con una Catarina de 19 dientes, la capacidad es de 0.24 hp. A esta velocidad se requiere lubricacin tipo A (manual o por goteo)

Calculamos la cantidad necesaria de dientes en la rueda grande

TABLA DE SELECCION

2=1. Ecu. 3.12

Donde:

N2 = Catarina

N1= pin

i = relacin de trasmisin

2=192=38

Calculamos la velocidad de salida esperada

2=1 (12)=26.7 (1938)=13.35. Ecu. 3.13

Calculamos los dimetros de paso de las catarinas

=sin (180) . Ecu. 3.14

1=0.5 sin (18019)=3

2=0.5 sin (18038)=6

Especificamos la distancia entre centros nominal. Como norma general se admite, salvo que se coloquen tensores o guas para que la catenaria no sea excesiva, que la mxima distancia entre centros de piones es de 80 pasos, siendo aconsejable en el caso de transmisiones muy largas montar varios rboles en serie. Se usara un intervalo recomendado 60 pasos

Calculamos la longitud necesaria en pasos

. Ecu. 3.15

Especificamos un nmero par de pasos y calculamos la distancia terica entre centros. Se usara 148 pasos, un nmero par.

. Ecu. 3.16

C= 60 pasos= (60) (0.5)= 30 pulgadas

Calculamos el ngulo de contacto de la cadena en cada Catarina. Se debe tener en cuenta que el ngulo mnimo debe ser de 120 grados.

Para la Catarina pequea

1=1802[(21) 2]. Ecu. 3.17

1=1802[(63) 2 (29.84)]

1=174 >120

Para la Catarina grande

2=180+2[(21) 2]. Ecu. 3.17

2=180+2[(63) 2 (29.84)]

2=185 >120

Tabla 3.5 Resumen de diseo

Paso

Cadena nmero 40, 0.5 pulgada de paso

Longitud

148 pasos = 148(05)= 74 pulgada

Distancia entre centros

C= 29.84 pulgadas

Catarinas

Hilera simple, nmero 40, pulgada

Pequea

19 dientes, D=3 pulgadas

Grande

38 dientes, D 6 pulgadas

10.8 Diseo del eje para la rueda

DATOS:

POTENCIAS

PA= 0.24 hp

PC= 0.24hp

neje = 26.4rpm

Dimetros

DA= 3pulg

DC = 15.75pulg

SOLUCIN: PARA DETERMINAR LOS DIMETROS DEL EJE.

Hallando los torques

TA= 566.29lb-pulg

TC= 566.29lb-pulg

Diagrama de fuerzas

Hallando la fuerzas en la polea.

Considerando la siguiente tabla.

Coeficientes de rozamiento por deslizamiento para diferentes materiales:

Superficies en contacto

f

Goma (neumtico) sobre terreno firme

0,4-0,6

Correa de cuero (seca) sobre metal

0,56

Madera sobre metal

0,3-0,5

Madera sobre madera

0,2-0,5

Corcho sobre metal

0,25

Metal sobre metal

0,15-0,2

Acero sobre acero

0,18

Tefln sobre tefln

0,04

Acero sobre hielo (patines)

0,03

Hielo sobre hielo

0,028

Articulaciones sinoviales en humanos

0,003

T 2= 496.55 lb

T 1= 874.07lb

hallando FA

=1370.62 lb

== 969.17 lb

== 969,17 lb

Hallando las fuerzas en el engrane recto en C.

F tC= 71.91lb

Hallando las reacciones en A Y E.

DIAGRAMA X, Y DE LAS CORTANTES

Dy = 111.68 lb

By = 1080.85 lb

Z DE LAS CORTANTES

Dz = 147.64 lb

Bz = 1044.9 lb

Diagramas

De la cortante y momentos en los ejes X e Y

De la cortante y momentos en los ejes X e Z

Hallando los momentos resultantes en los puntos B, C y D

MA = 0

MB = = 808.65lb-pulg

MC =473.71lb-pulg

MD = 0

Seleccin del material segn el AISI/SAE segn tablas

PROPIEDADES MECNICASAISI/SAE: 1020: acero

MPaKPSI

MPaKPSI

Calculo del lmite de resistencia a la fatiga , segn el captulo 6.6 de Norton.

