Hay muchos factores diferentes a considerar al diseñar un tornillo transportador. El propósito de este ejemplo es proporcionar un proceso paso a paso que seguiría un ingeniero de nuestro departamento al diseñar un tornillo transportador. Es importante que la persona que diseña el tornillo transportador entienda cómo cada factor afecta el diseño final del tornillo transportador.
La siguiente información se utilizará para el ejemplo:
- Material a granel: harina de maíz
- Capacidad: 25,600 lbs / hr
- Longitud del tornillo transportador: 16 pies, 0 pulgadas desde la línea central de entrada hasta la línea central de descarga
- Tornillo Transportador con Grado de inclinación: 0 ° horizontal
El tornillo transportador para el ejemplo es alimentado por control en la entrada por otro tornillo transportador.
Ejemplo de tornillo transportador – Paso 1: Establecer características del material a granel
El primer paso es buscar harina de maíz en la tabla de materiales a granel y anotar la siguiente información:
| Material a granel: | Harina de maíz |
| Tamaño máximo de partícula: | menos 1/8 de pulgada y más pequeño |
| Densidad a Granel: | 32 a 40 libras / pie 3 |
| Carga del canal: | 30A (30 por ciento) |
| Factor HP: | 0.5 |
| Serie de componentes: | A1-A2 |
| Abrasividad: | I |
| Corrosividad: | I |
| Fluidez: | III |
Ejemplo de tornillo transportador – Paso 2: determinar el tamaño y la velocidad del transportador en función de la capacidad
Información dada para el ejemplo
- Material a granel: harina de maíz
- Capacidad: 25,600 lbs por hora
- Longitud: 16′-0 “desde la línea central de entrada hasta la línea central de descarga
- Tipo de transportador: horizontal
Información proporcionada de la tabla de materiales a granel:
| Material a granel | Tamaño máximo de partícula (pulg.) | Densidad aparente (lbs / ft³) | % De carga |
Factor Hp | Serie de componentes | Abrasividad | Corrosividad | Fluidez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Harina de maíz | -1/8 | 32-40 | 30A | 0.5 | A1-A2 | I | I | III |
Ahora que se han determinado las características del material a granel a transportar, el siguiente paso es calcular la capacidad en pies cúbicos por hora. Utilice siempre la densidad aparente más baja al calcular la capacidad para obtener la capacidad volumétrica potencial más alta.
El porcentaje de carga mínima recomendado según la tabla de materiales a granel es 30A, o 30 por ciento.
Complete los espacios en blanco y calcule la Capacidad:
Nomenclatura
SC = Capacidad de selección (ft 3 / hr)
CFH = Capacidad requerida en pies cúbicos por hora (ft 3 / hr)
CF = Factor de capacidad
La capacidad de selección se utilizará para seleccionar el diámetro y la velocidad adecuados del tornillo transportador de la tabla de capacidades. Usando el % de carga recomendado y la capacidad de selección calculada, seleccione el diámetro adecuado del transportador. La capacidad de selección debe ser inferior a la capacidad máxima indicada en la tabla de capacidades. Complete los espacios en blanco a continuación según sus cálculos anteriores:
La velocidad real del transportador se calcula dividiendo la capacidad de selección por la capacidad a 1-RPM.
La velocidad real del transportador se calcula dividiendo la capacidad de selección por la capacidad a 1-RPM.
