SEP DGETI SEIT CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

EN MECATRONICA

CNAD CNAD - CENIDET

TRABAJO RECEPCIONAL MODULO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

(MA11 Prototipo Mecatrónico

QUE PRESENTAN

Para obtener el reconocimiento de Especialista en Ingenieria Mecatrónica.

SUBESPECIALIDAD CONTROL SUBESPECIALIDAD MAQUiNAS Ing. Carlos Aypaneda Torres Ing. Margarito Ramos Hernández Ing. Melitón Vazquez Cortés Ing. OnéSimO Soriano Morales

Ing. Pascua1 Guzmán Canela

ASESORES Control: Ing. Jose Pérez Cruz Máquinas: Ing. Rodolfo Gonzáiez Manzano

CENTRO DE INFORMAC~ON Julio del 2003

c ~ p CENIDET I

C.C.

DIRECCION GENERAL DE EDUCACIÓN TECNOLOGICA INDUSTRIAL

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

AUTOKIZAC16N DE IMPKES16N DEL TRABAJO w c E r c i o x w

México, D.F., a 17 de noviembre de 2004

CARLOS AVELLANEDA TORRES MELITÓN VÁZQVEZ CORTÉS MARGARITO RAMOS HERNÁNDEZ ONÉSIMO SORIANO MORALES PASCUAL GUZMÁN CANELA P R E S E N T E S

Una vez que ha sido revisado el informe académico elaborado como Trabajo Recepcional del Proyecto MecatróNw titulado “MÓDULO DE AUTOMATIZACION MDUSTRIAL”, por los Directores de Proyecto y Revisores de las dos áreas y al no encontrar mores en los aspectos técniws, en la esimchm de los contenidos y en la redacción de cada uno de los apartados que lo integran, se ha determinado que el documento cumple con los aspectos necesarios para que se imprima de forma definitiva.

A T E N T A M E N T E

íNDlCE TEMÁTICO

INTRODUCCIÓN 1

CAPíTULO I. 'INTRODUCCIÓN A LA MECATRÓNICA 1.1 Antecedentes 1.2 Definiciones 1.3 Disciplinas que integran la Mecatrónica 1.4 Elementos de un Sistema Mecatrdnico 1.5 Sistema humano-Sistema Mecatrónk

CAPíTULO 2. DESCRIPCIÓN Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

Descripción de los Módulos del Sistema 2.1 2.2 Operacibn del MA1

2.2.1 Operación en modo Manual 2.2.2 Operación en modo PLC 2.2.3 Operación en modo PC

CAPíTULO 3. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

3.1 3.2 Control Manual 3.3 Control por PLC 3.4 Control por PC 3.5 Control de Errores 3.6 lnteriaz de Potencia

Diagrama a bloques del Sistema de Control

CAPíTULO 4. DISEÑO DEL SISTEMA MECÁNICO

4.1 Cálculos de los elementos de mecanismos 4.1.1 4.1.2 4.1.3 Selección del husillo 4.1.4 4.1.5

4.1.6

Cálculos involucrados en la pinza sujetadora Cálculos efectuados en el brazo manipulador

Cálculo del motor de la mesa giratoria Cálculo de la carga que soporta la viga del plato de la mesa giratoria Cálculo de la longitud de la banda

7 10 10 11 15

20 22 24 26 28 29

33 33 38 40 46 49

54

4.1.7

4.1.8

Análisis de las fuerzas en la operación del Taladro Cálculo de la fuerza real de cilindros Neumáticos

Descripción de los procesos de fabricación de los elementos mecánicos Descripción y dibujos de los elementos mecánicos

4.2

4.3

CONCLUSIONES

BlBLlOGRAFIA

APÉNDICE.

Diagramas esquemáticos de control

Dibujos mecánicos

Hojas de datos técnicos

55

58

63

69

70

72

A

B

C

Sin duda, las instituciones educativas que se preocupan por ensefiar y aplicar las nuevas tecnologias, son una buena opción, para la población estudiantil que busca lo nuevo y que lo que aprenda, tenga una aplicación práctica en la industria, cuando egrese y se incorpore a la vida productiva.

En los últimos afios se ha incorporado en nuestro país, uha nueva disciplina llamada Mecatrónica, la que reúne los conocimientos de varias áreas tales corno Mecánica, Eléctrica, Electrónica y Computación.

La Dirección General de Educación Tecnológica Industrial(DGETI) mediante el Centro Nacional de Actualización Docente(CNAD) capacita a docentes en ésta disciplina, con la finalidad de llevar a las escuelas tecnológicas de nivel medio superior, los conocimientos y avances del desarrollo tecnológico que demanda la industria, que tiende cada dia a automatizarse, sustituyendo sus sistemas tradicionales de control electromagnético, por sistemas automatizados de estado sólido.

EL MÓDULO DE AUTOMATIZAC16N INDUSTRIAL (MAI), se construye con el obJetivo de integrar los conocimientos del área Mecatrónica para simular procesos automatizados de control secuencia1 y facilitar así el proceso de ensefianza-aprendizaje.

El MA1 cuenta con el equipo y elementos que definen a un sistema Mecatrónico. De acuerdo con Takashi Kumagai, un sistema Mecatrónico debe de contar con 4 elementos básicos como son: Mecanismos, Actuadores, Controladores y Sensores'; por IO que se puede afirmar que este prototipo didáctico representa a un sistema Mecatrónico.

Este trabajo se dividió en cuatro capítulos:

El capítulo uno es una breve introducción a la mecatrónica, el capitulo dos hace una descripción del MA1 y de las formas en que puede operar, el capitulo tres describe la operación del sistema de control y por último. en el capitulo cuatro se muestra el proceso de diseno de las partes mecánicas.

CAPíTULO 1

INTRODUCCIÓN A LA MECATRÓNICA

1.1 ANTECEDENTES

El término '"Mecatrónica" fue creado en Japón, es la combinación de las dos primeras sílabas de MECAnica y las últimas tres de elecTR6NICA, fundiendo en este término dos ingenierías importantes.

Desde nuestros inicios. los sistemas mecánicos se establecieron en todos los aspectos de nuestra sociedad. Los mecanismos como la palanca, la rueda, la polea. los engranes, etc., han sido la base de las herramientas actuales; mientras tanto, la tecnoiogia electrónica pertenece al siglo veinte, ya que todos los elementos que la constituyen fueron creados en los últimos 85 años.

En el pasado no existía ningún plan para la integración de la mecánica y la electrónica; sin embargo y debido a los avances que ha tenido la electrónica, en cuanto a la capacidad para simplificar físicamente las configuraciones mecánicas, ha traído como resultado la creación de instituciones de investigación. con objeto de desarrollar métodos que lleven a la integración de la mecánica y la electrónica.

Con el término 'Mecatrónica" se reconoce una tendencia multidisciplinaria dentro del diseño, que se inicio hace varios años y su uso se ha acelerado a partir de la década de los ochenta. Sin embargo, el incremento de actividades dentro de la ingeniería a principios del siglo veinte, solo involucró elementos mecánicos. ya que la tecnología de la ingeniería eléctrica y electrónica se encontraban en sus etapas iniciales. Fue hasta los anos cuarenta cuando el escenario de la ingenieria mecánica. fue compartido con la ingenieria eléctrica. electrónica y posteriormente con la computación.

1.2 DEFINICIONES

A pesar de que el termino "Mecatrónica" ya tiene algunos años de haberse inventado, no existe aún una definición general y única, pero debido a que un gran número de investigadores e instituciones de ingenieria, han puesto su atención en el área, se han encontrado las siguientes propuestas con las que coincidimos:

Hurst y James en 1990 proponen: 'Mecatrónica es una actitud o filosofía ,que establece un enfoque

multidisciplinario a la solución de problemas. Es por su naturaleza una actividad de grupo que involucra ingenieros mecánicos, electrónicos y de computación con el personal de otros departamentos dentro de la empresa. Ésto pretende producir sistemas óptimos para diferentes clases de problemas. Mecatrónica no se considera una ciencia pero sí una tecnología."

Preston, Vitols y Murphy también en 1990 dijeron: 'Mecatrónica es una estrategia que combina ingeniería, mecánica,

electrónica y de soitware que se aplica al desarrollo y manufactura de productos para generar una solución óptima de diseno."

Asociación Mexicana de Mecatrónica AC propone: 'Mecatrónica es una disciplina que combina diversas actividades

interdisciplinanas del conocimiento. entre las que destacan ingenieria mecánica, ingenieria electrónica y los sistemas computacionales

El CENIDET considera que: "Mecatrónica es una disciplina integradora que utiliza las tecnologias de la

mecánica. electrónica y tecnologia de información para proveemos de productos, procesos y sistemas mejorados."

"La mecatrónica es el estudio multidisciplinario que se propone el control de los sistemas fisicos, a traves de la inteligencia computacional"

1.3 DISCIPLINAS QUE INTEGRAN LA MECATR6NICA

Desde la creación del término Mecatrónica se dijo que era la integración de la Mecánica y la Electrónica, pero si no se le agrega la Electricidad y la Computación. esta nueva tecnología estaría incompleta.

El siguiente diagrama de Venn nos indica las áreas que componen la mecatrónica:

Figura 1.1 Areas que integran la mecatrónica

Segun el diagrama, en la actualidad se considera que son cuatro las ingenierías que componen la Mecatrónica: Sistemas mecánicos. sistemas eléctricos. sistemas electrónicos y sistemas computacionales; como resultado de la integración de estas cuatro ingenierías nacen nuevas ingenierías y tecnologías con el fin de propiciar la optlmización de un producto o proceso industrial.

1.4 ELEMENTOS DE UN SISTEMA MECATRÓNICO

Para que un sistema se pueda considerar Mecatrónico es necesario que cuente con los cinco elementos que a continuación se indican

(1> mQ CONTROLADOR

Fig. l .2 Elementos de un Sistema Mecatrónico

Sensor.. Es el elemento encargado de detectar las variables físicas del medio ambiente.

Intetfaz- Se encarga de transmitir la información captada por los censores, para que pueda ser registrada por el controlador. También adecua la información que es enviada desde el controlador al actuador. o en su defecto a un circuito de potencia.

Controlador.- Elemento encargado de tomar las decisiones de acuerdo a la lógica proporcionada por un programa; es decir, es el elemento que da inteligencia al sistema.

Actuador.- Elemento que se encarga de ejecutar la instrucción proveniente del controlador, lo cual se traduce en alguna acción. por ejemplo, el movimiento de un motor eléctrico, el accionamiento de una electro válvula, etc.

Mecanismo: Es un conjunto de elementos mecánicos que realiza una tarea especifica a partir del movimiento que le proporciona un actuador.

1.5 SISTEMA HUMANO-SISTEMA MECATRÓNICO

El diseíio de muchos inventos que el hombre ha realizado, han surgido de la exploración del universo y es así como surgen diversos artefactos diseriados #para sustituirlo en las tareas rutinarias, pesadas y peligrosas en las que se ve involucrado.

Un sistema Mecatrónico, de igual manera toma como referencia al cuerpo humano. Para efecto de comparación. dividimos al sistema humano en cinco elementos: sentidos, cerebro, nervios, esqueleto, extremidades.

CONlROLAWR

NERWOS MECANiSMOS ACTUADOR ESQUELETO EXTREMIDADES

Figura 1.3 Analogía entre Sistema Humano y Sistema Mecatrónico

En la figura 1.3, se puede apreciar la analogía que tiene 81 sistema humano con el sistema Mecatrónico, buscando imitarlo en lo mas posible; así, los sentidos son reemplazados por los sensores, el esqueleto por los mecanismos, el cerebro por el controlador, el sistema nervioso por la interiaz y las extremidades por los actuadores.

CAPíTULO 2

DESCRIPCIÓN Y OPERACIÓN DEL MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

2.1 DESCRIPCIÓN DE LOS M6DULOS DEL SISTEMA

El Módulo de Automatización Industrial (MAI) está integrado por un gabinete de lámina negra compuesto por dos partes una base que soporta todo el sistema y otra en la que están ensamblados los diversos componentes de control A continuacdn se describe brevemente cada uno de los módulos del sistema

taladrado

Alimentador manipulador

7 Banda transportadora J

Figura 2.1 Módulos del MA1

1. Almacenes. Se cuenta con dos almacenes los cuales están constituidos por una 'base, una torre y tres estantes o niveles de almacenamiento en donde se W l W n las piezas. En este lugar se montan foto micro Sensores EE-SB5M de 'la marca Omron, los que detectan la presencia de piezas.