KPSI

(ECUACIN 6.6 Norton)

(Debido a que la carga es a flexin y torsinespecificada en la fig.6.15de Norton)

(, De la ecuacin 6.7f de norton)

(Depende del dimetro del eje, asumo D=1pulg, entonces el 6.7b de Norton nos especifica)

(Para una confiabilidad del 99,999 % debido a que no tenemos experiencia, de la tabla 6.4 de Norton)

=0,78 De la tabla 6.26, para 68 psi y elemento maquinado.

NOTA: para todos los casos como AISI, 1020, 1030, 1040, 1040, se tendrn los mismos valores de: , excepto , los cuales dependen de respectivamente, as como el maquinado.

Remplazando todo en la ecuacin:

KPSI

Calculo de los dimetros

(Considerando un factor de seguridad para el diseo N=3)

(Ecuacin 9.6b Norton),

Kt factor d concentracin de esfuerzos

Se obtienen las siguientes tablas en Excel, para luegopoder comparar los valores entre cuatro tipos de aceros.

Primera iteracin.

dato de tabla

DIMETROS SUPUESTOS EN LOS PUNTOS

material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

1

1

1

1

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

1

1

1

1

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

1

1

1

1

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

1

1

1

1

Ctamao, EN LOS PUNTOS

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1030

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1040

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1045

0,87

0,87

0,87

0,87

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

8,83

8,83

8,83

8,83

AISI7SAE 1030

9,62

9,62

9,62

9,62

AISI7SAE 1040

10,89

10,89

10,89

10,89

AISI7SAE 1045

11,37

11,37

11,37

11,37

DIMETROS CALCULADOS EN LOS PUNTOS

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,69

1,67

1,66

1,74

AISI7SAE 1030

0,72

1,62

1,61

1,71

AISI7SAE 1040

0,71

1,55

1,55

1,64

AISI7SAE 1045

0,63

1,53

1,52

1,60

Segunda iteracin:

dato de tabla

DIAMETROS SUPUESTOS EN LOS PUNTOS

material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

0,69

1,67

1,66

1,74

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

0,72

1,62

1,61

1,71

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

0,71

1,55

1,55

1,64

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

0,63

1,53

1,52

1,6


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,84

0,91

0,91

0,92

AISI7SAE 1030

0,84

0,91

0,91

0,92

AISI7SAE 1040

0,84

0,91

0,91

0,91

AISI7SAE 1045

0,83

0,91

0,91

0,91

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

8,52

9,29

9,28

9,32

AISI7SAE 1030

9,32

10,08

10,08

10,13

AISI7SAE 1040

10,53

11,36

11,36

11,43

AISI7SAE 1045

10,88

11,85

11,85

11,90

DIAMETROS CALCULADOS EN LOS PUNTOS

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,69

1,64

1,63

1,71

AISI7SAE 1030

0,72

1,59

1,59

1,68

AISI7SAE 1040

0,71

1,53

1,53

1,62

AISI7SAE 1045

0,63

1,51

1,50

1,58

Tercera iteracin.

dato de tabla


material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

0,69

1,64

1,63

1,71

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

0,72

1,59

1,59

1,68

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

0,71

1,53

1,53

1,62

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

0,63

1,51

1,5

1,58


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,84

0,91

0,91

0,92

AISI7SAE 1030

0,84

0,91

0,91

0,91

AISI7SAE 1040

0,84

0,91

0,91

0,91

AISI7SAE 1045

0,83

0,90

0,90

0,91

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

8,52

9,27

9,26

9,31

AISI7SAE 1030

9,32

10,06

10,06

10,12

AISI7SAE 1040

10,53

11,35

11,35

11,41

AISI7SAE 1045

10,88

11,84

11,83

11,89


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,69

1,64

1,63

1,72

AISI7SAE 1030

0,72

1,60

1,59

1,68

AISI7SAE 1040

0,71

1,53

1,53

1,62

AISI7SAE 1045

0,63

1,51

1,50

1,58

Observaciones:

En esta ltima iteracin notamos que satisface los parmetros dados a la ecuacin para el clculo de los dimetros.

