Design of two bearings with sealing system for the top roll shaft of sugar cane mill

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Revista Técnica de la Facultad de Ingeniería Universidad del Zulia
ISSN 0254-0770 versión impresa

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Rev. Téc. Ing. Univ. Zulia v.28 n.3 Maracaibo dic. 2005 |   |
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Design of two bearings with sealing system for the top roll shaft of sugar cane mill  Walter Mora Perdomo, John Sandro Rivas Murillo y John Jairo Coronado Marín  Grupo de Investigación enMejoramiento Industrial, Escuela de Ingeniería Mecánica, Universidad del Valle, A.A. 25360. Fax 0572-3334899. Tel. 0572-3212133. johncoro@univalle.edu.co / johnjairocoronado@yahoo.com  Abstract  The bronze bearings currently used in sugar cane mills undergo an excessive wear due to both, the extraneous matter entering in the bearing gap when the shaft lift by effect of cane passing through the milland heating caused by failures in both the lubrication and the refrigeration systems. In order to solve this problems two bearing were designed: one cooled in the box and other cooled in the roofing tile, both using a sealing system. Finite Elements Analysis of the designs showed that they will have a good mechanical and thermal performance.  Key words: Bearing, sealing system, wear, sugar canemill, roofing tile.  Diseño de dos chumaceras con sistema de sellado para el eje de maza superior de molino de caña de azúcar  Resumen  Las chumaceras de bronce utilizadas actualmente en los molinos de caña de azúcar presentan elevado desgaste debido, entre otros factores, a la materia extraña que ingresa en ella cuando el eje superior se eleva (flota) por efecto del colchón de caña que pasa entre lasmazas y al sobrecalentamiento causado por fallas en los sistemas de lubricación y refrigeración. Con el objetivo de solucionar estos problemas dos diseños de chumaceras fueron realizados: uno con refrigeración en la caja y otro con refrigeración en la teja, ambos usando un sistema de sellado. Análisis por Elementos Finitos del comportamiento mecánico y térmico de los diseños garantiza un buendesempeño en operación.  Palabras clave: Cojinetes, sistemas de sellado de cojinetes, desgaste, molinos de caña de azúcar.  Recibido el 11 de Octubre de 2004  En forma revisada el 31 de Octubre de 2005  1. Introducción  El proceso de extracción de jugo de caña para la producción de azúcar se realiza empleando el principio de aplicar grandes cargas a un colchón de caña mientras éste pasa por unarreglo de rodillos (conocidos como mazas); en un proceso semejante al de formar una chapa metálica en un tren de laminación. La unidad empleada para este efecto es conocida como molino de caña y consta de tres mazas dispuestas en los vértices de un triángulo imaginario; donde la maza ubicada del lado de entrada de la caña se denomina Maza Cañera (MC), aquella ubicada hacia la salida del colchón de cañase denomina Maza Bagacera (MB). La Maza Superior (MS) está dispuesta en el vértice superior del triángulo y juega un papel preponderante en la extracción del jugo de caña, puesto que debe mantener el nivel de carga aplicado a la caña durante su transito por el molino (Figura 1). Un elemento ubicado entre las MC y MB sirve para dirigir el flujo de la caña en el molino y es conocido como Virador.Adicionalmente, una maza adicional, denominada Cuarta Maza (CM) se ubica al lado de la MS y facilita la alimentación de caña al molino; esta última se hace a través de una tolva, conocida como Chute.  Una maza consta de un eje de acero, tradicionalmente acero AISI 1045 (aunque también se usan de acero AISI 4140 o 4340), sobre el cual se ajusta por interferencia un casco de hierro gris o acero(Figura 2). Los ejes de maza están montados sobre un par de elementos estructurales del molino, que son denominados cureñas (Figura 3), este apoyo se realiza por medio de cojinetes de bronce, llamados chumaceras (Figura 4). La zona del eje que entra en contacto con la chumacera se denomina guijo (Figura 2).  Debido a las características de operación de un molino de caña las mazas inferiores (MC y MB)...