. . Figura 2.2 Almacén

2. Brazo. El movimiento vertical de ascenso y descenso es realizado por un motor eléctrico de 24 VCD marca Pitman mod. GN9236C534-R2. Para posicionar el brazo en los niveles bajo, medio y alto se dispone de tres sensores de limite marca OMRON modelo SS-5GL2. dos más de éstos mismos se colocan en la parte inferior y superior para detectar la sobre carrera del brazo. El movimiento de giro a derecha e izquierda se efectúa por un motor de 12 VCO Colman Motors CIMC-42700. El posicionamiento en el giro se m t r o l a con 7 sensores de limite OMRON SS-5GL2. El brazo es un cilindro neUm&o de doble efecto SMC CD85 KN25 el cual cuenta con dos sensores magnéticos SMC modelo D-A73 para detectar cuando el brazo está extendido o retraído. La garra neumática marca FESTO mod. HGP-10-6. es la que sostiene la pieza que se traslada para seguir la secuencia del proceso.

Figura 2.3 Brazo

3 Alimentador Es un cilindro neumático doble efecto SMC CD85KN25-50-6. que sirve para llevar la pieza de trabajo a la banda transportadora, dos sensores magnéticos SMC DA73 sirven para detectar la posición del alimentador al frente/atrás

Figura 2.4 Alimentador

4. Banda transportadora. Traslada los cubos de 25.4 mm por lado, simulando a la materia que será sometida al proceso. Esta banda es accionada por un motor eléctrico de corriente continua Colman Motors EYQE-73600-40 a 24 VCD. 50mA y 70 rpm; al inicio cuenta con un sensor de proximidad inductivo marca Omron mod. E2E-XlOE1, en la parte central un sensor foto elktrico E3S-VSl E4 y al final de la banda un sensor de limite DM2C-O1 E..

Sensor camciüvo

CoDories

Figura 2.5 Banda transportadora

5. Taladrado. Es el lugar donde la pieza se somete a un proceso de trabajo. En este m6dulo se tiene un cilindro de doble efecto SMC CD85KN25-50-6, en su flecha se tiene un motor de 12 VCD giro en CW para simular el taladro. Para detectar la posición del taladro arriba/abajo. el cilindro contiene dos sensores magnéticos SMC D-A73. Cuando la pieza está siendo sometida al proceso de trabajo debe sujetarse, ésto se logra con un cilindro de doble efecto SMC 'EXTr50304.

Figura 2.6 Taladro

2.2 OPERAC16N DEL MA1

Antes de iniciar la operación del MA1 en cualquiera de los tres modos, es necesario hacer una inspección visual en todos sus componentes a fin de detectar cualquier anomalía; todos los elementos deben estar en posición de reposo; cuidar que todas las mangueras que alimentan aire estén conectadas; los cables de interíaz entre el NI. el gabinete de control y PC deben estar firmemente conectados y alimentarlo a 127 VCA.

En el panel frontal se tiene el interruptor principal. fusible de protección general, led para marcar los errores, selector de modo de operación, 9 interruptores que operan en mcdo manual, 42 bornes de conexión que funcionan al elegir el modo PLC.

El proceso de trabajo se puede efectuar de tres maneras Manual, PLC y PC.

2.2.1 OPERACION EN MODO MANUAL

Cuando se desee accionar el MA1 de forma manual; Se selecciona el modo manual mediante el selector de modo y se activa el interruptor principal. AI elegir el modo manual, se activan los nueve micro interruptores del panel frontal.

MODOLD m II"TbEUTr'ldlCr6" INDOSTRIAL ,# I E W r n C I O N 10

I" -

señalizados para operar en forma manual. los cuales oesarro,lan la función ]unto a ellos indicada Con los 9 interruptores se pueden realizar 11 acciones distintas y est0 se debe a que dos de ellos desarrollan doble funcion Mientras este seleccionado el modo manual el modo PLC y PC quedan desactivados

ERA20 " 0 I U D R O &MEN BAhDA hi -- , A-, _L --

cr/ AFIRIBA F R E h I E CERRPñ U 0 C E R W GlRbR FRENTE A V b N M

z c c / / I A , \ \ , \ \ 4 , L

CCW AB&O A I M ABRIR ARRIBA A B R 8 WPñ ATRAS P W

Figura 2 7 Interruptores para modo manual

2.2.2 OPERAC16N EN MODO PLC

Con el selector de modos del panel frontal se elige el modo PLC. se utilizan los conectores tipo hembra del panel frontal para hacer las conexiones haaa y desde un PLC Hacia el PLC se envian las señales de los conectores marcados con Sl-S24. asi como 5 comunes (GND) que corresponde a los sencores Desde el PLC se conectan 13 terminales, dos son comunes (24VCD) y 11 corresponden a los conectores P1-P1 1. a traves de ellos se energizan los actuadores

: @ o (B @ Q 8 o d D @ Q 1 CP Pl P3 P5 p6 P7 Pa F9 PlO P11

..

e s11

Q @ s13 S ' 6

. . [ e QB CS 53 S l

@ @ I S16 SI9

SENSOR SENSOR 0 0 @ @ O @ @

'CS Sd m L o R METAL ERROR $17 5%

SZ? 523 524 518 521 @ o I3 s5

Figura 2.8 Conectores hembra de Panel frontal para modo PLC

La siguiente tabla muestra a que elemento corresponde cada uno de los sensores SI-S24 y actuadores P1-PI1 del panel frontal.

Tabla 2.1 Conectores del panel frontal

Para programar el MA1 mediante un PLC, éste puede ser de cualquier marca y Sólo debe cumplir con las características de tener 24 entradas y 11 salidas operando a 24 VCD. Se utilizó uno marca OMRON modelo sysmac CQMl. las .direcciones particulares para este modelo se muestran en las siguientes dos tablas:

Tabla 2.2 'Direcciones de entrada al PLC

Tabla 2.3 Direcciones de salidas del PLC

Para realizar un programa en PLC se tienen tres posibilidades: Diagrama de contactos (KOP). Diagrama de funciones (FUP). Listado de instrucciones (AWL).

Para realizar un programa en AWL se requiere tener: Lista de direcciones de entrada/salida. Diagrama de escalera. Convertir el diagrama de escalera a diagrama de contactos. Convertir el diagrama de contactos en listado de instrucciones Teclear el listado de instrucciones en la consola de programación.

Ejemplo: Elabore un programa para que la banda avance cuando no exista pieza en el fin de banda y pare cuando si exista.

Direcciones: Sensor de fin de banda 00014. Banda a avanzar/parar 10010.

Diagrama de contactos: Listado de instrucciones:

LDNOT 00014 10010

(01)

2.2.3 OPERAC16N EN MODO PC

El cable de interfaz entre el MA1 y PC debe estar conectado, se elige el modo PC y se energtza con el interruptor principal En la siguiente tabla se indica la terminal de la interfaz a la que esta conectado cada elemento

Tabla 2.4 Descripción de terminales de interfaz MAI-PC

Para la comunicación entre el MA1 y PC además del cable antes mencionado, se requiere instalar una tarjeta de interfaz en el BUS ISA de la PC. La tarjeta está configurada para 24 bits de entrada y 24 de salida; es decir, tres puertos de entrada y tres de salida, de tal modo que las direcciones y las palabras de control para ésta interfaz son CWl=&H303. &HE0 y CW2=&307. &H9B. En las siguientes tablas se indican las terminales, direcciones y bits de la interfaz.

Taladro girar/parar

frenteiatrás Alimentador al

Banda avanzadparar

Tabla 2.5 Salidas de la tarjeta de interfaz.

BH301 &H1 O 28 PBZ &H301 &H2 1 25

P& &H301 &H4 2 26

Tabla 2.6 Entradas de la tarjeta de interfaz.

CW&H307.&HQB (ENTRADAS)

I

Dadas las direcciones de los puertos de entradas y salidas. de la tarjeta de interíaz, se pueden realizar programas en lenguaje ensamblador o en alguno de alto nivel; como ejemplo se realizará uno en lenguaje QBACIC.

Ejemplo: Elaborar un programa para que avance la banda cuando no exista pieza en el fin de banda, se detenga cuando la pieza llegue al final de la banda y accione el interruptor, si la pieza es retirada la banda debe avanzar nuevamente.

Solución:

elementos que intervienen en el programa:

Interruptor de fin de banda BH306.8H4 Banda avanzar BH301, &H4

programación:

Primeramente se requiere obtener de las tablas las direcciones de los

En seguida es conveniente elaborar el diagrama de flujo para facilitar la

, ioido

/ 1 INICIALIZA Los PPI

- - - - LEER INT DE BANDA

PARAR MOTOR

.SI.

/

ENEROIZA

Figura 2.9 Diagrama de flujo

I

'

Después de tener el diagrama de flujo se procede a la programación en el lenguaje que se haya elegido, en nuestro caso el QBASIC:

OUT &H307. &H9B OUT &H303, &H80 A: X=INP(&H306)

X=XAND&H4 IF X=O THEN OUT 8H301, &H4 ELSE OUT &H306, O GOT0 A

(Inicializa los tres puertos del primer PPI como entradas) (inicializa los tres puertos del segundo PPI como salidas) (Identificael estado de todos los sensores de puerto PC1 (EnLascara el bit:! del puerto PCl) (Si el sensor está desenergizado, avanza la banda )

(Si está activado, la banda se detiene)

(Regresa a leer los sensores)

1

CAPíTULO 3

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA :DE CONTROL

3.1 DIAGRAMA A BLOQUES DEL SISTEMA DE CONTROL

El diagrama de la figura 3.1 muestra un panorama general del sistema de control del MA¡, el que consta de 11 tarjetas de circuito impreso: 5 fuentes de alimentaclbn, Control manual, Control por PLC, Control por PC, Control de ,errores, lnterfaz y por Último la tarjeta de Potencia. El diagrama muestra tres bloques más que corresponden a la PC, al PLC y otro para representar el MA¡ o dicho de otra manera, representa el lugar donde se encuentran los sensores, los actuadores y los mecanismos.

En el diagrama a bloques están representadas todas las tarjetas que intervienen en el control del MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL, la conexi6n de cada bloque mediante las flechas nos indica el camino que Siguen las señales elktncas desde que se generan en los sensores, viajan por el sistema de control y regresan para activar un actuador.

,Los eventos en el MA1 son detectados por los sensores. los cuales entregan sus señales a la interiaz de control de entradas y esta se encarga de transmitirlas al controlador elegido.

Los movimientos que se realizan en la rnaquina físicamente son originados por actuadores, que reciben señales de la interfaz de potencia y ésta a su vez de la interfaz de control de errores.

Para la activación de los actuadores. si la información enviada por los sensores es errónea, el circuito de control de errores detiene todo el sistema y adiva una lámpara indicadora de error.

Para la operación de todos los elementos del MAI, se cuenta con fuentes de poder que proporcionan todos los voitajes y potencias adecuadas.

En la computadora debe instalarse un puerto múltiple de entradas y salidas. para comunicarse con el sistema de control del MAI. Este puerto es parte del sistema de control y es a lo que le llamamos tarjeta de interiaz de EIS.

- GNM

24V

I lllm e-

ETAPA

PUTENCIA

CONTROL

* Flc t + PIC ACbJSdWeS

Y---

I

Figura 3.1 Diagrama de cnnirol del MA1

3.2 CONTROL MANUAL

.La tarjeta de circuito impreso de control manual es una interfaz entre el módulo de censores y los circuitos de control. La señal que procede de los Sensores llega a la tarjeta de COntrol manual en donde mediante un buffer inversor 74LS240 la señal se adecua y se envía al BUS.

I i

Para un buen manejo de ‘las señales de sensado en el sistema, es necesario adecuadas a 5 Vcc y para ello se implement6 el circuito de la figura 3.2, con el que aún cuando la longitud del cable que conecta el sensor con el buffer sea largo, la caída de tensión no afectará y al bus llegará una tensión de O ó de 5 Vcc, lo que se logra con la resistencia de Pull-up; además esta resistencia sirve también para limitar la corriente.

La corriente mínima que se necesita para el “fan in” del estándar TTL y en el caso de la familia LS en alto es de 20 microampers, y un “fan in” en bajo de

f

i 1 0.4mA. ask

Ecuación 3.1 E R = - I

R = - - 5v -12.5kR 0.4mA

Vccl=bV

$10; 1 ! SENSOR

I GNDl 1- I

I Figura 3 2 Circuito para adecuación de señal de censores en FA MAN

Por lo tanto, la resistencia para abarcar el rango de "fan in" es de 12.5 K Ohms, por lo que 10 K Ohms es un valor razonable. El análisis de esta etapa hace referencia a los diagramas esquemáticos del apéndice "A".

Si deseamos activar algún actuador. se acciona uno de los 9 interruptores del panel frontal generando una señal que se enviará al BUS pero que al igual que el caso anterior, es :necesario adecuada a los O ó 5V según sea el caso. A continuación se muestra el circuito utilizado.