Complete los espacios en blanco a continuación:
| Tabla de capacidad | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Carga de canal | Tornillo dia. (en.) | Max. RPM * |
|
|||
| At Max. RPM | At RPM | |||||
 30% A |
4 | 139 | 57 | 0.4 | ||
| 6 | 120 | 179 | 1.5 | |||
| 9 | 100 | 545 | 5.5 | |||
| 12 | 90 | 1,161 | 12.9 | |||
| 14 | 85 | 1,768 | 20.8 | |||
| 16 | 80 | 2,496 | 31.2 | |||
| 18 | 75 | 3,375 | 45.0 | |||
| 20 | 70 | 4,375 | 62.5 | |||
| 24 | 65 | 7,085 | 109.0 | |||
| 30 | 60 | 12,798 | 213.3 | |||
| 36 | 50 | 18,440 | 368.8 | |||
Ejemplo de tornillo transportador – Paso 3: Calcular los requisitos de potencia
Información dada para el ejemplo
- Material a granel: harina de maíz
- Capacidad: 25,600 lbs por hora
- Longitud: 16′-0 “desde la línea central de entrada hasta la línea central de descarga
- Tipo de transportador: horizontal
Información proporcionada de la tabla de materiales a granel:
| Material a granel | Tamaño máximo de partícula (pulg.) | Densidad aparente (lbs / ft³) | % De carga |
Factor Hp | Serie de componentes | Abrasividad | Corrosividad | Fluidez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Harina de maíz | -1/8 | 32-40 | 30A | 0.5 0.5 | A1-A2 | I | I | III |
Cálculo de potencia
Caballos de fuerza de fricción
Se seleccionó un tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro en el Paso 2 del ejemplo. El factor de diámetro (DF) seleccionado de la tabla de factores de diámetro (sección HP) es 55 para un tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro.
| Tabla de factores de diámetro (DF) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Dia. | Factor | Dia. | Factor | Dia. | Factor | Dia. | Factor |
| 4 | 12 | 12 | 55 | 18 | 135 | 30 | 377 |
| 6 | 18 | 14 | 78 | 20 | 165 | 36 | 549 |
| 9 | 31 | 16 | 106 | 24 | 235 | ||
Como el material a granel a transportar es harina de maíz, se selecciona un rodamiento de suspensión de madera para la aplicación. El factor de soporte de suspensión (HBF) seleccionado de la tabla de factores de soporte de suspensión (sección HP) es 1.7 para un cojinete de suspensión de madera.
| Tabla de factores de soporte de suspensión (HBF) | ||
|---|---|---|
| Tipo de rodamiento | Factor de rodamiento | Rodamiento * Clase |
| Bola, rodillo o ninguno | 1.0 | 2 |
| Bronce o madera | 1.7 | 2 |
| Plástico, Nylon, UHMW o Teflón | 2,0 | 3 |
| Hierro duro o estellita | 4.4 | 4 |
La velocidad del tornillo transportador calculada en el Paso 2 es de 62 rpm.
Complete los espacios en blanco y calcule la Potencia de Fricción (FHP):
Nomenclatura:
DF = Factor de diámetro del transportador
HBF = Factor de rodamiento de la suspensión
L = Longitud del transportador (pies)
S = Velocidad del transportador
Caballos de fuerza materiales
La capacidad (CP) dada en el ejemplo es de 25,600 lbs. por hora. Tenga en cuenta: no utilice la capacidad de selección (SC) para calcular la potencia. La longitud del tornillo transportador es de 16 pies.
El factor material (MF) o el factor HP para la harina de maíz es 0.5 de la tabla de materiales a granel.
Nomenclatura:
MF = Factor de material
CP = Capacidad (lb / h)
La potencia del material calculada (MHP) es 0.21-HP y debe corregirse ya que es menor que 5-HP. Usando la tabla de HP de material corregido a continuación, ubique 0.21-HP en el eje horizontal de la tabla, dibuje una línea verticalmente hasta que se cruce con la línea curva, luego muévalo horizontalmente para determinar la potencia del material corregido de 0.5-HP.
Gráfico de HP de material corregido
Complete los espacios en blanco y calcule la Potencia total del eje (TSHP) sumando la Potencia de fricción (FHP) y la Potencia del material corregido (MHP) de la siguiente manera:
La eficiencia de manejo (e) para una unidad de manejo de tornillo transportador típico con reductor montado en eje y transmisión de correa en V es del 88 por ciento, o 0,88.
La potencia total del eje (TSHP) generalmente se redondea al siguiente tamaño de motor comúnmente disponible. El tamaño de motor más comúnmente disponible para el ejemplo sería 1 HP. La unidad de accionamiento seleccionada para el ejemplo es de 1 HP a 60 rpm. La velocidad de la unidad de accionamiento generalmente se redondea al incremento de 5 rpm más cercano.
