Transportador mecánico

Curso integrado | 1 de diciembre de 2017

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“Año del buen servicio ciudadano”

Curso Integrador-Escuela Mecánica

Transportador Mecánico

Profesor:

Alvarado de la Portilla, Carlos Moisés

Integrantes:

o Avila Anticona, Alex Erickson - 1510257 o Chumioque Naveros, Alex Abel - 1522630 o León Gonzales, Royer Andy - 1411537 o Mendoza Ramos, Rueme Rosmel - 1420626

2017

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Índice

Introducción --------------------------------------------------------------------------------------- 3

CAPITULO 1: --------------------------------------------------------------------------------------4

PROPUESTA DEL MECANISMO --------------------------------------------------------------4

Objetivos: --------------------------------------------------------------------------------------- 6

Ventajas y desventajas del transportador mecánico: -------------------------------------- 7

Mecanismo de cuatro barras articuladas ----------------------------------------------------8

Clase I -----------------------------------------------------------------------------------------8

Clase II --------------------------------------------------------------------------------------- 9

Funciones de Enlaces----------------------------------------------------------------------- 10

El mecanismo manivela balancín: ----------------------------------------------------------- 11

La condición de Grashof: ------------------------------------------------------------------ 11

Ángulo de transmisión: -------------------------------------------------------------------- 11

Grados de libertad -------------------------------------------------------------------------- 12

Método de Brodell y Soni ------------------------------------------------------------------ 13

analisis del mecanismo ----------------------------------------------------------------------- 14

Determinando el grado de libertad: ------------------------------------------------------ 15

CAPITULO 2: ------------------------------------------------------------------------------------- 16

PLANIFICACION DE LA CONSTRUCCION ------------------------------------------------ 16

DIAGRAMA DE GANTT ---------------------------------------------------------------------- 17

CAPITULO 3: ------------------------------------------------------------------------------------- 18

DISEÑO Y FABRICACIÓN --------------------------------------------------------------------- 18

Planos ------------------------------------------------------------------------------------------- 19

Lista de materiales: --------------------------------------------------------------------------- 20

Costo de material ------------------------------------------------------------------------------ 21

Características del motor -------------------------------------------------------------------- 22

Variador de velocidad a través de un potenciómetro ------------------------------------ 23

Fuentes Bibliográficas -------------------------------------------------------------------------- 24

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Introducción

El mecanismo proporciona movimientos que permite el traslado de un material

mediante enlaces mecánicos (mecanismo de 4 barras). El mecanismo tiene un

retardo de tiempo entre los paquetes en movimiento y este retraso puede ser

utilizado para introducir cualquier alteración en el paquete o mover el paquete

para cualquier otro propósito. Mientras que en la mayoría de transportadores

tales acciones no pueden ser realizadas a menos que el módulo programado

se utilice para producir la parada intermitente del transportador que

básicamente es costosa. El prototipo de diseño requiere motor eléctrico,

eslabones o vigas y la plataforma sobre los que se mueven los envases. Todos

los eslabones están hechos de polietileno que reduce el peso de todo el

sistema incluyendo la cabeza que tiene un contacto directo con el material a

transportar que se están moviendo. Se espera que el sistema se mueva como

paquetes pesados de 0.1 a 0.3kg aproximadamente

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CAPITULO 1:

PROPUESTA DEL

MECANISMO

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El mecanismo se basa en un transporte mecánico que no necesita de la ayuda

del hombre, ya que será accionado por un motor eléctrico con la finalidad de

hacer girar la manivela a 360º. A continuación, la figura 1 mostrara el bosquejo

del sistema.

FIGURA 1

Como se puedes observar el sistema está compuesto por acopladores que

ayudan a hacer girar al enlace de transporte, gracias a la manivela cuyo origen

es su motor eléctrico.

360°

Manivela

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OBJETIVOS:

Fabricar un mecanismo de transporte que puede mover cosas de un

lugar a otra.

Entender la planificación y ejecución de un proyecto.