GNDI Selector

Figura 3.3 Circuito para adecuar la señal de actuadores en FA MAN

Cuando la tarjeta de control manual ha sido seleccionada por el selector de modos, los interruptores del panel frontal funcionan y es posible enviar desde ellos una señal que seguirá el camino que se muestra en el siguiente diagrama a bloques:

INTERRUPTOR

, Figura. 3.4 Diagrama a bloques del seguimiento de la Sena1 en control manual ,

3.3 CONTROLPOR PLC

Se .requiere de un Controlador Lógico Programable para esta aplicación didáctica que tenga la capacidad de aceptar 24 entradas, 11 salidas, una corriente de 80 mA y un voltaje de operación de 24 Vcc; si cumple con ésta última característica, se evita una resistencia de colector en el foto transistor.

Cuando éste modo ha sido seleccionado, la señal sigue el camino que a continuación se indica: De los sensores entra a la tarjeta de control manual donde recibe la adecuación y desde donde es enviada al BUS, del BUS la toma la tarjeta de FA PLC; nuevamente aqui ¡a señal vuelve a adecuane a través de un inversor y un opto acoplador. El PLC recibe la señal y la procesa mediante el programa que se le ha grabado para responder con otra señal para activar o desactivar un actuador; esta señal entra a la tarjeta de FA PLC donde recibe tratamiento igual al anterior para después enviarla al BUS, de donde será tomada por la tarjeta de Control de Errores para decidir si energiza o no el actuador solicitado.

rh GNDI

BUS

,J, SELECTOR GNDI

Figura 3.5 Diagrama esquemático en el modo PLC

En la tarjeta de FA PLC intervienen dos opto aisladores PC817 y que constan de un diodo emisor y un fototransistor npn integrados en una sola cápsula, soportando una corriente máxima de 50 mA. El primer opto aislador recibe la señal del BUS y se auxilia de una resistencia limitadora de corriente cuyo valor es de 470 Ohms, dando una corriente máxima de conducción de 8.4 mA. - - I _ I

~ ~ D V L O DE A U ~ O N I ~ I Z A C I ~ N I N D I I S ~ R R I I L 14‘ CENERACIO” 24

ei e q u a el s a i o ~ ~ 3 ap I O J ~ U O ~ 'saiai3 ap ioiiu03 ap eialiei el etiaii leyas el sns lap 'sng le eiiua anb leyas u03 apuodsai 3 i d v j ap eiaúei el 010s '3id opow la opeuo!maias sowauai ow03 :3d VA e A 3 id VA e eiiua sns lap 'sns le esa11 'NW VA eiariei el e equa 'muas ia ua eiaua6 as anb apsap leyas el an6!s anb ouIwe3 la JWPU! eied sanbolq e elueJ6e!p un eqsanu as uq3enugu03 v

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:iI=p sa 'uqmnpu03 ua opo!p lap ew!xgw aiuaya, el ap io1eA la aiiua op!pI~!p opoIp lap uo!mnpum ap alqoA la souaw uopeiuaw!ie ap aíeiion. la sa eAruisap as ou opoIp la anb €?led iopeis!e oido la ei!saau anb ew!u]w e!3uais!sai el anb e aqap as ois3

tarjeta de potencia y finalmente esta tarjeta envía la seilal al actuador correspondiente.

1 SENSOR

MAN PLC

ACTUADORES ERRORES

i Figura 3.6 Diagrama a bloques del seguimiento de seilal en modo PLC

I 3.4 CONTROLPOR PC

Una tarjeta conectada al BUS ISA de la computadora es utilizada m el fin de lograr la comunicación entre la PC y el mundo exterior; en este caso el MAI. La tarjeta está configurada de tal forma que tiene 24 bits de entrada y 24 bits de salida, es decir, 3 puertos de entrada y 3 puertos de salida, de tal modo que las direcciones y las palabras de control para las interfaces periféricas programables (PPI) son CWi=&H303,&H8O(salida) y CW2=&H307. &HSB(entrada).

La tarjeta de inteñaz cuenta con un conector tipo Housing macho de 50 .terminales, el cual deberá conectarse al cable multilínea proveniente de la tarjeta

Esta interfaz cuenta con dos circuitos periféricos programables PPl(8255, los cuales son utilizados para manejar hasta 48 bits, la descodificación de la dirección de memoria para el acceso a puertos en esta inteñaz es hecha por medio de un decodificador 74LS138 y un comparador 74LS688, las seilales pasan por el buffer 74LS367 y por el 74LS245 como se muestra en el diagrama esquemático del apéndice "A". Se utilizan resistencias pull-up de 10k Ohms, las Cuales se seleccionaron de la misma forma que en la sección 3.2. También se tiene un juego de capacitores de 0.luF para eliminar interferencias y/o ruidos en

Con esta tarjeta se tiene el control de un proceso via software. utilizando lenguajes de programación tales como Basic, C, VISUAL Basic, VISUAL C. DELPHI, etc. abarcando así una amplia gama de programación para el usuario.

,

1 de pc.

' ~

i las seilales.

i

!

ESPECIALIDAD EN INGENIERfA W C A T R 6 N I C A I

De esta forma tenemos una aplicación didáctica para la implementacibn y puesta en marcha de programas ,utilizando lenguajes de programación enfocado a 'control.

Se muestra en el siguiente diagrama esquemático el camino que sigue la Seilal: Sale del sensor y llega a la tarjeta de manual, ésta la envía al BUS de donde .es tomada por la tarjeta de PC .para que ella la mande a la computadora, la computadora la regresa a la tarjeta de PC y ésta la envia al BUS.

SENSOR 10K ih r FA MAN

GNDl Vcc2=5V Vcd=5V

1

Vcc2=5V Vccl=5V

10K r.

B U S

El camino que sigue la señal también se puede mostrar con el siguiente diagrama a bloques:

I

I SENSOR FA BUS FA

MAN Pc

I CONTROL DE POTENCIA ACTUADOR

ERRORES

Figura 3.8 Diagrama a bloques del seguimiento de Señal en modo PC

1 3.5 CONTROL DE ERRORES 1

El esquemhtico de esta tarjeta se encuentra en el apéndice A, en el se indica que se usaron dos PIC16F874, aunque en realidad se colocaron dos PIC16F877.

La tarjeta está conectada al BUS y por éste medio le llegan las señales de los sensores y las señales que intentan activar un actuador. Si alguna de lac cuatro señales de error que se indican en la siguiente figura llegan a la tarjeta, ésta envía la señal de posición de error con lo que se inhibe el sistema.

La figura 3.9 muestra una pequeña parte de la tarjeta de Control de Errores y en la que se indica el número de pin en el BUS, el nombre de la señal. el puerto y el bit. el pin y el numero de PIC.

i ; ,

141) SOBRE CARRERA EN C M 3i i

I431 COBRE CARRERA I421 PCSIC16N SOBRE CARRERA BRAZO ARRIBA EN CW 4 391, 3711 ~ ~ ~ t c t o N ~ ~ E ~ R ~ ~ i ~ ~ i

40ii

211 I I441 COBRE CARRERA POSICdN BRAZO ABAJO

Figura 3.9 Señales de error I i

Cuando una de las tarjetas FA MAN, FA PLC o FA PC envía señal para energizar un actuador, lo hace a traves del BUS y del BUS llega a la tarjeta de Control de Errores, si no existe señal de error,, se manda la seiial a la tarjeta de potencia para que ésta a su vez energice el actuador correspondiente. En el siguiente diagrama a bloques, se muestra el camino que sigue la señal de sensores(1ínea y flecha delgada) y la señal de actuadores(1ínea y flecha gruesa).

Figura 3.10 Ruta de seflal de sensores y actuadores

3.6 INTERFAZ DE POTENCIA

Una vez que la señal de salida es aislada, seleccionada y reforzada, está lista para iniciar la activación de un actuador, el actuador necesita una señal de potencia. por lo que en esta inteffaz se hace la conversión de la señal i T L a potencia para tener una activación adecuada del actuador. Se observa en los diagramas esquemáticos de la tarjeta de potencia del apéndice "A" que las señales provenientes de la etapa de Control de Errores son utilizadas para activar en forma directa el MOSFET IRF730. 'para que éste a su vez active o desactive el motor de la banda.

Vcc3-12V3A VCcSL24V3A

I

GND 1"

GND 1

Figura 3.1 1 Esquemático para el control de la banda

El motor del taladro se activa a traves del TIP42C y este a su vez, a traves del ULN2003 el que segun sus características. su entrada se activa can 5V que proceden de la tajeta de Control de Errores mientras que a su salida puede manejar hasta 30 V y una corriente de 500 mA. 'Las caracteristicas del TIP42C Son: VCE =1oov. VEB =5v, IC =15 A y hFE =40.

, I I 4 7 I

I , L

- - - - Figura 3.12 Esquemático para el control del motor del taladro

Corriente máxima de base:

Icmax Ibmax = __ Hfi

Icmax 10A H/e 40

Ibmax = ~ - -= -

Resistencia minima de base:

vcc R=- Ib max

I I

Ecuación 3.3

Ecuación 3.4

I

Se colocó una resistencia de 680 Ohms: ’

!

i

Con lo que se asegura no sobrepasar la corriente máxima de base y utilizar el transistor como conmutador en los estados de corte y saturación. La corriente del motor es por mucho inferior a los 15 Amp. que soporta el colector y sin embargo, se coloca un diodo en paralelo para protegerlo de la corriente inversa. La selecci6n de estos diodos es muy amplia y solo se cuida que soporten la corriente máxima que puede existir; en éste caso se selecciono el diodo IN4007 con una corriente inversa de 2.5A a 600V de ruptura.

Las cinco electroválvulas que activan los actuadores correspondientes se energizan con la señal de 5V que provienen de la tarjeta de Control de Errores para activar primeramente al buffer inversor del ULN2003, éste hace funcionar a la bobina de 12 Vcc para que su campo magnético cierre sus contactos y haga funcionar a la electroválvula con 127 VCK Mientras no le llegue los 5V a la entrada del buffer. la R1 con su conexión a tierra garantiza OV; con ésto, a la salida del buffer inversor se tienen los +12V. Cuando llega la señal de 5V para activar el brazo, la bobina se alimenta con +12V y con OV con lo que cierra su contacto para alimentar a la electroválvula con 127Vc~ para que el brazo se extienda. La R14 se coloca para limitar la corriente en caso de que por alguna razón. la electroválvula se ponga en corto circuito.

VCrJ 1% 41 vca-’b 5 6 - 1 W

B R A F R E A T i 1 L--J U L W W 3 I -7 ELECTROVALWL%

470 NEUTRO - - -

Figura 3.13 Esquemático para el control de brazo frente/atrás

i

B S P E C I A L I D . ~ PN I N G E I I I E R f i I ( G C I I T R ~ O I ~ C I L C N R O - c E N m m

Para mover el brazo hacia arriba y hacia abajo, girarlo en CW y hacia CCW, se usaron circuitos LMD18200; este circuito tiene la particularidad de que dependiendo de la combinaci6n de sena1 que tenga en sus entradas de "DIR" y "BRAKE", el motor avanza en uno u otro sentido. 'Los valores de los capacitores y resistencias son los recomendados por el fabricante a excepción de la R18 que se coloca para 'proteger al circuito en caso de corto circuito en el motor.

1

c3 10" F

U17 BRA

Vccl-SVlA 4 7

+GND 1

Figura 3.14 Esquemático para el control de brazo arribalabajo

CAPíTULO 4

DISENO DEL SISTEMA MECÁNICO

4.1 CALCULOS DE LOS ELEMENTOS DE MECANISMOS.

4.1.1 CALCULOS INVOLUCRADOS EN LA PINZA SUJETADORA.

La garra es el punto de partida para el desarrollo y diseño de este prototipo, ya que sus dimensiones estarán en función del tamaño y peso de los objetos a manipular y a su vez, el brazo manipulador dependerá del tamaño de la pinza sujetadora y en función de éstos se disefiarán los demás elementos mecánicos.

Factores a considerar en el diseño de la garra:

a) Geomevía del mecanismo. b) c) d) e) Dimensiones del mecanismo. fJ

Cargas que intervienen en el proceso Caracteristicas técnicas del material de fabricación del mecanismo. Elemento aciuador de la pinza.

Puntos de concentración de las cargas.

a) Geometría del mecanismo.

Tomando en cuenta las características geométricas de los objetos con los cuales se va a trabajar (cubos de madera, hierro, y aluminio de 25 mm. por lado) se analizaron diferentes formas geométricas para el diseíio de la pinza, determinando que la forma más adecuada es una superficie plana, ya que presenta mayor área de contacto con la pieza.

b)

Analizando las cargas que actúan en los dedos de la garra o pinza, se pudo observar, que los factores que intervienen son: El peso de la pieza y la fuerza de fricción entre las superficies en contacto, los dedos de la pinza y la pieza a sujetar. Considerando para el diseño la pieza de hierro por tener mayor densidad.

Cargas que intervienen en el proceso.

DETERMINACIÓN DEL VOLUMEN DE LA PIEZA A MANIPULAR.