Ejemplo de tornillo transportador – Paso 4: Calcular los requisitos de esfuerzo de torsión
Información dada para el ejemplo
- Material a granel: harina de maíz
- Capacidad: 25,600 lbs por hora
- Longitud: 16′-0 “desde la línea central de entrada hasta la línea central de descarga
- Tipo de transportador: horizontal
Información proporcionada de la tabla de materiales a granel:
| Material a granel | Tamaño máximo de partícula (pulg.) | Densidad aparente (lbs / ft³) | % De carga |
Factor Hp | Serie de componentes | Abrasividad | Corrosividad | Fluidez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Harina de maíz | -1/8 | 32-40 | 30A | 0.5 | A1-A2 | I | I | III |
Cálculo del esfuerzo de torsión de motor completo
Se seleccionó una unidad de accionamiento de 1 HP a 60 rpm para el tornillo transportador de ejemplo. El esfuerzo de torsión (torque) de motor completo se calcula con la siguiente ecuación a continuación:
HP = Potencia de la placa de identificación del motor en el tornillo transportador
S = Velocidad del tornillo transportador
La capacidad de torsión del eje de transmisión, los ejes de acoplamiento, los pernos de acoplamiento y el tornillo transportador deben ser mayores que el esfuerzo de torsión de motor completo para un diseño adecuado.
Se seleccionó un tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro para el ejemplo. El tamaño mínimo estándar del eje para un tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro es de 2 pulgadas de diámetro. El tamaño de tubería correspondiente es la tubería fija 40 de 2-1 / 2 pulgadas con pernos de acoplamiento de 5/8 de pulgada de diámetro. Los materiales de construcción del tornillo transportador son de acero carbono.
| Construcción de tornillo estándar (por tamaño de eje) | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Diámetro del eje (pulg.) | 1 | 1-1/2 | 2 | 2-7/16 | 3 | 3-7/16 | 3-15/16 | 4-7/16 |
| Diámetro nominal | 1-1/4 | 2 | 2-1/2 | 3 | 3-1/2 | 4 | 5 | 6 |
| Perno de acoplamiento dia. (en.) | 3/8 | 1/2 | 5/8 | 5/8 | 3/4 | 7/8 | 1-1/8 | 1-1/4 |
Las clasificaciones de esfuerzo de torsión máximo para cada componente del tornillo transportador se muestran en las Tablas de esfuerzo de torsión a continuación. Las clasificaciones de esfuerzo de torsión máximo se basan en un valor de tensión seguro para el material de construcción específico. Los componentes del tornillo transportador tendrán una vida infinita en condiciones normales de funcionamiento.
| Diámetro del eje. | Valores de par de acero al carbono | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Eje | Pernos de acoplamiento (2 pernos) | Pipe – Schedule 40 | ||||||
| Grado 5 | ||||||||
| Torsión | Pernos en cizalla | Tubo en cizalla | Tubo en rodamiento | |||||
| Estrés seguro | Calificación de torsión | Estrés seguro | Calificación de par | Estrés seguro | Calificación de torsión | Estrés seguro | Calificación de torsión | |
| PSI | En libras | PSI | En libras | PSI | En libras | PSI | En libras | |
| 1 | 8.750 | 1,000 | 15,500 | 3,400 | 6.700 | 3,100 | 6.700 | 2,200 |
| 1-1 / 2 | 8.750 | 3.800 | 15,500 | 9.100 | 6.700 | 7.600 | 6.700 | 5.600 |
| 2 | 8.750 | 9,500 | 15,500 | 19,000 | 6.700 | 14,200 | 6.700 | 8,900 |
| 2-7 / 16 | 8.750 | 18,700 | 15,500 | 23,000 | 6.700 | 23,000 | 6.700 | 13,200 |
| 3 | 8.750 | 35,400 | 15,500 | 41,000 | 6.700 | 31,900 | 6.700 | 17.500 |
| 3-7 / 16 | 8.750 | 53,000 | 15,500 | 64,000 | 6.700 | 42,700 | 6.700 | 24,700 |
| 3-15 / 16 | 8.750 | 76,400 | 15,500 | 121,300 | 6.700 | 72,600 | 6.700 | 58.200 |
| 4-7 / 16 | 8.750 | 110,200 | 15,500 | 168,800 | 6.700 | 112,900 | 6.700 | 101,300 |
La clasificación de esfuerzo de torsión de los componentes del tornillo transportador de las tablas de esfuerzo de torsión:
Ejes de transmisión y acoplamiento = 9,500 pulgadas-lb.