Comprender las técnicas de fabricación en un taller mecánico.

Comprender el uso de máquinas, herramientas de medición y el buen

uso de los materiales empleados en el proyecto.

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TRANSPORTADOR MECÁNICO:

Ventajas

Desventajas

Permite el traslado del Material. Depende de un motor.

Optimiza tiempos. Necesita lubricación de

componentes.

No usa polines para el traslado. Sus movimientos son limitados.

El ruido de operación se reduce. Límites de tecnología.

Reemplaza a los operadores

humanos en tareas tediosas.

Costo de desarrollos

impredecibles.

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MECANISMO DE CUATRO BARRAS ARTICULADAS

Los mecanismos de barras articuladas se caracterizan por que sus elementos

rígidos se articulan entre sí para conformar una cadena cinemática con la

capacidad de generar un determinado movimiento, como respuesta a un

movimiento asignado en la entrada del mecanismo, estas características del

movimiento generado, dependerán de las características dimensionales de las

barras que conforman el mecanismo y de los eslabones de referencia. De

forma general se pueden mencionar algunos mecanismos representativos que

comúnmente se pueden encontrar en las máquinas y que cumplen funciones

definitivas en la funcionalidad de la máquina.

Los mecanismos articulados de cuatro barras, atendiendo a sí alguno de sus

elementos pueden efectuar una rotación completa, se pueden clasificar en dos

categorías:

1. CLASE I (mecanismos de manivela): Al menos una de las barras del

mecanismo puede realizar una rotación completa.

2. CLASE II (mecanismos de balancín): Ninguna de las barras de entrada y

salida de movimiento que conforman el mecanismo puede realizar una rotación

completa, excepto el acoplador

Clase I

Mecanismo manivela balancín

El mecanismo manivela balancín debe cumplir las siguientes condiciones:

L2 + L3 ≤ L1 + L4

BC ⇒ barra menor

CD ⇒ barra mayor

AB ⇒ barra fija o soport

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Mecanismo doble manivela

El mecanismo doble manivela debe cumplir las siguientes condiciones:

L1 + L3 ≤ L2 + L4

AB ⇒ barra menor

CD ⇒ barra mayor

AB ⇒ barra fija o soporte

Clase II

Mecanismo doble balancín

El mecanismo doble balancín debe cumplir las siguientes condiciones:

L1 + L3 ≤ L2 + L4

CD ⇒ barra menor

AB ⇒ barra mayor

AB ⇒ barra fija o soporte

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Mecanismo manivela deslizador

Funciones de Enlaces

La función de un mecanismo de enlace es producir giratorio, oscilante, o el movimiento alternativo de la rotación de una manivela o viceversa. Dicho más específicamente enlaces pueden usarse para convertir: 1. La rotación continúa en rotación continua, con una velocidad angular constante o variable proporción. 2. La rotación continua en oscilación o movimiento alternativo (o a la inversa), con una constante o relación de velocidad variable. 3. Oscilación en oscilación o movimiento alternativo en movimiento alternativo, con una constante o variable relación de velocidad. Los vínculos tienen muchas funciones diferentes, que se pueden clasificar de acuerdo en el objetivo primordial del mecanismo:

Generación de la función: el movimiento relativo entre los enlaces conectados al bastidor.

Generación de la trayectoria: la trayectoria de un punto trazador.

Generación de movimiento: el movimiento del acoplador de enlace.

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EL MECANISMO MANIVELA BALANCÍN:

El mecanismo manivela balancín se obtiene a partir de la cadena cinemática

de 4 barras y necesariamente la barra más corta (BC) tendrá que ser la

manivela. En este mecanismo, dicha barra más corta realiza giros completos

mientras que la otra barra articulada a tierra posee un movimiento de rotación

alternativo (balancín).

Algunas aplicaciones comunes del mecanismo manivela balancín son: el

mecanismo de la máquina de coser, el mecanismo de las bombas de pozos de

petróleo, el mecanismo de las máquinas elípticas, etc.