V = lado x lado x lado Ecuación 4.1

V = 2.5cm x 2.5 cm x 2.5cm = = 15.625 cm3 = 15.625x106m3

Considerando la densidad del hierro de 7.06 g / m 3 se determina la masa de

La fuerza minima requerida para sujetar la pieza se obtiene con la Siguiente

123 gramos, equivalente a 0.123 Kg.

fórmula (catálogo neumatico de FESTO)

Ecuación 4.2

Donde:

m = Es la masa del objeto a manipular en kiloqramos. G = Es la aceleración de la gravedad 9.81 m/s No = Es el número de dedos que tiene la pinza sujetadora. u = Es el coeficiente de fricción entre las superficies en contacto

(del mismo catalogo se obtuvo u = 0.61 Coeficiente de fricción entre aluminio y acero)*

Sustituyendo valores se obtiene:

F = (0.i23KgX9.81mlsZ) = ,N (210.6 I)

e) Caracteristicas técnicas del ,material ,de ‘los dedos de la garra

Considerando que la masa del objeto a manipular es pequeña se decidió emplear aluminio por su excelente disponibilidad, ,muy buen :maquinado, y economía; cuyas características técnicas son:

i

Kg 9.81N N m m z [ 1Kg 1 mm

Módulo de elasticidad E = 7200- ~ = 7 . 0 6 ~ 1 0 ~

Kg N Resistencia a la tracci6n3 Rf = 11 I = 9.81xIo’ mm mm

Densidad4 p = 2 . 7 4 g cm’

Pam materiales fiables y cuando las condiciones de carga y ambientales no son severas y se considera el esfuerzo Último para los cálculos, se sugiere un factor de seguridad de 4 (f.s.= 4)5 con un factor de fatiga del 50% y para obtener el factor de fatiga se utiliza la fórmula:

1 2

Fa=-Rt I

Donde:

Fa = Es el factor de fatiga Rt = Es la resistencia a la tracción

Sustituyendo en la fórmula se obtiene: ~

I I

Ecuación 4.3

N

El esfuerzo permisible de trabajo se obtiene con la expresión

Fa s w = - fi Ecuacidn 4.4

‘Donde:

Sw = Es el esfuerzo permisible de trabajo Fa = Es la fatiga Fs = Es el factor de seguridad

Sustituyendo valores se obtiene:

El esfuerzo de cortante se estima en dos terceras partes de la resistencia a la tracción, es decir:

2 3 S c = - R t Ecuación 4.5

Donde:

Sc = Es el esfuerzo cortante Rt = Es la resistencia a la tracción

Sustituyendo valores:

Sc = - 9.81~10’ -)= N 65407 N 3 ’( mm mm

d)

Considerando que el mecanismo será actuado por un cilindro neumático se tom0 en cuenta que en el mercado existen cilindros neumáticos de diferentes tamaños y capacidades. por lo que el primer paso consistió en identificar las características técnicas de los actuadores disponibles. cuyas características se aproximen a nuestras necesidades, por lo que se decidió por un cilindro neumático de doble efecto, con vástago retraído.

Elemento actuador de la garra

e)

Punto de aplicación de la fuerza

Una fuerza de 5.7 N (de acuerdo con manuales de actuadores FESTO) corresponde a la carga que se aplicará al elemento mecánico, y si el esfuerzo cortante es de 6540 Nlmm', el área transversal necesaria para soportar dicha carga se obtiene con la fórmula:

Dimensiones del mecanismo y puntos donde actúan las cargas

F A = - SE

Ecuación 4.6

Donde:

A = Eselárea F = Eslafuerza Sc = Es el esfuerzo al cortante

Sustituyendo valores:

5'7N = 8 . 7 1 ~ 1 0 ~ ~ m r n ' N mm

A = 6540-7

La fuerza estará aplicada en un material cuyo espesor es de 3 mm (0.003 m) y se procede a determinar el ancho de la pieza considerando que se trata de un rectángulo cuya fórmula es:

MDOLO DE A O W E U T I I E I I C ~ ~ ~ ~ I ~ U S T R I I L 2 c CzxmCIoY 37

d‘

A = largo x ancho

Despejando el ancho se obtiene:

El área a la que esta sometida la carga es de:

A = 3 x 12 = 36 mm2

Y esta área soporta un esfuerzo de:

s=-=-- 5’7N -0.158Mp A 36mm’

El esfuerzo al que esta sometido el mecanismo es de 0.158Mpa y el material del que esta hecho soporta 496Mpa lo que implica que el diseno de las dimensiones es correcto.

4.1.2 CALCULOS EFECTUADOS EN EL BRAZO MANIPULADOR.

Para producir el movimiento vertical del brazo. se analizaron cada uno de los mecanismos de desplazamiento lineal disponibles en el mercado, se tomo en cuenta la experiencia de los asesores y se determino utilizar un tornillo de potencia, procediendo a calcular el diámetro a utilizar, considerando el sistema como una columna y tomando en cuenta lo siguiente:

Carga a levantar (w) de 8 Kg Material acero al carb6n semiduro con un esfuerzo de compresión (Sy) de 78 Mpa

Altura a deslizarse (L) de 30.48 cm Factor de seguridad (Fs) de 3

Y apoyándose en la bibliografia se realizo lo siguiente:

I 121.92 -=-=I28 K 0.952

I Como - > 40 el cálculo es correcto. K

De la tabla 8.1 del libro de Diseno de elementos de Máquinas se obtuvo que el diámetro más próximo a 0.94 cm es de 0.952 cm (3/8”) con lo que se obtienen 0 hilosipulgada y un diámetro menor de 0.675 cm.

El husillo que utilizaremos es de 15.875 mm. (5/8 “), tal como se puede observar se tiene un amplio margen de acuerdo wn este Último cálculo.

Tanto la fabricación del husillo como de la tuerca, con la maquinaria y herramienta existente en los talleres del CNAD resulta algo difícil, es por esto que se opto porque la tuerca fuera auto embalada la cual, por el bajo índice de fricción da una alia eficiencia para desarrollar el movimiento vertical.

Se opto por adquirirlo con un fabricante especializado de husillos auto embalado. Seleccionando el husillo de bolas de presión de 518” x 12” No. 5707340 w n su respectiva tuerca modelo 7820827 marca Thomson.

4.1.3 SELECCIÓN DEL HUSILLO

Para esta selección es necesario establecer los parámetros de trabajo. los cuales son los elementos que se requieren para la íuncionalidad del prototipo, los cuales describiremos en los siguientes pasos.

a) Deteninación de la carga.

La carga será por lo general dependiendo de la posición. concentrada en la parte superior, en este caso nuestra carga se integra con el peso de los siguientes elementos: la garra neumática, base de la garra, pistón de doble efecto y su base.

La carga estimada será de aproximadamente 6 Kg.; es importante mencionar que el coeficente de fricción de empotramiento entre el husillo y la tuerca embalados es de 1 .O, información proporcionada por el fabricante.

De la siguiente fórmula tenemos que:

Carga = Peso x Factor de empotramienio

Peso = 6k0 x 9.81 mhz = 58.86 N

Factor de empotramiento = 1 .O (información del fabricante)

b) Vida útil del husillo.

Para este caso es importante mencionar que la longitud de la carrera se multiplica dos veces, ya que la carga es distribuida en el rodamiento y este trabaja sobre la cara inferior de los hilos del ,husillo y los recorridos de ascenso y descenso de la tuerca con su respectiva carga, de donde aplicamos la siguiente expresión.

Dv = Lc * cte * C * O * Dtb *Avm Ecuación 4.8

De donde:

Dv = Determinación de la vida Útil Lc = Longitud de la carrera en pulgadas Cte = Constante de ascenso y descenso6

C = Rotación de la máquina por ciclo (hrs) O = Estimación de operación de la máquina por día (hr) Dtb = Días trabajados al ano Avm = Número de años de vida para la máquina

Por lo tanto:

Dv = (12)(2)(30)(4)(200)(20) = 11,520,000 pulgadas recorridas

c) Consideración de la velocidad.

Se consideraran los siguientes parámetros ~ Diámetro del tornillo - Longitud del tornillo - Rigidez en el montaje

Por el rodamiento

En la siguiente figura 4.2 se muestran los diferentes tipos de montaje del husillo y la tuerca embalada, el montaje a utilizar será el mostrado en la figura 5b

Figura 4.2

En la selección de este husillo se debe de tener en cuenta que, a elevadas velocidades se producen mayores vibraciones considerando también la longitud del husillo, aplicando la siguiente expresión, se determinan las RPM. requeridas en el motor que hará girar al husillo con la tuerca embalada.

RPM = Rotación del viaje = 48 inchlmin = 88rpm

Longitud de avance = 0.5 inchlrev

El husillo que se emplea tiene una longitud de 12 pulgadas (304.8 cm.) necesaria para que se desarrolle el trabajo de carrera ascendente y descendente del elevador, por lo tanto se requiere un motor de corriente directa ajustado a 88 RPM

d) Verificación de la carga de compresión.

De acuerdo con la gráfica que ,proporciona el fabricante, que es el resultado de pruebas obtenidas en laboratorio, se observa que la carga de compresión es de 2000 pound, en un montaje simple - simple (de acuerdo con la figura 5b), y considerando que la longitud del husillo es de 12 pulgadas en la siguiente figura se muestra como, si es rebasada la carga límite del husillo éste podría deformarse.

La velocidad crítica del husillo se estima con la siguiente fórmula:

.N = Cs ‘4.76~10~’ D i L ’ Ecuación 4.9

De donde:

N = Velocidad crítica D = Diámetromenor L = Longitud entre los soportes del husillo Cs = Factor de posición, para nuestro caso es simple - simple = 1 .O0

N = (1.00) * (4.76~120s). (0.5 inch) / ( lo2 inch) = 23800 rpm

De donde también podemos determinar la velocidad crítica de seguridad.

Por lo cual tenemos que:

Donde:

Ns = N Fs

Donde:

Fs = Factor de seguridad ( 0.80 max) Ns = Velocidadcrítica

Ecuación 4.10

Ns = N ’ Fs = 23800 * 0.80 = 19040 rpm

Determinando la carga crítica para este tornillo se emplea la siguiente expresión:

Pcr= Cs * 14.05~10~ * D N

Donde:

Ecuación 4.11

Pcr = Carga critica de la ecuación de EULER (lb) D = Diámetro menor en plg Y = Longituddeapoyo en plg

Por lo tanto:

Pcr = 1 .O * 14.05~10" 0.5 / 10 = 8787.25 ,Ib = 8787.25 Ib (4.459) = 39183.1465909 N

Por lo tanto la carga critica con el factor de seguridad; se obtiene empleando la siguiente expresión:

Ps = Pcr * Fs Ecuación 4.12

Donde:

Ps = Máxima carga de seguridad (Ib) Pcr =Carga crítica de la ecuación de Euler Fs = Factor de seguridad

PS = Pcr * FS = 8787..25 * 0.8 = 7025.00 Ib =7025.00 Ib (4.459) = 31324.475 N

La deformación por fuerza o carga máxima que puede soportar el husillo es determinada aplicando la siguiente expresión:

Fm = Le'A Ecuación 4.13

Donde:

Fm = Fuerza máxima en N Le = Límite elástico (N/m ) A = Area(m2)

(2)

Fm = Le 'A = 5' 10 * 1.96 * 10 = 9803.39 N

La deformación por compresión del husillo se determina aplicando la siguiente expresión:

_. W3DOLO DE A U > E I I r I I E I C k N I N D U S T R I m I C a N m A C I 0 I I 44

Y = F ' , L / A'AL Ecuación 4.14

:Donde:

Y = Módulo de Young = 2 0 ~ 1 0 ' ~ N/m2 F = Fuerza (N) = 6kg * g = 58.8 N L = Longitud = 12" = 0.3 m A = Aream' AL = Deformación de compresión M

Donde:

A=rr *? =1.96x104 m2

F = mg = 6kg * 9.81 m/c2

Donde:

AL= F ' L ' I A ' Y

AL = 58.8 N 0.3 m / 20x10'o N/m2 * 1.96 x104 m2

AL = 4.5~10.' m = 0.00045 mm

4.1.4 CALCULO DEL MOTOR DE LA MESA GIRATORIA.

Para determinar la velocidad .de este motor es necesario conocer la velocidad tangencia1 de la mano a girar.

siendo ésta una velocidad controlable y no riesgosa para el operador La velocidad de traslación de la garra se eligió de 1Omlmin = 0.166 mls,

a) Cálculo de potencia.

Para dicho c&xlo es necesario conocer el peso del total de los componentes que se encuentran montados en el plato giratorio, así como la velocidad angular del plato giratorio y el coeficiente de rozamiento en los rodamientos.

El par de rozamiento en un rodamiento de bolas es posible calcularlo conociendo su coeficiente de rozamiento. el diámetro interior y la carga que soporta.

Datos. m = 8kg. F - ? d =9.5x10Jm m. M = ? S=0.115 P = ? n = 6 r,.p.m.