3.7 Diseo del eje para los cangilones

DATOS:

POTENCIAS

PA= 0.24 hp

PD= 0.24 hp

neje = 13.35rpm

Dimetros

DA= 6pulg

DC = 7.87pulg

SOLUCIN: PARA DETERMINAR LOS DIMETROS DEL EJE.

Hallando los torques

TA= 1132.58 lb-pulg

TC= 1132.58 -pulg)

: Diagrama de fuerzas

Hallando la fuerzas en la catalina.

Considerando la siguiente tabla.

Coeficientes de rozamiento por deslizamiento para diferentes materiales:

Superficies en contacto

f

Goma (neumtico) sobre terreno firme

0,4-0,6

Correa de cuero (seca) sobre metal

0,56

Madera sobre metal

0,3-0,5

Madera sobre madera

0,2-0,5

Corcho sobre metal

0,25

Metal sobre metal

0,15-0,2

Acero sobre acero

0,18

Tefln sobre tefln

0,04

Acero sobre hielo (patines)

0,03

Hielo sobre hielo

0,028

Articulaciones sinoviales en humanos

0,003

T 2 = 496.55lb

T 1= 874.08lb

hallando FA

=1370.63 lb

== 969.18 lb

== 969,18 lb

hallando las fuerzas en el engrane recto en D.

F tD= 287.82lb

Hallando las reacciones en A Y E

DIAGRAMA X, Y DE LAS CORTANTES

Dy = 663.74 lb

By = 1632.92 lb

DIAGRAMA X, Z DE LAS CORTANTES

Cz = -69.07lb

Bz = 388.93 lb

Diagramas

De la cortante y momentos en los ejes X e Y

De la cortante y momentos en los ejes X e Z

Paso 10: Hallando los momentos resultantes en los puntos B, C y D

MA = 0

MB = = 1534.72lb-pulg

MC =2337.11lb-pulg

MD = 0

Seleccin del material segn el AISI/SAE segn tablas

PROPIEDADES MECNICASAISI/SAE: 1020: acero

MPaKPSI

MPaKPSI

Calculo del lmite de resistencia a la fatiga , segn el captulo 6.6 de Norton.

KPSI

(15)(ECUACIN 6.6 Norton)

(Debido a que la carga es a flexin y torsin especificada en la fig. 6.15 de Norton)

(, De la ecuacin 6.7f de norton)

(Depende del dimetro del eje, asumo D=1pulg, entonces el 6.7b de Norton nos especifica)

(Para una confiabilidad del 99,999 % debido a que no tenemos experiencia, de la tabla 6.4 de Norton)

=0,78 De la tabla 6.26, para 68 psi y elemento maquinado.

NOTA: para todos los casos como AISI, 1020, 1030, 1040, 1040, se tendrn los mismos valores de: , excepto , los cuales dependen de respectivamente, as como el maquinado.

Remplazando todo en la ecuacin:

KPSI

Calculo de los dimetros

(Considerando un factor de seguridad para el diseo N=3)

(Ecuacin 9.6b Norton),

Kt factor d concentracin de esfuerzos

Se obtienen las siguientes tablas en Excel, para luego poder comparar los valores entre cuatro tipos de aceros.

Primera iteracin.

Primera iteracin.

dato de tabla

DIMETROS SUPUESTOS EN LOS PUNTOS

material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

1

1

1

1

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

1

1

1

1

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

1

1

1

1

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

1

1

1

1


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1030

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1040

0,87

0,87

0,87

0,87

AISI7SAE 1045

0,87

0,87

0,87

0,87

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

8,83

8,83

8,83

8,83

AISI7SAE 1030

9,62

9,62

9,62

9,62

AISI7SAE 1040

10,89

10,89

10,89

10,89

AISI7SAE 1045

11,37

11,37

11,37

11,37

DIMETROS CALCULADOS EN LOS PUNTOS

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

1,66

1,74

1,66

0,87

AISI7SAE 1030

1,61

1,71

1,61

0,91

AISI7SAE 1040

1,55

1,64

1,55

0,89

AISI7SAE 1045

1,52

1,60

1,52

0,79

Segunda iteracin:

dato de tabla


material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

1,66

1,74

1,66

0,87

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

1,61

1,71

1,61

0,91

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

1,55

1,64

1,55

0,89

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

1,52

1,6

1,52

0,79


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,91

0,92

0,91

0,86

AISI7SAE 1030

0,91

0,92

0,91

0,86

AISI7SAE 1040

0,91

0,91

0,91

0,86

AISI7SAE 1045

0,91

0,91

0,91

0,85

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

9,28

9,32

9,28

8,72

AISI7SAE 1030

10,08

10,13

10,08

9,53

AISI7SAE 1040

11,36

11,43

11,36

10,77

AISI7SAE 1045

11,85

11,90

11,85

11,12


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

1,63

1,71

1,63

0,87

AISI7SAE 1030

1,59

1,68

1,59

0,91

AISI7SAE 1040

1,53

1,62

1,53

0,89

AISI7SAE 1045

1,50

1,58

1,50

0,79

Tercera iteracin.

dato de tabla


material

Sut

Sy

Se'

Cc,t,c

Csuperficie

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

68

57

34

0,3785

0,79

1,63

1,71

1,63

0,87

AISI7SAE 1030

75

50

37,5

0,3785

0,78

1,59

1,68

1,59

0,91

AISI7SAE 1040

86

54

43

0,3785

0,77

1,53

1,62

1,53

0,89

AISI7SAE 1045

91

77

45,5

0,3785

0,76

1,5

1,58

1,5

0,79


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

0,91

0,92

0,91

0,86

AISI7SAE 1030

0,91

0,91

0,91

0,86

AISI7SAE 1040

0,91

0,91

0,91

0,86

AISI7SAE 1045

0,90

0,91

0,90

0,85

"Se" en los puntos

material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

9,26

9,31

9,26

8,72

AISI7SAE 1030

10,06

10,12

10,06

9,53

AISI7SAE 1040

11,35

11,41

11,35

10,77

AISI7SAE 1045

11,83

11,89

11,83

11,12


material

A

B

C

D

AISI7SAE 1020

1,63

1,72

1,63

0,87

AISI7SAE 1030

1,59

1,68

1,59

0,91

AISI7SAE 1040

1,53

1,62

1,53

0,89

AISI7SAE 1045

1,50

1,58

1,50

0,79

10.9 CALCULO DEL SISTEMA DE ARRASTRE

Los elementos de corte son los encargados de dar inicio a la franja de siembra.

Atreves de las caractersticas geogrficas de la provincia de Cotopaxi seleccionamos un cuchilla de forma circular lisa con 432 mm de dimetro y un espesor de 5 mm ya que los discos lisos penetran ms en el suelo, siendo utilizados en condiciones de suelos duros.

Figura. 10.2 Sistema de arrastre

Para seleccionar la cuchilla de corte calcularemos a las fuerzas que va estar sometido en el momento que la sembradora trabaja.

La energa consumida al cortar depende de la resistencia especfica del suelo.

Tabla 3.9 Caractersticas tcnicas desuelo

Arcilla limoso

= 7 + 0.049 v2 (N/cm2)

Franco arcilloso

= 6 + 0.053 v2 (N/cm2)

Franco arcilloso limoso

= 4.8 + 0.024 v2 (N/cm2)

Franco

= 3 + 0.020 v2 (N/cm2)

Limo arenoso

= 3 + 0.032 v2 (N/cm2)

Franco - arenoso

= 2.8 + 0.013 v2 (N/cm2)

Arenoso

= 2 + 0.013 v2 (N/cm2)

Fuente: J. Ortiz-Caavate (2003) Mquinas agrcolas (6a ed.). pg. 67

La velocidad v esta expresada en km/h.

Calculamos la fuerza de corte

=... Ecu. 3.22

En una cuchilla lisa la seccin de trabajo es igual a

=... Ecu. 3.23

Donde:

n = nmero de cuchillas

a = ancho de cuchilla

p = profundidad de trabajo

=10.53=1.52

Sustituimos S = 1.5 cm2

La velocidad mxima de arrastre del tractor es 1.11 m/s = 4 Km/h, tomamos el valor de arcilla limosa que es el ms alto.

