Ejemplo de Diseño Maquina de Jugo


En la actualidad el tema de la productividad con relación al ahorro de costos y/o tiempo está a la orden del día, cada vez las personas quieren obtener más por un esfuerzo y precio menor considerando aspectos como lo son: rentabilidad, precio, estética, seguridad y calidad. Gracias a la tecnología el hombre ha estado desarrollando, creando y modificando (los ya existentes) mecanismos,dispositivos, herramientas y máquinas para poder hacer esto posible.

Justificación
La demanda de jugo de limón si bien no es tanta como la de otro zumo de fruta, es una demanda constante, pues las personas lo usan para distintos propósitos: culinarios y medicinales, razón suficiente para justificar la creación de un dispositivo con el cual podamos acelerar el proceso, puesto que en la actualidad laobtención del zumo de limón se realiza de manera manual, por lo que la rentabilidad y obtención del mismo es relativamente baja.
Si bien la demanda es relativamente constante, el reto es diseñar un producto que cumpla con los aspectos anteriormente citados, así que daremos una explicación breve de cada uno y su relación con nuestro producto:

Rentabilidad
Este concepto siempre ha hechoreferencia a una relación básica en cualquier producto, lo que se obtiene entre lo que requiere/necesita teniendo en cuanta muchas de las veces la variable >tiempo
Teniendo su máximo al inicio del contacto limón-tambor y disminuyendo conforme pasa el tiempo pues siguen girando ambos tambores. Dicho máximo se propondrá aproximadamente igual a las 60 lb requeridas como fuerza de aplastamiento.
Dicha fuerzase descompone en fuerza tangencial y radial, similar a un engranaje:
, por lo cual
Para dicho tambor corresponde un radio de fuerza efectiva de 2.25 in, es decir, la distancia a la cual hace efectiva esta fuerza tangencial y se convierte en torque requerido es de r=2.25, por lo que y a su vez existe un torque debido a la fuerza de fricción, dicha fuerza de fricción es normal a la superficie yes dependiente de la fuerza de aplastamiento antes mencionada, puesto que tiene un comportamiento similar a ella:


Fuerza de Fricción VS Tiempo


Dicha fuerza por la fricción, ocasionara también un torque:


Tanto la fuerza debido a la fricción, como a la fuerza aproximada requerida para aplastar un limón de 60 lb, se tomaran como torques puntuales, considerando solo su pico en valornumérico (los enlistados anteriormente) para análisis posteriores, pues después de este “pico” decrece de forma exponencial debido a la misma geometría de la máquina.
Las rpm requeridas fueron asignadas partiendo de la “producción de jugo de limón por unidad de tiempo” que se quiere obtener. Propusimos que 6 limones por minuto podía ser una producción competitiva ante otras máquinas similares.Teniendo en cuenta que el tambor que recibe los limones debía girar 3 vueltas para procesar 6 limones por minuto (3 rpm), el tambor de abajo debe girar 4 veces para seguir el ritmo del otro (4 rpm). Y ya que los tabores deben girar en sincronía junto con los engranes de sus flechas correspondientes, los engranajes en sí deben poseer la misma relación 4:3, es decir, existe una relación detransformación de i=1.33.
Se decidió hacer impulsora a la flecha de abajo por cuestiones de espacio, siendo entonces las especificaciones del motor requerido:
Este torque es requerido al poner en marcha la máquina, para vencer el torque por la inercia de masa.
Del catálogo de la empresa Grainger, entrando con el torque requerido. Se encontró el más cercano con T=280 lb in, pero las rpm eran de 20 yfuncionaba con 90 VCD.



El momento de Inercia de masas fue calculado con ayuda del software “solidworks”:

Se decidió por comprar una fuente que alimentara a nuestro motor, teniendo como beneficios:
Se podrá arrancar el motor por fuente de voltaje, es decir, proporcionara un torque uniforme y suave
Torque de arranque sin perdidas (proporcionara el nominal mostrado)
La fuente posee botones...