Fórmulas. Descripción. M = 0.5bFd F = Carga aplicada al rodamiento en N.

d = Diámetro del agujero del rodamiento en m = Masa de los componentes en kg M = Momento de torsión en N-m. S = Coeficiente de rozamiento en los rodamientos. P = Potencia del motor. n = Velocidad angular en r.p.m.

26iM p = - 60

m SZ

F= mg = 8kg x 9.81 -= 78.4N

M = (0.5)( 0.115)( 78.4N)( 9.5x10”m) =0.042N-m

2mM 2(3.14 16)(6r.p.m.)(O.O42N - m ) - p= _ _ = _ - 60 60

b) Cálculo de motor del elevador

Este motor reductor mueve el elevador donde se encuentra montado el

Cálculo de potencia

La carga sobre la que actúa este motor, es el peso del propio mecanismo, ya que la carga por rozamiento en la flecha y el husillo auto embalado es despreciable

brazo y la garra

DATOS M = 6kg

W = ?

T = ?

m g = 9.81 7 S

F6RMUlAS SIGNIFICADO 1) w m g m = Masa.

W = Peso 2) T=f xd=wxh T =Trabajo.

a = Aceleración de la aravedad 6 =Altura. v =Velocidad.

- d 3) v=- I

P = Potencia T t = Tiempo.

4) P=- d = Distancia 1 h =0.3048m

m v= - S

p=?

Solución:

Estimando la masa del mecanismo: 6kg

W = mg = (6kg.) ( 9.81 {)=58.86N S

Cálculo del trabajo

T = wh =(58.86N)(0.3048)=17.94N.m

Cálculo de la potencia del motor.

Despejando t de la fórmula 3 y sustituyendo en 4 tenemos:

Ecuación 4.15

Y

rn 17.94x0.041-

0.3048111 P = =2.41wan

Cálculo de la velocidad del motor reductor

La velocidad del motor reductor se calcula de acuerdo al paco del husillo y la velocidad lineal del carro vertical aplicando la siguiente fórmula:

DATOS FÓRMULAS SIGNIFICADO

V=0.041=- S V=pxr.p,m. p= paso del husillo.

P = O.lm

r. p. m.=?

rn V = velocidad lineal del husillo.

r.pm.=revoluciones por minuto.

Solución:

rn 2.5- V

r.p.m= - = min.= 250 r.p.m p 0.01rn

4.1.5 CALCULO DE LA CARGA QUE SOPORTA LA VIGA DEL PLATO GIRATORIO.

Figura 4.3

La carga que soportan las barras de aluminio en el chasis, son como se muestra en la figura 4.3. Por lo tanto:

DATOS.

Aluminio con kg u,= 5.5-

mm'

L = 554mm

Seccidn cuadrada lado = C =25mm

kg E = 7200 - mm'

P = ?

FÓRMUIAS. SIGNIFICADO. u,=Esfuerzo de trabajo o, =esfuerzo en el punto de fluencia. N = 2.5(factor de seguridad ,cuando se trabaja con materiales fiables y las

M =E condiciones de carga y ambientales no

M, =momento máximo. Z =- C' P = carga.

6 L =claro de la viga. Z =mbdulo de sección.

U o =L I N

rn 8 son severas)

-& M,, C = lado de la sección E = módulo elástico.

0,

Desarrollo:

Cálculo del esfuerzo de trabajo.

‘Cálculo de módulo de sección

C’ (25mm)’ 6 6

z=-=-= 2604 i6mm’

Cálculo del momento máximo.

, despejando al M,, z= __ M,, o.

M,, = Zc, =2604.l6mm1x5.5- kg. = 14322.91kg-mm mm2

Cálculo de la carga máxima

PI, 8

M,, = - ; despejando a P

8M,, = 8x14322.91kg.-mm p = - = 206.82kg. = 2 0 6 . 8 2 ~ 9 . 8 1 ~ = 2028.90N. L 554mm SI

FACTORES DE SEGURIDAD PARA DISEAO. En la siguiente figura 4.4 se muestran los factores de seguridad que se

s I

utilizaron en este diserio.

Figura 4.4

Aceros metales metales dúctiles. dúctiles.

Con base a la Con base al resistencia esfuerzo de

'

final. fluencia. Rm. Re1

Carga I 3-4 1.5-2 muerta. Carga I 8 I 4 variable Carga repeffva. Choque (carga variable acompañada de choque)

6 3

10-15 5-7

Aceros metales I Madera 1 frágiles. 1

Con base a la I Con base a la resistencia resistencia última. última.

10-12

7-8

i 15-20 L

TABLA 4.2 CALCULOS RESISTENTES (segunda parte)

Re = Esfuerzo en limite inferior de

4 +--, . . -

Esfuerzos Metales Metales Metales Metales Metales Metales dúctiles dúctiles dúctiles frágiles.( frágiles.( frágiles. aceros. aceros aceros hierro hierro (hierro

gris) gris)

u, = Esfuerzo de tracción.

u, = Esfuerzo de presión.

U,,-, = Esfuerzo de Rexión.

rm. = Esfuerzo de torsión.

TABLA 4.4 Valores De Módulo De Elasticidad Y De Torsión

I I .Módulo de elasticidad. I Módulo de torsión. I I Materiales I mm' I

Hierro gris 10 O00 4000 Hierro esferoidal 1 17 O00 I 6800

4.1.6 CALCULO DE LA LONGITUD DE BANDA.

SfMüOLOS UTILIZADOS:

L = Longitud de banda. (mm) A = Distancia entre centros. (mm) D = Diametro de la polea. (mm)

Fbrmula: L = Z a + d Ecuación 4.16

Datos: a = 482.5 mm ; D = 43 mm

Sustitución: L = 2~482.5+(3.1416+43)= 1100.08mm

4.1.7 ANALISIS DE LAS FUERZAS EN LA OPERACIÓN DEL TALADRO (Cálculo real). 'Los procedimientos por arranque de viruta más importantes son el taladro y

Con la broca helicoidal. nos interesa el momento de giro MG , ya que es

Se puede ver fácilmente en la figura 4.6 las fuerzas de avance Fa que hace

,el torneado por lo que son seleccionados, los dispositivos de sujeción.

necesario conducir ,la herramienta con un movimiento de giro.

avanzar la broca en el material.

del

-e-. . - -. También se puede apreciar el momento de giro para una broca en función

avance y del diámetro de la broca. en la figura 4.7 Para la mecanizaci6n de un material Ac 50

"pi . .: I -.. ~ . .' .a -.* ..

"-<- ".I - .F,h

Figura 4.7 La fuerza de avance para una broca en función del avance y del diámetro

de la broca para la mecanización de un material AC 50

Estos diagramas solo son aplicables para un material Ac 50.

Si se quiere averiguar los valores equivalentes para otros materiales se tiene que multiplicar el momento de giro leido y la fuerza de avance con un factor de correw'ión ,de la tabla C

Tabla C

Para este caso en que el diámetro de la broca es de 3.2 mm y el avance de

De las tablas se obtiene que:

El momento de giro (Ma, es = 11 kp -un La fuerza de avance (Fa) es = 60 kp

Multiplicando por el factor de corrección ya que es un material de aluminio

MG = 11 kp-Cm * 0.3 = 3.3 kp - cm = 0.323 N -m Fa = 60 kp * 0.3

Las fuerzas que existen en el proceso de mecanizaciones en la mayoria de los dispositivos tienen la tendencia a desplazar, inclinar o girar la pieza de trabajo.

La fuerza de sujeción (Fs) debe de ser mayor a las fuerzas que tiendan a desplazar la pieza de trabajo.

Esto dos factores (MG y Fa), producen efectos contrarios a la fuerza de sujeción (Fs)

la herramienta es de 0.15 mmlrev

= 18 kp = 176 N

De tal forma que la fuerza de fricción entre la superficie del dispositivo de

.De la siguiente fórmula:

sujeción y la pieza de trabajo debe de swgrande. para evitar movimientos.

Donde

FN = Fuerza Fa = Fuerza Fs = Fuerza

Por lo tanto

Fs = FN. Fa

,FN = Fa +Fs

normal de avance de sujeción

I I Fig 4 8 F u e m en el taladro de un p i e a maclra

Donde:

FN = F 7 p donde: F = presión ’ área = 5 kglcm’ * 3 cm’ = 15 kp = 140 N

Por lo que:

FN = 140 N / 1.3 (p = coeficiente de fricción entre aluminio y aluminio) FN = 107.69 N

Fs = 107.67N - 176N = 70 N = 7 kp

También se debe de tomar en cuenta la fuerza de empuje por atascamiento (Fe), ya que es contraria a la fuerza de sujeción Fs. (Fig. 4.8)

Con esto se puede observar que con los elementos instalados en el prototipo se puede simular una secuenua de barrenado, sin tener problemas en la sujeción de la pieza de trabajo.

4.1.8 CALCULO DE LA FUERZA REAL DE CILINDROS NEUMATICOS.

,Símbolos Utilizados:

‘D = Diámetro del émbolo del cilindro (mm) d = Diámetro vástago. (mm) F R~ = Fuerza real de avance del vástago (N) F R, = Fuerza real de retroceso del vástago (N). Factor = 0.9 Considerando un 10% la fuerza de rozamiento ,P = PresMn ( Pa ) Rc = Relación de compresión. (Adimensional)

Presión atmosf&¡ca a nivel del mar 101.3 Kpa. V = Cantidad de aire Umin. S = Longitud de carrera (cm.) n = Número de cidoslrnin. (chin.)

Fórmulas:

FR. = 0 . 4 $)’ Ecuación 4.17

a) Cálculo de fuerza para el cilindro de taladro:

Datos:

D = 25 mrn = 2.5 cm. = 0.025 rn. P = 5bar = 5x105 Pa = 500 Kpa.

b) Cálculo de fuerza para el cilindro de la garra:

Datos:

D = 20 mm = 2 cm. = 0.02 m. d = 9 mm = 0.9cm = 0.009 m. P = 5 bar = 5x105 Pa = 500 Kpa

FRO = O.( “‘“‘4“)’ ) W O s 7 N = 141.37 N rn

Ffi =0.9E((0.02rn)’ -(0.009rn)’~x10’7 N =112.74N 4 M

c) Cálculo de fuetza para el cilindro de pateador:

Datos:

D=16mm=1.6cm.=O.O16m D = 6 mm = 0.6 cm. = 0.006 m

FR, = 0 . 9 ~ ( ( 0 . 0 1 6 m ~ -(0.006rn)’~x105 N = 77.75N 4 M

d) Cálculo de fuetza para el cilindro sujetador de taladro:

Datos:

= 12 mm = 1.2cm. = 0.012 m d = 4 mm = 0.4 cm. = 0.004 m

F&=O.!( ñ(0.012rny ) 5 ~ 1 0 ’ ~ = 5 0 . 8 9 N N

F , =0.9:((0.012rny -(0.004rny)Sx105- N =45.23N rn’

e) Cálculo de consumo de aire de cilindros.

Fórmula de consumo de aire.

Ecuación 4.17

Fórmula para determinar la razón de compresión, tomando en cuenta la presión de trabajo (Pt).

101.3Kpo + Pt RC = 101.3Kpo Ecuación 4.16

101.3Kpa + 5 0 0 ~ ~ ~ RC = = 5.93

i01.3Kpo

i) Consumo de aire para cilindro de taladro.

Datos:

S = 5cm;D=2.5cm;d=I.l5cm.;n= 14dmin;Rc=5.93

cm’ L = 3643.74- =3.64-

nun m

g) Consumo de aire para cllindro de la garra.

Datos:

S=0cm ; D=2cm. ; d=0.9cm ; 14dmin ; Rc =5.93

+E(&m)((2cmy 4

cm L = 3750.2- = 3.75-

min m

h) Consumo de aire para cilindro del pateador.

Datos:

S=lOcm ; D=1.6cm. ; d=0.6cm ; 14dmin ; Rc =5.93

+~(lOcm)(( l .6cm~ 4

cm L = 2736.8- = 2.73-

min min

i) Consumo de aire para cilindro sujetador de taladro.

Datos :

S=2.5Cm ; D=l.Zcm. ; d=0.4cm ; l4dmin ; Rc =5.93

Y =, -(2.Scm&.2cm)f +rr(2.Scm)((l.2cm)f (a 4

= 442.76- cm = 0.442- L min m

Consumo total de aire = = 3.64 Umin. + 3.75 Umin. + 2.73 Umin.+0.442Umin. =

= 10.56 Umin.

4.2 DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE FABRICACIÓN DE LOS ELEMENTOS MECANICOS

Los elementos que integran cada uno de los mecanismos se construyeron en los talleres de máquinas convencionales, en la electroerosionadora y en el centro de maquinado del CNAO, auxiliados por el sohare de FANUC (Fanuc Automatic Programming Tool). el cual permite incrementar y optimizar la productividad de las máquinas de Control Numérico.

Se ,utilizaron los diferentes equipos y máquinas como la dobladora, la cortadora. el taladro de banco, la rectificadora de supeficies planas, etc.