=7.81.5=11.7

Las especificaciones de la cuchilla de corte se encuentran en el Anexo B-6

Calculamos la resistencia del suelo a la cuchilla

=+... Ecu. 3.24

Donde:

F = fuerza de corte, para cortar la tierra

fr = fuerza de friccin, entre acero y tierra

=11.7+

=11.7+ (0.71506.8)

=1066.46 []

10.10 DISEO DEL ARADO

Este elemento es el encargado de abrir un surco en el cual ser depositada la semilla.

Se recomienda surcos en V para que las semillas caigan al fondo estrecho y no se puedan desplazar a la derecha o izquierda, variando la estructura de las plantas nacidas.

Se empleara dos cuchillas idnticas a la cuchilla de corte de manera que uno de las cuchillas esta equidistante y paralelo a la primera cuchilla para obtener el surco en forma de V. Las cuchillas lisas por sus caractersticas son los ms opcionales ya que sufren menos atascos, se adaptan de mejor manera a residuos, condiciones hmedas e impiden acumulacin de fango.

Considerando las caractersticas del suelo las cuchillas sern de 432 mm de dimetro con un espesor de 5 mm y una plenitud mxima de 1.6 mm. Anexo B 6

Se calcular la fuerza que va estar sometido en el momento que la sembradora trabaja por medio de las Ecu. 3.22 y 3.23

Datos:

n = 2

a = 5 cm

p = 2 cm

= 7.8 N/cm2

=252=20 2

Se calcular la fuerza de corte

=7.820=156

Se calcular la resistencia del suelo al paso del abre surcos.

=+... Ecu. 3.21

=156+ (0.71506.8)

=1210.76 []

10.11 SELECCIN DE LA RUEDA TAPADORA DE SURCOS

La rueda compactadora posterior es el mecanismo encargado de cumplir dos funciones la primera es la de compactar la semilla-suelo, la segunda es la de trasmitir movimiento hacia el disco de alveolos.

Para seleccionar la rueda que compactara el suelo tomamos en cuenta el peso de toda la sembradora de maz incluido el peso de la semilla (133.6kg)

Tabla 3.10 Ruedas de recambio

Fuente: M.I.S.A. (s.f.) neumticos de recambio disponibles en URL: http://www.corporacionmisa.com

En este caso se ha seleccionado 4.00-8 donde tenemos un dimetro de 400 mm y soporta una carga de 175 kg que es superior a la de la sembradora.

10.11.1 FUERZA REQUERIDA PARA ARRASTRAR LA SEMBRADORA

Calcularemos la fuerza que necesita el tractor para arrastrar la sembradora de maz.

=0 +

=0

=

=153.6[]9.81[/2]

=1506.8 []

Rs = 1210.76 [N] fuerza que se opone al paso del abre surco

Rc = 1066.46 [N] fuerza que se opone al paso de la cuchilla de corte

=0 +.Ecu.3.26

=0

=1066.46 []+1210.76 []+0.61506.8 []

=3181.3 []

Se calcular la potencia de arrastre

=..Ecu.3.26

Donde:

P = potencia

V = velocidad

F = fuerza

=3181.3[]1.11[/]

=3531.24

=5

10.12 DISEO DEL CHASIS

La base del abre surco es la encargada de alojar a los dos discos lisos y unir estos al bastidor.

Figura. 3.15 Modelado de la base del abre surco

10.12.1 PARMETROS DE DISEO

Las bases que alojaran el abre surco deben cumplir el siguiente parmetro como es el de Rigidez ya que deber soportar una carga de 1210.76 N. Ec 3.25

Esta base ser construida en dos placas de acero ASTM A-36 con un espesor de 9 mm Anexo C-16 y C-17

Figura. 3.16 Diagrama de fuerzas

En la figura se observa las fuerzas que actan en la base del abre surcos calcularemos F la fuerza que se produce en la parte superior al aplicar la fuerza Fs= 1210.76 N