El eslabón 1 es el marco o tierra. El eslabón 2 es el motriz que puede girar completamente o

puede oscilar. En cualquier de los casos, el eslabón 4 oscila. Como el eslabón 2 gira

completamente, entonces el mecanismo transforma el movimiento rotatorio en movimiento

oscilatorio.

La condición de Grashof:

Para que al menos un eslabón de un mecanismo de 4 barras, sea capaz de

realizar un giro completo, respecto al marco de referencia, es necesario que la

suma de la longitud del eslabón más largo y la de más corto, sea menor que la

suma de las longitudes de los otros dos eslabones.

L2 + L3 ≤ L1 + L4

BC ⇒ barra menor

CD ⇒ barra mayor AB ⇒ barra fija o soporte

Ángulo de transmisión:

Si el mecanismo de cuatro barras articuladas está diseñado como un

mecanismo manivela balancín, pero se hace que el balancín sea el motriz,

entonces ocurrirán puntos muertos, por lo que es necesario que haya un

volante para ayudar a pasar por estos puntos muertos. Además de los puntos

muertos posibles, es necesario tener en cuenta el ángulo de transmisión que

es el ángulo entre el eslabón conector y el eslabón balancín.

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Se puede obtener una ecuación para el ángulo de transmisión aplicando la ley

de los cosenos a los triángulos AO2O4 Y ABO4 en la forma siguiente.

𝑧2 = 𝑟12 + 𝑟22 − 2𝑟1𝑟2𝑐𝑜𝑠𝜃2

Y también

𝑧2 = 𝑟32 + 𝑟42 − 2𝑟3𝑟4𝑐𝑜𝑠𝛾

Por lo general, el máximo ángulo de transmisión no debe ser mayor que 140°

y el mínimo no menor de 40° si se usa el mecanismo de eslabones articulados

para transmitir fuerzas considerables. Si el ángulo de transmisión se hace más

pequeño que 40°, este mecanismo tiende a pegarse debido a la fricción en las

articulaciones; adicionalmente los eslabones, el conector y el balancín tienden

a alinearse y se pueden trabar.

Es especialmente importante verificar los ángulos de transmisión cuando se

diseñan los mecanismos para operar cerca de los puntos muertos. La figura

muestra los ángulos mínimo y máximo de transmisión para un mecanismo de

cuatro barras articuladas mediante 𝛾ʼ y 𝛾ʼʼ respectivamente.

Grados de libertad

El grado de libertad de un sistema es el número de parámetros independientes

que se necesitan para definir su posición en el espacio, en otras palabras es el

número de movimientos que puede realizar un cuerpo en cada uno de los ejes,

en rotación o translación.

Los grados de libertad de un mecanismo plano se pueden obtener con la

siguiente ecuación:

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Donde:

n es el número de eslabones.

J1, es el número de pares o pares de V clase.

J2, es el número de semijuntas o pares de IV clase.

Método de Brodell y Soni

Para diseñar un mecanismo manivela balancín se puede emplear el método

de Brodell y Soni

Procedimiento:

a. Inicialmente se deben definir las posiciones extremas del balancín como

se muestra en la siguiente imagen.

b. Se traza una recta X cualquiera, que pase por B1.

c. Se traza Y, pasando por B2, formando un ángulo α con X. El punto de

corte de las líneas X y Y, en el punto O2, se toma como centro de la

manivela.

d. La longitud r2 se obtiene de B2C, pues B2C=2r2.

e. La longitud r3 se calcula a partir de O2B1=r2+r3.

f. Finalmente se obtiene el mecanismo manivela balancín ilustrado en

trazo más oscuro.