Para la fabricación de las diferentes piezas se tomaron en cuenta los siguientes aspectos teóricos.

Una operación de torneado, consiste en el arranque de viruta para elaborar piezas cilíndricas, tales como: los rodillos, pernos, separadores y coples de la banda transportadora; acoplamiento de motor, caja de alojamiento del motor, tapa y broquero de la unidad de taladrado; cople del husillo y motor.

Los parámetros mas importantes que se consideraron en esta operación heron: la velocidad de avance de la herramienta (s) medida en revlmm, el número de revoluciones (rpm) medida en rpm. la velocidad de corte (Vc) dada en mlmin, y el tiempo de corte (T) en minutos. Para lo cual se utilizaron las siguientes fórmulas.

vc

# Ecuación 4.19 n=-

L T = - nS Ecuación 4.20

En donde:

n = Número de revoluciones D = Diámetro de la pieza Vc = Velocidad de corte T = Tiempo de maquinado L = Longitud de la pieza S = Avance de la herramienta

:aiua!n6Is 01 e p!pagoJd as smalqop sol ua olloiiesap uanq un iauai A epeasap ep!paw el ap seza!d se1 ieifiol eied :eu!nbgw el ap oiun!um un ap aped iewioj eied eIiesa3au ewio4 el apep eied eiopelqop eu!nbgw el ua oiqop as 'eilez!3 el u03 oum as anb 01338 ap eu!wel el epol

.a)uauewiad zalqop uanq un ein6ase as ewioj qsa ap 'le!Jaiew lap iosadsa la smaA 8 e L ap ou!xyw ow03 A ieuaiew lap Josadsa lap iolen la souau opuen3 ias ap aqap zaiqop lap oui!u!w ioien, ia anb 01 iod 'm!)sgla o c m a a i la A zalqop lap ow!u!w o!pei la :Jwap!suo3 e sm!sqq so)dawa, sop Aeq zalqop la eied .sajen6! uaNasuo3 as sauoI33as sei sepo) anb opow ap 'iosadsa ns iwaiie u!s m!iseia ai!w!i ns Jezuezqe aseq uqxau e elopug!iawos 'm!l@au meld o eu!wg aiuauieiauafi oiarqo un ap euuoj el imy!pow ua aas!suos ielqoa

U U 9 E Z L Q P 9 = (ZQE9'S-)Z + OC + O09 + O€ = $1..

CALCULO DE RESISTENCIA EN LA SUJECIÓN DE TORNILLOS M5 CON LAMINA

De acuerdo con tablas de Decker' a mayor diámetro del tornillo, menor tensión de apriete (ver apéndice C )

Estableciendo la longdud mlnima de roscado De la ecuación (46) de Decker

m = 0.175c0.065- =2.90z3mm

Por lo tanto considerando que el espesor de la I iina que es de calibre ( 0.8 ')5

(118" = 3.125mm) satisface a este valor minimo.

Una de las operaciones mas recurridas durante la elaboración del prototipo fue la de Taladrado, que consiste en efectuar un hueco cilíndrico en un cuerpo, mediante la herramienta denominada broca, además del taladrado, también se realizaron barrenados que consiste en agrandar un agujero previamente hecho y el rimado que sirve para dar precisión al mismo. Estas operaciones se realizaron en casi todas las fijaciones, ya que los barrenos fueron machuelados para introducir tornillos, por otra parte también fue necesario barrenar .el panel lateral para colocar los conectores e indicadores.

La mayoria de los barrenos se realizaron con un taladro manual, pero algunos de ellos se realizaron el taladro de banco y otros en la fresadora vertical, con brocas helicoidales milimétricas asi como del sistema ingles.

Para efectuar el taladrado se consideraron los siguientes parámetros: número de revoluciones, velocidad de corte. velocidad de avance y el momento de torsión

d 2 S Mt = -- 30D S=- d n vc = - I no0 I O0 8

En donde: n = Número de revoluciones D = Diámetro de la pieza Vc = Velocidad de corte S = Avance de 'la herramienta u = Resistencia al corte del material 'Mt = Momento de torsión

Es importante hacer notar que no todas las piezas fueron fabricadas en el CNAD sino que algunas fueron adquiridas en el mercado después de un cuidadoso análisis, para asegurar su funcionamiento, como por ejemplo, el caso del tornillo auto embalado, una vez que se determino el diámetro, el paso y su longitud, se procedió a la búsqueda de un proveedor para el mismo. La rosca de un tomillo auto embalado se puede considerar como la carrera o pista de un balín endurecido. La tuerca consiste en una serie de balines que circulan a través de la carrera, los balines son transferidos de un extremo de la tuerca al otro por medio de un tubo guía. Estos tornillos, eliminan la fricción por deslizamiento que existe en los tomillos de potencia convencionales. Todas las fuerzas de reacción entre el tomillo y la tuerca, son soportadas por los rodamientos y dependiendo de la necesidad, en cuanto a una determinada cantidad de carga y del constante esfuerzo operacional a que va a estar sometido el mecanismo. se debe de hacer la selección de las dimensiones del tornillo y de la tuerca y de la cantidad de elementos de bolas para optimizar el funcionamiento. Este tipo de tornillo tiene un 90% de eficiencia contra el 30% de eficiencia de un tomillo de rosca trapezoidal o ACME; además la vida útil es mucho mayor ya que no presentan el desgaste por deslizamiento.

Otras piezas que se adquirieron en le mercado fueron los cilindros neumáticos que se utilizan en el prototipo; las válvulas electro neumáticas; los sensores. la tornilleria en general, y la banda transportadora.

4.3 DESCRIPCIÓN Y DIBUJOS DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS.

La descripción e los elementos mecánicos se realizará, siguiendo la numeración de los cuatro sub-ensambles .descritos en el punto 1 del capitulo 1 (1.1 .Dibujo general del prototipo).

Para realizar la descripción y dibujos de los elementos mecánicos que integran a cada uno de los cuatro subensambles del m6dulo de automatización industrial. se utilizará el software Solid-Work, el cual en la modalidad de "Parr permite la configuración del sólido en isométrico, y con la modalidad "Ensamble" permite la configuración del subensamble respectivo, con la ventaja de poder realizar modificaciones que se reflejan en 'Part" como en el "Drawing". Esta última modalidad nos da los dibujos de fabricación conforme a las normas de dibujo técnico (despiece), y los dibujos de la modalidad "Ensamble" nos da la posibilidad de los dibujos de Sub-conjunto con los cuales se integra el dibujo general del conjunto, ambos con sus respectivas listas de partes, señalizadas conforme a las normas del dibujo técnico.

A continuación se procederá a realizar la descripción de los elementos mecánicos. por medio del dibujo isoméirico y el dibujo de fabricación, con acotaciones de fabricación en un formato tamaiio carta, con un cuadro de referencia, con casillas que contienen los datos tknicos indispensables. (Ver apéndice de Dibujos).

CONCLUSIONES

AI término del periodo establecido se fabricaron los elementos que forman el MÓDULO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL (MAI). optimizando los procesos de manufactura y utilizando materiales comerciales, pero con la suficiente rigidez para que pueda ser manipulado por los alumnos Logrando así una fineza mayor que la de prototipos anteriores

Los mandos con que cuenta el MA1 (Manual, PLC, PC), fueron disefiados para realizar prácticas y secuencias que desarrollen en el alumno el conocimiento en las áreas afines de la Mecatrónica (mecánica, eléctrica. electrónica, neumática, control, etc.). de tal forma que se pueden simular procesos industriales automatizados y de control secuencial, desde un nivel básico, hasta secuencias que requieren un gran conocimiento del área

Con la fabricación del MA1 se logro llevar a la práctica los conocimientos recibidos de cada una de las materias de esta especialización.

Uno de los problemas que se tuvieron durante el diserio y fabncaadn del MAI. Fue el bajo presupuesto con el que se contaba, esto propicio que se tomaran partes y elementos de otros prototipos, generando que se redisefiaran en varias Ocasiones algunos módulos y partes del MAI, provocando retrasos en el avance.

Estos retrasos en el avance provoco que se trabajara a un ritmo más acelerado, por Io que a veces se cometieron errores, que retrazaban aun más el avance.

Esto se pudo superar con el trabajo en equipo. De tal forma que hubo una buena comunicación entre el área de máquinas y la de control, provocando menos errores y más calidad y funcionalidad de algunas partes del prototipo.

Para trabajos posteriores, se recomienda, utilizar elementos y materiales más comerciales y económicos, pero con la suficiente rigidez para un trabajo rudo, esto con la finalidad de que pueda ser reproducido en los planteles del sistema teUiOl6gic0, y hacer más fácil su fabricación. Además se recomienda disminuir el Ndmm D E I O T O P Y I T I Z I C I ~ N IWOST~IU 14" G E N A C I O N 70

número de fuentes de poder, ya que la actual cuenta con 5, pudiéndose utilizar una sola fuente con varias salidas a diferentes voltajes.

Y por último se recomienda el trabajo en equipo. ya que de no ser por la colaboración, conocimientos y experiencia de cada uno de los integrantes de este equipo, no se hubieran resuelto los problemas que se presentaron en la elaboración de este proyecto.

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Catáloao de oroductoc SMC corporation México S.A. de C.V.

Catáloao de Neumática FESTO.

APÉNDICE A

DIAGRAMAS ESQUEMÁTICOS DE CONTROL

-. . 0 0 CENTRO NRCIONRL DE RCTURLlZRClbN DOCENTE EN nECRTRbNlCR I

INTERFRZ PC

r

-u

-.r

L L M * U . I I D T . T U U L . . .

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACIC

MWULD OE I U T O W ~ I ( N I lNDuITRlAL

DOCENTE EN MECATF~NEA

NEUTRO I

i.l.liii

Z í VCA F 1

VCí:4_24VCD.lA

LM7024Ci10

24 VCtl, 1.4 CI I I

MOLEXlüO,.IP\'

GND4

Lii17024CT

FUENTE DE VOLTAJE 24 VCD, 1 A GND Ti.=-'-----

VI14 VOUT

VISTA FRONTAL FUENTE_24VCD_lA_PLC 7, I . K - . L

- ut?-.^-..

-,

.

I I 1

I I I I . I I I I I I I I I :

' I

.

' -

I. - ..... ...... - - - I

I . I

'I

I..

APÉNDICE B

DIBUJOS MECANICOS

.

CHASIS

. - -

I MOTOR/

R E L A C I ~ N DE PARTES DEL SUB-EXSAMBLE DE CHASIS

CANTIDAD I DESIGNACION PARTE DISCO DE TORRE 1 4.3.1.1

2 4.3.1.2

4.3.1.;

4.3.1.4

BASE DE I 4.3.1.5

BASE DE MOTOR DE I 4.3.1.6

BARR4 TRA?ICVERS;\L

,CHUIVIACERA

CHUbIACER4 !

CHUMACERA

TORRE

i DISCO DE I

COPLE DE 1

iMATERLAL PLACA DE ALUMINIO

CUADRADO DE ALUMINIO

REDONDILL0 DE ALUMINIO

FEDONDILLO DE ALUMINIO PLACA DE ALUMINIO PLACA DE ALUMINIO

es

4- L

A-A

PEV ING RODOLFO GONZALEZ I DiSCO DE TORRE

No. 4.3.1.1

2 Ensamble: Material: h<llRLu€ALuu*I" Parte I Cantidad CHASIS cyaro*a, iuu, ,

Fecha: 30/06/03 CENTRO NAGIONAL DE (cot: mm I Esc: 1 :4 ACTUALIZACION DOCENTE

BARRATRANSVERSAL

PROYECTO Y DIBUJO Ing. Pascua1 Guzman C. Ing. Onesimo Soriano M Ing. Margarito Ramos H.

REV. ING. RODOLFO GONZALÉI

No. 43.1.2

r 1, ... ...

...

If

OOLO

1 -+ -

I

d I

\ 'sw P

NOTA. Par i c>fzs sin ird8cacion de laleianci e$ valica 13 norma 0::1-1S02768 (Vor apendice de tablar :ecnicnrl

Fechc: 3010ói03 icoi: tin- Esc: I : 0.9

inc. Onesinio So;iors ACTUALIZACION DOCENTE Iins. i~.o:-i-:iio Rcrros ! - CENTRO NACIONAL DE

BASE DE MOTOR DE TORRE ' I Na 4 3 i o

BANDA TWANSPQOWTADQRA

BANDA, r”” ,5.3.2.10

%!I ensamble: Material: I Parte ICantidad I

Fecha: 3CiCó:33 ~

col: mm I Esc: ACTUALIZACION DOCENTE CENTRO NACIONAL DE

4.3.2.2 /

PROYECTO Y DIBUJC Ing. Pascua1 Guzman C.