=0 +Ecu. 3.28

=

=1210.76249.64/175

=1727.2

En la figura 3.17 apreciamos la distribucin de cargas en la base del abre surco por medio del software Autodesk Inventor 2013

Figura. 3.17 Distribucin de cargas

En las figuras 3.18 y 3.19 se observa el esfuerzo de Von Mises y el factor de seguridad ejecutados

Figura. 3.18 Tensin de Von Mises en la base abre surco

La figura 3.18. Muestra los resultados obtenidos, donde se puede apreciar que la mayor tensin est en los agujeros de soporte para el amortiguador, siendo el mayor esfuerzo de Von Mises que soporta 77.76 Mpa siendo inferior al lmite de la resistencia a la traccin de 248,225 Mpa.

Figura. 3.19 Factor de Seguridad de la base abre surco.

El factor de seguridad se puede apreciar en la figura 3.19, y el valor mnimo es de 3,03 que es aceptable para las condiciones en este diseo.

10.13 DISEO DE LA BASE DE LA RUEDA TAPADORA

La base de la rueda compactadora es la encargada de alojar a la rueda, dar la profundidad de corte y brindar un punto de apoyo al chasis.

Figura. 3.24 Modelado de la base de la rueda

Este elemento est construido en dos placas de acero ASTM A-36 con espesor de 9 mm de soportar una carga de 133,6 Kg que es el peso total de la sembradora. Anexo C-15.

En las figuras 3.25 y 3.26 se observa el esfuerzo de Von Mises y el factor de seguridad ejecutados

Figura. 3.25 Tensin de Von Mises en la base de la rueda

Se observa en la figura 3.25 los resultados obtenidos, donde se puede apreciar el mayor esfuerzo de Von Mises que soporta 120.2 MPa siendo inferior al lmite de fluencia del acero ASTM A - 36

Figura. 3.26 Factor de Seguridad en la base de la rueda

El factor de seguridad se puede apreciar en la figura 3.26, el valor mnimo es de 2.06 que es aceptable para este diseo.

10.14. DISEO DEL CHASIS

El bastidor, es el armazn que sirve para fijar y relacionar entre s los distintos rganos y grupos mecnicos de la sembradora maz (Cuchilla de corte, Abre surcos, tolva, Dosificador, etc.). Adems, el bastidor debe asegurar que la posicin relativa de unos rganos respecto a otros permanezca fija o vare dentro de posiciones preestablecidas para su correcto funcionamiento. Anexo C-2, C-3, C-11

Figura. 10.14 Modelado del Chasis

PARMETROS DE DISEO

De lo anteriormente expuesto se deducen los principales parmetros que debe cumplir el bastidor:

a) Rigidez

Es decir, ha de poder soportar los esfuerzos que se producen debido a las caractersticas de marcha del tractor (irregularidades del terreno, aceleraciones y frenados bruscos, peso de sus componentes, etc.), sin deformarse.

b) Resistencia a la Fatiga

Fenmeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinmicas cclicas se produce ms fcilmente que con cargas estticas. Lo constituyen solicitaciones dinmicas y violentas, repetidas y alternativas, que casi siempre tienen el carcter de impacto, con una secuela de vibraciones que producen el endurecimiento del material, reduciendo su resistencia.

En las figuras 3.27 y 3.28 se observa el esfuerzo de Von Mises y el factor de seguridad ejecutados en el software Autodesk Inventor 2013, y se aplican las fuerzas anteriormente calculadas

F1= 3181.3 N (Ec. 3.26) fuerza necesaria para arrastrar la sembradora (horizontal)

F2= 153.6 Kgf peso de todos los elementos que va a soportar el chasis incluido la semilla (vertical)

F3= 1727.2 N. (Ec. 3.28) Fuerza de las reacciones de los amortiguadores (horizontal)

Figura. 3.28 Disposicin de las fuerzas

En las figuras 3.29 y 3.30 se observa el esfuerzo de Von Mises y el factor de seguridad ejecutados.

Figura. 3.29 Tensin de Von Mises en el chasis

En la figura 3.29 se muestra la tensin de Von Mises mximo de 54.69 MPa en el chasi

proyecto para entregar sembradora de maiz

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