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ANALISIS DEL MECANISMO

Para un desplazamiento dado determinar el radio de la manivela De la figura d es el valor predeterminado y tenemos que determinar el radio de manivela r para un valor de radio dado de eje de balancín R Dejar que la oscilación del eje de balancín es el grado Q en el punto B Desde el triángulo ABC d = 2 AC d = 2 R Sin (Q / 2) …….. (1) Q / 2 = Sin- 1 (d / 2R) Q = 2 Sin- 1 (d / 2R) A partir de manivela y el movimiento del eje de balancín 2 r = R * Q * 3,14321 / 180 ……… (2) En poner el valor de Q de la ecuación 1, obtenemos r = (R * 3,14321 / 180) * Sin- 1 (d / 2R) …… (3)

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Determinando el grado de libertad:

De acuerdo a la ecuación de la kutzback:

Donde:

n es el número de eslabones.

J1, es el número de pares o pares de V clase.

J2, es el número de semijuntas o pares de IV clase.

Por lo tanto: w = 3 (4 - 1) - 2 x 4 - 0 w = 1

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CAPITULO 2:

PLANIFICACION DE LA

CONSTRUCCION

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DIAGRAMA DE GANTT

Versión: 3

Curso: Integrador - Escuela mecánica fecha: 18/09/2017

Proyecto:

Transportador mecánico

Fecha de actualización: 23/11/2017

Actividades semanas del proyecto % de la

actividad Responsable

% de cumplimiento

setiembre octubre noviembre

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

1. portada P 2% Leon 2%

R

2. índice P 2% Avila 2%

R

3. introducción P 2% Chumioque 2%

R

4. objetivo P 5% Avila y Mendoza 5%

R

5. cronograma P 16% Chumioque 16%

R

6. dibujo técnico P 12% Mendoza y Avila 12%

R

7. análisis cinemático del mecanismo

P 35% Leon y Chumioque 35%

R

8. listado de materiales

P 2% Avila 2%

R

9. estimación de costo

P 2% Leon 2%

R

10. características de equipos utilizados

P

7% Mendoza 7%

R

11. explicación de la construcción del mecanismo

P

7% Leon 7%

R

12. conclusión P 5% todos 5%

R

13. bibliografía P 3% todos 3%

R

% total 100% % de cumplimiento

de promedio 100.00%

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CAPITULO 3:

DISEÑO Y

FABRICACIÓN

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PLANOS

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LISTA DE MATERIALES:

Motor DC 12v

Potenciómetro de 100k

Fuente de switching 12V DC 5 Amp con enchufe a toma

Interruptor on/off de palanca electrónico

Cable Dupont Macho juego de 75 unidades

Madera

Pernos

Protoboard

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COSTO DE MATERIALES

Materiales Precio

Motor DC 12v S/ 30.00

Potenciómetro 470k/500k S/ 28.00

Fuente de Switching 12V DC 5 Amp con enchufe a toma S/ 28.00

Interruptor on /off de palanca electrónico S/ 12.00

Cable Dupont Macho juego de 75 unidades S/ 8.00

Madera CEDRO S/ 15.00

Pernos M4 S/ 9.00

Barniz 1/8 S/ 5.00

Componentes Electrónicos S/ 14.00

Melamine 30 x 50 S/ 15.00

Protobar S/ 12.00

Costo total S/ 176.00

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CARACTERÍSTICAS DEL MOTOR

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VARIADOR DE VELOCIDAD A TRAVÉS DE UN POTENCIÓMETRO

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Fuentes Bibliográficas

https://archive.org/details/FisicaUniversitaria12va.EdicionSearsZemans

kySolucionario

https://es.wikipedia.org/wiki/P%C3%A9ndulo_simple

http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/dinamica/trabajo/pendulo/pendulo.ht

m

Marion, Jerry B. (1996). Dinámica clásica de las partículas y sistemas.

Barcelona: Ed. Reverté. ISBN 84-291-4094-8.

Ortega, Manuel R. (1989-2006). Lecciones de Física (4 volúmenes).

Monytex. ISBN 84-404-4290-4, ISBN 84-398-9218-7, ISBN 84-398-

9219-5, ISBN 84-604-4445-7.

Resnick, Robert & Halliday, David (2004). Física 4ª. CECSA, México.

ISBN 970-24-0257-3.