‘kg. Chesino Soriano M. Ing. Margarito Ramos H. ilN ING ROOOLFO GONZALEZ M

No 4 3 2 DESPIECE I BANDA TRANSPORTADORA

REL

PARTE BASE DE BANDA

BASE MFERiOR

RODILLO MOTRIZ

RODILLO MOVIDO

RETEN DE PROBETA

BASE DE SENSOR CAPACITIVO

BASE DE SENSOR

CiÓN DE PARTES DEL SUB-EN BANDA TRANSPORTAD(

CANTIDAD DESIGNACIÓN MATERIAL

i CALIBRE 14

CALIBRE 14

AALUMINIO

ALUMINIO

I 4.3.2.1 LAMMA NEGRA

4 4.3.2.2 LAhfINA NEGR4

1 4.3.2.3 REDONDILLO DE

1 4.3.2.4 REDONIEL0 DE

I 4.3.2.5 LAiMINA NEGRA

I 4.3.2.6 LAMINA NEGRA

1 4.3.2.7 I LAh.1IhlANEGR.4

~

I

I CALIBRE14

I I CALIBRE 11

I

FOTOELECTRlCO I c a m s 14 BASE DE SENSOR 1 4.3.2.8 LAMINANEGFU

- L4

I I I BALERO 3 4.3.2.10 HIERRO I

i

Nota: para cotas sin ir.dicacioii de tolerancia es valida la no:ma DIN- I S 0 2708 (Ver apendice d? tablas lecnicas)

I 1 I SuDensamSle 1 Material: i Provecto y dibujo. I am61 "Epr* -2 Parte 1 Cantidad 1 Emcla. ~ ~ e ~ ~ ~ . s m m , , ~ ~ ~ m 1 Ing. Pascua1 Guzman C.

ing. ücesimo Soriaiio ;vi.

Basedebanda

transportadora.

iYx3 par3 co:as s n -a :ac on ce to eraic a es va .:a 'a r o m a C N- i S ü 2 7 i ? ['ler apenace ce lac as lecn cas,

I 4 1 Subensamble I Material: 1 Proyectu y dibUjG. ; .9"."lni l 'acadi /e1 Px?o ~ CUn!idad ~ 22rd2. i 'a ,5 j" , ,m, ; ,b '1 !"g. ?.scuai 5uzmá. r.

Fecha: 30/06/03 I ' Ing. Ocesinio Soriano M. CENTRO NP.CIONAL D5

ACTUALIZACION DOCENTE I Ing. Margarito Rar rc j H. : ;ie"iro:!ng. QCU;!fo C-rr.:6lez h.l

i I Soporte base d- = banda Acot: rnml ESC:2:1

~~

22.30

I Faes Can:idad Fecha: 30/06/03 Referencia

I

U i m w e e i i %;Ya. lSmrnlSrnrn

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

A-A

Acot mm/ 1.5:1 1 I P \+!I

Nota. para cotas sin indicación de tolerancia es valida la norma DIN- I S 0 2758. (Ver apendice de tablas tecnicas)

Rodillo motriz conico.

I 1 1 Subensamble I Material: Proyecto y dibujo. !zg. Pascca! Gcz;lán C. Inq. Onrsimo Soriano M.

No, 4.3.2.3

Subensamble Material: Proyecio y dibujo. 1 pa,?* I r " i A - 4 I Fecha: 30106103

~ A r n m ~ ~ m m d ~ , 9an-12. " ~ , jj=.,.npny~, ~ Ing. Pescuai Güzmári C. I

\ 1 ~ng. Onesirno Soriano i v l I Ing. Margarita Ralios H.

CENTRO NACIG>iAL DE ACTUALlZAClON DOCENTE

25 , /2 M5 c9 45' 33 50 zm 90"

Flota: para cotas sin indicacion de tolerancia es valida la n o m a DIN- I S 0 2788. (Ve: apendice de tablas tecnicas)

1

i

R5/

,R2.5

2 05.

Nota: para cotas sin indicación de tolerancia es valida la norma DIN- I S 0 2708 (Ver apendice de tablas técnicas) 1

I I I Subensamble

RELACION DE P A R l E S DEL SUE-ENS.4i\iBi2E DE 13RAZO

SOPORTE C!-IUiMACEXA

PARTE I C A ~ T ; X \ D I DES:GUCION I MATERIAL BASEDEBRAZO 1 1 I 4 3 3 1 I PERFIL iL!ONTEN

1 4 3 3 2 PL.-iCA DE

I 4.3.3.3 LAWIfi.4 N E G U

PlSTPON DE BL4ZO CALIBRE 14 COPLE DE .MOTOR Y I 3.3.3.4 1 REDONDILLO DE

SOPORTE DE 1

TORqILLO I ALUMINIO GARR4 - 1 4.3.3.5 FLACA DE 7

SOPORTE CHLTMACEIW SUP. 1 SOPORTE DE MOTOR

GUM MOVIL

I

I

I .-;LU’/iINlO 1 4.3.3.6 PLACA DE

ALUMINIO 1 4.3.3.7 PLACA DE

ALUM“ I 4 . x . s PLACA DE

ACERO i 4.3.XY PLACA D I 1 ALUMMIO

I

5 M3,

ZACION I " -

2M5\

-_......

-4

t

t

+ 971

A-A

,4 PA5

C F

qOTA : Para colas sin indiCaclDn de loleranciar es valida I2 norma OIN-IS02768. (Ver apendice de tablas lecnicasi

I 1 Ensamble: I Material: I PROYECTO Y DiBUJC

N U L Y C DOCENTE 1 Ina~ Maroarito Ramos H.

I RE'/ iNG RODOLFO GONZALEZ

BASE DE BRAZO No. 4.3.3.1 I I I

2M5-15

FkvPP 1

Parte I Cantidad

ot: mrn I Esc: 5% :echa: 30/06/03

NOTA : Paia cotas sin indicacion de !oIeran~ias es valid. iB norma OIN-1S02768. ¡Va, aperdice de tablas iecnicar)

Ensamble: 1 Material: I PROYECTO Y REVISC

llng. Pascua1 Guzman C. jing. ünesimo Soriano M. Ing. Margarito Ramcs H.

PLACA DE ALUIIINIO DE BRAZO I 2 U I D X * O " W

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE D@$ 1 SOPORTE J E CHUMACERA

SUPERIOR

REY ING RODOLFO GONaLEL L

No. 4.3.3.2

NI 4 M5,

1 Parte I Cantidad

Fecha: 30iUOiG Acoi: mm I Esc: 1 : 2

-m-@ I

Ensamble: Ma!erial: I PROYECTO Y DIBUJO I Ing. Pascua1 Guzman C.

CENTRO DE ’ Iny. Onssimo Soiiai-,o ivi. Ing. Margari:o Ramos H.

W I N * NEGW DE BRAZO m 2 0 x m mm ’

ACTUALIZACION DOCENTE REV.lNG. RODOLFO GONDLEZ hl

No. 4.3.3.3 SOPORTE DE PISTON BRAZO

2M3\

,I ...... J 1 !

NOTA : Para cotas sin indication de foleian9ar e5 valida la noma DIN-IS02768. (Ver lDendice *e tablas Ccnicarl

REV ING RODOLFO GONZI\LES M

NO 4 3 3 4 COPLE MOTOR-HUSILLO

2 subensamble: Material: 1 a*RRIC"AOR*D* OE*L"L<I*IO Parte I Cantidad BRAZO oESIIXl+<llrm

CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

Fecha: 2u:o5:02 cot : rnrn I Esc: 5 :3

PROYECTO Y DIEUJO Ing. Pascua1 Guzrnan C !q Onesirno Cc:imr M

Ing. Margarito Ramas H. REV ING. RODOWO GONZALU

32

Subensamble: 1 Material: I PROYECTO Y DIBUJO

Parte I Cantidad Fecha: 30106103 cot: m n 1 Esc: 2 : 1

I

1 A~~ULOOEUUMNODC 1 Ing. Pascua1 Guzman c . ' ~ n g . unesirno Sonano M.

REV. ING. RODOLFO GONZALEZ

YX3SXy>mm BRAZO

CENTRO NACJONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

No. 4.3.3.5 SOPORTE DE GARRA

123

I /Ensamble:

NOTA : Para COD5 si? indication de tolemncisr es valida la norma DIN-lS02768. (Ver apendice de iaSlar lecnica~l

Material: - -~ , PROYECTO Y DIBUJO

O' 'Ino Pasaal GLzman C

, . . .=. . . il -. . .u.YL. ,< , , , , I . ,

R N . ING. RODOLFO G

SOPORTE DE MOTOR

"

Ferna 3 0 0 6 ' 5 CENTRO NACIONAL DE i."g Or.es mo Soriwo M ACTUALIZACION DOCENTE nn Mxnsrim Rimas h ._". ,"".I cer * - .-

2M5-15

F I k q T 1

PWCIOLALUMINIODE Par!e /Cantidad I BRAZO ,2IXIOXmmm

CENTRO NAcIONAL DE Fecha: 3C:GS:C3 ACTUALIZACION DOCENTE

NOTA: Para mfss *in indicacion de to!eianciar es valida la norma ü!N-!SOZiiB (Ver apenCice de tablas iecnicas)

Ing. Pascua1 Guzmán C. Ic5. Cxsimc Soriano PA Ing. Margarito Ramos H.

I 1 I Ensamble: 1 Material: I PROYECTO Y REVIS(

REV ING ROOOLFOGONZaLEZ

No 4 3 3 9 SOPORTE DE CHUMACERA

INFERIOR

ALMACENES

i

Enscmble: Maierial: PROYECTO Y DIBUJO

Parte ~ cor3,:idoci Fecha: 30/06/03

i ~ !hs. Dascucl Guzmcn C inc. Ciesimo Soiono h.' CENTRO NACIONAL DE

\coi: mn'! Esc: SIN I ACTUAL!ZACION DOCENTE

DESPIECE ALMACEN

inc. EMargaritG Ramas 5 % E J . ING RODOLFO GONZALEi

NO. 4.3.4

RELACIÓN DE PARTES DEL SUB-ENSAMBLE DE ALMACENES Y UNIDAD DE MANTENIMIENTO

PARTE I CANTIDAD 2

2

ESTANTES DE 6 ALAMACEN

2 TAPA DE ALMACEN

T O W DE UNIDAD 1

I BASE MFERlOR DE ALMACEN

TORRE DE ALMACEN

DE MANTENIMIENTO

BASE DE UNIDAD DE MANTENIMIENTO

P

1

DESIGNACION MATERIAL 4.2.4.1 LAMINA NECK4

CALIBRE 14 4.3.4.2 LAMINA KEGRA

CALIBRE 14 4.3.4.3 LAMINA NEG?A

CALIBXE 14 4.3.4.4 LAMMA N E G U

CALIBRE 14 4.3.4.5 PERFIL

RECTANGULAR DE HIERRO

4.3.4.6 L A M " NEGR4 , CALIBRE 14

'sini E

o o

50 I I 41.50

NOTA: Paca cc:as sin indicacibn de tolerancias es vailda la norma DIN-ISC2768. (Ver apendice de iablas iecnicas)

-E-@ 1 ESTANTE DE ALMACEN No 4 3 4 3

A I t -

A-A

NOTA Pars colas sin noicac on ae 10 erancii es val da a noma D FI.1502758 ver acem ce uc 'a0 as iccn cas)

TALADRO

RELACION DE PARTES DEL SUB-ENSAMBLE DE TALADRO

BASE DE TALADRO

TAPA DEL MOTOR

PARTE I CANTIDAD 1 DESIGNACION 1 MATERIAL TORRE DE TALADRO 1 1 1 4 3 5 1 i PERFlL

RECTANGULAR DE 1 HIERRO 1 4.3.5.2 LAMINA NEGRA

1 4.3.5.9 I REDONDILLO DE CALIBRE I4

- I A L U M N O 1 CAJA DEL MOTOR I 4.3.5.10 REDONDILLO DE

MANDRíL 1 4.3.5.5 REDONDILLO DE

I ALUMIJNIO

ALUMINIO TOPE DE PROBETA 1 4.3.5.6 PLACA DE

ALUMINIO BASE TALADRO B 1 4.3.53 LAMINA NEGRA

CALIBRE 14 SASE PARA 1 4.3.S.5 LAMINA NEGRA PROBETA CALIBRE 14

BASE PISTON 1 4.3.5.7 PLACA DE

-

TALADRO ALUMllYlO

4.3.5.5 'e Ensamble:

4.3.5.21

Material: PROYECTO Y DiBUJC Parte !Cantidad 1 TALADRO 1

Fecha: 30/06/03 CENTRO NACIONAL DE ACTIALIZACION DOCENTE

DESPIECE TALADRO

Ing. Pascua1 Guznan C. Ing. Onesimo Soriano M. Ing. Margarito Ramos H. kw. ING. RODOLFO GONL~LE;

No. 4.3.5

63.50 m

Seb-ensamble I Materiol: I P ~ ~ , I r e~ !~ngu~crae hieno

I .Parte I Con:idod TALADRO ?r?ex63,5x14C -*

PROYECTO Y DlBUJC pascuol ~~~~á~

Ing. Onesimo Soriano

I I I

Fecha: 30iO6i03 \coi: mm! ísc: 1 5

CENTRO NAqiONAL SE ACTUALIZACIOFJ DOCENTE IIng. Mcífurito Rcnos

~ E V . ING.RODOLFOGANZ*LE

.9T t

m 7

i

6-

IM5

NOTA: Para colas sin indicacion de tole es valida la norma DIN-IS0276E (Ver apendice de tablas tecnica!

