7/26/2019 Modelamiento y Simulacin MEF de Cargador CAT 994F

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Modelamiento y simulacin MEF de cargador CAT 994F

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1. RESUMEN EJECUTIVO Y CONCLUSIONESEl cargador frontal CAT 994F presenta una serie de fisuras en el pantgrafo opluma delequipo, es por esto que Minera Escondida Ltda solicita un estudio que identifiquelos

puntos de mayores esfuerzos, especficamente en el pantgrafo y c!asis delequipo",con el o#$eto de identificar las causas de falla del material" El equipo se adquiri ela%o&''( y las fisura aparecieron durante un a%o de operacin" El &')' la aparicin defisuras es a los ( meses"*e realizo un le+antamiento del #alde, pantgrafo, cilindros !idrulico, c!asis decargay c!asis trasero para realizar la modelacin en -d del equipo" *e determino lafuerzam.ima de penetracin del equipo al cerro que por catalogo es de )'4 /ton0" Luegosedetermino el peso de la carga so#re el #alde que es de -' /Ton0 y la fuerza quee$ercelos diferentes componentes so#re el c!asis trasero tales como el motor,plataformas,contrapeso, etc" La carga total e$ercida so#re el c!asis trasero es de 44 /ton0" 1araconsiderar las cargas dinmicas se le agrego un &'2 a cada fuerza"

La estructura a analizar est compuesto de tres tipos de materiales3 A*TM A 5&6r '7A*TM A )4 8*L y fierro fundido" Las soldaduras aplicada son dos3 *oldaduraA* E

5'): y *oldadura A* E )''): en electrodo o alam#re tu#ular" 1or lo cual secalculolos esfuerzos m.imos en los componentes y los criterios de dise%o se compararaseg;n las propiedades mecnicas de cada material mencionado" Las propiedadesmecnicas del !ierro fundido no se determino con e.actitud, se utilizaron +alorestpicos"*e identifico 4 casos comunes de operacin, +er punto ("4 donde el casos ) es elmscom;n y el caso & es una operacin inadecuada del equipo" Los casos - y 4de#ido alcarguo del mineral so#re el #alde son operaciones que no presentan pro#lemas

estructurales para el equipo ya que se est operando con un factor de seguridadde "En todos los casos esfuerzo m.imo est de#a$o del esfuerzo de fluencia de losacero ,por lo que no e.istir ning;n tipo de da%o por deformacin plstica"El mayor esfuerzo es en el #rac

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deformacin plstica" *in em#argo el da%o de la estructura se de#e a una falla porfatigay este caso solo acelera el tiempo de la aparicin de fisura" En una operacinnormalque es el caso ), se estima en un a%o la aparicin de fisuras por fatiga"

Finalmente se determino cuantitati+a y cualitati+amente el lmite de fatiga de losmateriales, que para el pantgrafo fue de :' /M1a0, en el caso ) y el caso - los

esfuerzos m.imos superan este +alor" Esto quiere decir que la falla estructura esporfatiga y principalmente se de#e a una operaciones inadecuada" En el caso real =)>igualmente se producir una falla por fatiga"El ane.o 5"( muestra un resumen de los puntos que fallaran por fatiga y el que sede#econsiderar en una inspeccin +isual o mantencin pre+enti+a"En zonas con concentradores de esfuerzos, tales como soldadura, golpes yentalladuras

los esfuerzos se pueden duplicar, por lo que es otra de las principales causas deaparicin de fisuras en la estructura" *e recomienda seguir procedimiento delane.o 5"&para eliminar concentradores de esfuerzos" Con un correcto procedimiento dereparacin de soldadura, no de#era tener pro#lemas estructurales en un plazo de)a%o"El cilindro !idrulico no presenta pro#lemas estructural, las fallas detectadas sede#e apro#lemas metal;rgicos de colada del material o micro estructura"

CARACTERISTICAS DEL EQUIPO

?om#re del equipo 3 Cargador FrontalModelo 3 Caterpillar 994 F1eso total del equipo 3 )95 /Ton0Carga ;til del cuc!arn 3 - /Ton0 =): /m-0>Fuerza m.ima de penetracin 3 )'&' /

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DEFINICION DEL PROBLEMA:Actualmente e.iste un pro#lema estructural,de#idoa la aparicin de fisuras o fractura del material, esto se presenta generalmente enelpantgrafo, #astidor de carga, #astidor trasero y +stagos del cilindro

oleo!idrulico Tilt"

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Diagrama de !er"# Li$re % a& a a'a(i)ar

Las siguiente figuras muestra la fuerza de penetracin y la fuerza de#ido a la carga,esto se define como diagrama de cuerpo li#re, el cual aplicaremos en la

modelacin"Fp3 Fuerza de penetracin @ )'&' /

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