Pernos de acoplamiento = 19,000 pulgadas-lb.
Tubería en cizalla = 14,200 pulgadas-lb.
Tubo en rodamiento = 8,900 pulgadas-lb.
La clasificación de esfuerzo de torsión de cada componente del tornillo transportador es mucho más alta que el esfuerzo de torsión total del motor generado por la unidad de accionamiento. El tornillo transportador en el ejemplo está diseñado correctamente y funcionará durante muchos años con un mantenimiento mínimo o tiempo de inactividad.
Ejemplo de tornillo transportador – Paso 5: Selección de serie de componentes
Información dada para el ejemplo:
- Material a granel: harina de maíz
- Capacidad: 25,600 lbs por hora
- Longitud: 16′-0 “desde la línea central de entrada hasta la línea central de descarga
- Tipo de transportador: horizontal
Información proporcionada de la tabla de materiales a granel:
| Material a granel | Tamaño máximo de partícula (pulg.) | Densidad aparente (lbs / ft³) | % De carga |
Factor Hp | Serie de componentes | Abrasividad | Corrosividad | Fluidez |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Harina de maíz | -1/8 | 32-40 | 30A | 0.5 0.5 | A1-A2 | I | I | III |
La serie de componentes recomendada para la harina de maíz es A como se indica en la tabla de materiales a granel. La harina de maíz es un material a granel ligero, no abrasivo y de flujo libre.
El tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro por 16 pies de largo para el ejemplo está construido de acero carbono con la siguiente construcción seleccionada de la tabla de la serie de componentes:
| Tornillo dia. | Diámetro del eje. | Espesor de la cubierta | Serie A | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Número de tornillo | Espesor (Min.) | ||||
| Helicoide | En corte | ||||
| 4 | 1” | 14 Ga. | 4H206 | N/A | 14 Ga. |
| 6 | 1-1/2” | 14 Ga. | 6H304* | 6S309 | 14 Ga. |
| 9 | 1-1/2 “ 2” |
14 Ga. | 9H306* 9H406* |
9S309 9S409 |
14 Ga. |
| 12 | 2” 2-7/16” 3” |
14 Ga. | 12H408* 12H508* 12H614* |
12S409 12S509 12S612 |
12 Ga. |
| 14 | 2-7/16” 3” |
14 Ga. | 14H508* 14H614* |
14S509 14S609 |
12 Ga. |
| 16 | 3” | 14 Ga. | 16H610* | 16S612 | 12 Ga. |
| 18 | 3” 3-7/16” |
12 Ga. | N/A | 18S612 18S712 |
10 Ga. |
| 20 | 3” 3-7/16” |
12 Ga. | N/A | 20S612 20S712 |
3/16” |
| 24 | 3-7/16” | 12 Ga. | N/A | 24S712 | 3/16” |
| 30 | 3-15/16” | 10 Ga. | N/A | 30S816 | 3/8” |
| 36 | 4-7/16” | 3/16” | N/A | 36S916 | 3/8” |
Tornillo: tornillos helicoidales con espesor de tramo nominal de 1/8 de pulgada y diámetro de eje de 2 pulgadas
Canal: canal de brida angular con grosor de canal de calibre 12
Cubierta: cubierta bridada con grosor de cubierta de calibre 14
La serie de materiales de rodamientos recomendada es 1-2 como se indica en la tabla de materiales a granel .
El tornillo transportador de 12 pulgadas de diámetro por 16 pies de largo, por ejemplo, puede utilizar varios materiales diferentes de cojinetes de suspensión seleccionados de la tabla de la serie de componentes:
| Serie | Material de rodamiento |
|---|---|
| 1 | Nylatron, Plastech, UHMw, Madera, Bola |
| 2 | Plastech, Gatke, Ball |
| 3 | Bronce, hierro duro |
| 4 | Hierro duro, superficie dura, estellita, cerámica |
Basado en una serie de materiales de rodamientos de 1-2, estamos seleccionando madera para el ejemplo porque los rodamientos de suspensión de madera son muy rentables y duraderos.