I 1 1 Sub-ensamble I Malerial: I PROYECTO Y DlBl

Sub-ensamble Material: 3 I Porte I Cantidad I TALADRO I Lominonegrocalibre $ 4 m”.

Fecho: 30/06/03 CENTRO NACIONAL DE ACTUALIZACION DOCENTE

BASE TALADRO B I.

PROYECTO Y DIBUJO Ing. pascua1 Guzmán 1

Ing. Onesimo Soriano I Ing. Margaita Ram03

REV^ NG. ROCOLFO GOUZALE

No. 4.3.5.3

A 'it

~~

4 1 I Sub-ensamble

C2.5

.idaterial: I PROYECTO Y DiüUJO

NO:A Para a t a s 5 n ndicacian be 10 e :ax es val da la norma SIN-IS02763 (Ver apenaic? de Iaolas *ec?~cas)

Pace 1 Cantidad F&a:. 30/C6/03

.cot: m n I EX:

TALADRO ! ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ o ' ~ ~ ~ ~ ~ ~ ! ~ ~ ~ , l n g . Pascdal Guzman C. Ing. Onesimo Soriano M ing. Margari:o Ramos H

CENTRO NACIONAL DE

XEV. ING. RODOLFO GONZhLE I ACTUALIZACION DOCENTE

CAJA DE MOTOR No. 4.3.5.4

1.

_..__..._....._.......~...~~...

40

NOTA: Fara cotas sin indicación de ioleranci; es valida la norma 01N-1S02768. (ver apendice de tablas iecnicas)

I I I

NOTA: Para cotas sin indicacion de toleranci es valida la noma DIN-IS02768. (Ver aprnrlice de tablas tecnicac)

@30

Ensamble: Material:

0 -D

PROYECTO Y DIBUJO 9 1

ACTUALIZACION DOCENTE ?cot: m m 1 Esc: 2 1

TAPA DEL TALADRO

Ins. Margarito Ramos H. REV. ING. RODOLFO GONZALEZ 1

1 No. 4.3.5.9 I

PATEADOR

R E L A C I ~ N DE PARTES DEL SUB-ENSAMBLE DE PATEADOR

PARTE 1 CANTIDAD BASE DE PATEADOR I

1

I I PATE ADOR

SOPORTE DEL PATEADOR

DESIGNACI~N iLlATERiAL 43.6.1 LAiLIN.4 NEGRA

CALIBRE 14 4.3.6.3 PLACA DE

ALU~IINIO 4.3.6.2 LAMNA NEGIW

C A L I B E 1 4 .

4.3.6.1 i

PROYECíO I DIBUJO

! Ing. Poscual Gurrnán C. I Ing. Onesimo Soriano M. 1 !ng. Margariio Ramos H.

Ensamble: 4-56 I Material:

Fecho: 30106l03 CENTRO NACIONAL DE Pone \Conlidad

ACTUALIZACION DOCENTE qcoi: rnd ESC: SIN REV. ING. RODOLFO GONZALEZ M

DESPIECE PATEADOR NO. 4.3.6 I

I

! 1

DETALLE A

6

NOTA: Para m t z S sin indicación de :aleranc DETALLE A (3 : 2) es valida la noma DIN-IS02758.

(Ver apendice de tablas iecnicas)

-v.

LE-

1 Seb-ensamble 1 Material: 1 PROYECTO Y DIBUJO 1 2 1 1 tominanegrocdt- i 4 I lng. pascual ~~~i Parte ICantidad 1 PATEADOR de a i d b X 1 3 8 mm

i lag. Onesimo Soíiaaü :v:. ~ Fecha: 3UiUOiC3 i CENTRO NACIONAL DE iA-at: mm I E X I:I i

I j <- !

P

ACTUALIZACION DOCENTE ing. Margarito Ramos H. w. ING. ROOOLFO GONLALEZ 9

No. 4.3.6.2 S 0 3 0 R T E DE PATEADOR

i

1!.70

i 34.1 I I 10.22 I

NOTA: Para wtas sin indicación de Ioieranci es valida la norma DIN-IS02768. (Ver apendice de tablac tecnicas)

1 Sub-ensamble: I Matoriai. I PROYECTO Y DIBUJO

APÉNDICE c HOJAS DE DATOS TECNICOS

1.2 Tipos de tomillos y iuercas.

a). Tornillos de cabeza-

b). Birlo.

c). Espigas roscadas

d).Extremos de Tornillos.

I . I &ira:idei.?s y segluros:

Se usan arandelas: a) Si las partes son fundidas, forjadas o si !as supe:ficies de apoyo no estin completamente planas. b) Si tenemos un agujero alargado u ovalado. c) Si las partes unidas por la unión de iornil!o son nq blandas. d) Si las partes son inclinadas.

Seguros:

a). Por medio de forma es decir por la deformación del mismo seguro.

b). Por medio de fuerza axial es decir por medio d.: la fuerza axial que produce la fricción necesara para ciitar que la unión se afloje.

i.4. Caiculo:

I .4.1, Longitud de la rosca niiiiima

En una destrucción de una unión de tornillos tenemos tres diferentes casos: Las roscas de las tucrcas se dqol lan Las roscas d? :os iornil:os sz hanen

La seccion drl tornillo resistsiw sr r o n w

La longitud minima de una unión de tomillos se calcula:

Ec. V.l m 5 (0.175 + 0.065 dip) d d = diámetro mayor de la rosca P = Paso de la rosca.

En general se elige para la altura de tuercas:

Metales ligeros m 2 2d acero 2 0.8d diámetro exterior ? 1.45d

1.4.2. Momento de apriete, solicitación de esfuerzos por apriete, factor de apriete.

En la operación de apretar obtenemos en la sección del núcleo de un tornillo una tensián. El valor de esta tension es dependiente de la fuerza de apriete y notiene limites exactos.

La fuerza de pretensar que obtenemos se ca

Fp es la fuerza de pretensado An es el área de la sección del núcleo rap es la fuerza de apriete.

Ec. V2 Fp = A n . rap

. . ?*:a i i n i i ) i x j de !omillas que r ~ i r l n i x : ~ e ? ~ n ? su;liitadas ts n;cessrio que se apriete i o n u:i torqu!nietro. Pam ilna hiera de pr.-teniar deceda es posiole calcular el momsnro de aprierc apo\.imx!nr,cente

Ec. V .3 pap = F p ( 0 . 1 6 ~ + 0.5Spc pcal . Om) con arandela pap = Fp(O.16~ d pd2 . dm

Fuerzas en una unión de tomillos.

Si una union de tomillo tiene una fuerza de compresión Fp el tomillo se zlarga por el incremento ‘‘es’’, y las partes se acortan por el incremento “eb“. Si hacemos un diagrama de fuerzas con la variation de longitud obtenemos el siguiente diagrama:

Si ahora actúa sobre esta unión U T . ~ fuerza de fcxionamiento ‘Y, después se alarga el tomillo el valor “e’’ y el acortamiento de las partes se disminu:? e1 valor Y’; sobre el tornillo actúa en este caso la fuerza máxima ’‘Fg” y sobre las paries la fuerza minima ‘‘Fk”. La diferencia enire estas dos fuerzas, es la fuerza de funcionamiento ‘Y que actúa sobre la unión.

I

E! cálculo de las uniones de 1:onillcs se h x e :

Ec.V.6 Fp= 2 . 2 F

La fuerza variable se calcula:

eb F- Ec.V.7 Fd = es eb I + -

es

eb es

La relación de -- se calcula aproximadamente con:

eb Et Si LSi S, +SI +S, es 3Es Ei LEi ZFe + Eplas + Ecii - = _ _ _ =

Et = modulo de elasticidad del tornillo Es = Suma de espesores de las partes Si =Espesores de las diferen:es paries Ei = Modulo de elasticidad de las panes

En una unión de tornillos

Fg Fuerza máxima Fp + Fd Fk Fuerza minima Fg - F

1.4.4 Esfuerzo de tornillo con carga longitudinal

El esfuerzo de tracción se calcula en relación de la sección de tensión; esta sección es un poco más grande que la del núcleo

Ec.V.9 rt=-<O.XRel Fg AS

Fg = es la fuerza máxima en la unión de tornillo AS = es el &ea de la sección Re = Es el esfuerzo de limite de fluencia

Fd 2 A n

Ec.V.10 m>=-<0.7;&

KZ ] I 11.1 [ i .15 11.2

?d = es el esfuerzo variable de tracción por carga variable Fd = Es la fuerza variable dinimicz An = es el área del núcleo rAg = Es el esfuerzo en función del material y del proceso de fabricación., y de la concentración de esfuerzos. Se calcuela con la siguiente formuela:

Ec.V.1 I d g = K,K@

Ki = es el factor del proceso de fabricación del tomillo- tuerca.(ver tabla) K , = es el factor del material de la tuerza TA = Factor de concentración de esfuerzo

En general es posible calcul~r el esfuerzo ds ::acción en el cor,uón del núcleo admisible con la siguiente formula

F An

Ec.V. 12 d = -- 5 0.6Rel

1.4.5

1.4.5.1 Tipos de tomillos

Tornillos de ajuste. Tienen un ajuste en las dos piezas unidas, se usan para transmitir cargas variables y para una sujeción exacta.

Esfuerzo de tornillos con cargas transversales.

Con casquillo. Tienen un ajuste que puede transmitir cargas mas grandes que los tornillos de ajuste.

Con clavija. Se necesita una fuerza de compresión muy grande para que la carga transversal sea contrmestada por la fuerza de fricción.

.I

.~ : : : ~ ! ! ... . ,.:. .

1.4.5.2 Calculo Los tornillos de ajuste y de casquillo, transmiten esfuerzos de corte por lo tanto

F Sci S rpndni

Ec.V.13 r p = -

F = es !a czxsa rranv;-:sd r\ = es e! aren de corte del t:oni!lc S =es la longitud de coniactu

Tadm

En general tenernos:

075 Rn / O 6 Rn / O 6 Rn 1 2 Re 1 0 9 Re 1 0 9 Re

I Repetiriva 1 Variable , . . -~ Carga 1 Estática 1

Cada tomillo produce una fuerza de fricción (poFp). Si w.a unión debe transmitir una fuerza solamente por medio de fricción, la fuerza de fricción debe de ser en este caso más grande que la fuerza transversal (Fa).

o = Factor de seguridad = 1.3 para carga estática; 5 1.5 oscilm’a Fp = Fuerza de compresión F = Fuerzatransversal po = O. 14 para acero sobre acero

Para superficies apretadas lisas y secas (profundidad de aspereza Rz=25. ..40 kim) se tiene: po = 0.15 ... 0.2paraacero sobreacero po = 0.18 .... 0.25paraacerosobrehierroscbrebronce po = 0.22.. ... 0.26 para Hg sobre Hg sobre bronce.

1.5.2. Valores de esfuerzos de trabajo.

AUTOR: DEKEL. TiTULO: ELEMENTOS DE MECNISMOS. EDITORIAL: URNO.

A.325

0.14

0.462 120 0.603 im

1118' 0.763 105 0.963 105

11R' 1.45 105

LOSTORPUES:

T - K D P ErtmCAaiadmcoBare~bYg e3mZ-m

WNOE

LA TENSION USADA PARA CALCULOS ES LA INDICADA COMO MINIMA MAS UN 5%

NOTA IMPORTANTE: . ._ , . . ..... -. . . . .. . . LO MAS USUAL ES CONSIDERAR TORNILLOS Y TUERCAS LIMPIOS Y LUBRICADOS PARA EFECTOS DECALCULOS

NOTAS IMPORTANTES

1:KRECOMIENOASIEMPREUS*RNERW\A1Ol2H. OH,A563 C Y ARANDELAF436 PAPATORMIUU(U CON A U B A W I RECUBRIMIENTO) O SIN A W W . EN TFQS 1 Y 2.

TOWSNUESTROS PROOUCTOS. sONsuhniiIsTRA~ScONCERT!FiCAOOOEW\Li~OSiASl ES REOUERIW POñNUESiROCLiENTE. PRUEMSOE TENSIONTMBIENPUEDEN SERREALlUDASCON WRGO.

Limite de medidas en mm. parr <ampor

Clare de Tolerancia en mm.

I I I

. . ! 11.6 10.6 11 11.5 12 (0 .6 11 11.5 12 10.5

TESIS BOLIVAR Bolivar 290 - C Col. Obrera

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