Diseño de un mecanismo elevador de cubiertas agrícolas

Abstract

Hoy en día, dentro del contexto industrial, mejorar la accesibilidad a los componentes de una máquina y reducir los tiempos de mantenimiento son factores clave para mejorar la eficiencia y los costes operativos. Para abordar estos desafíos, se ha diseñado un mecanismo elevador de cubiertas agrícolas, el cual introduce las cubiertas crudas en el interior de una prensa de vulcanizado de 75”. Este diseño mejora las presentaciones en cuanto a montaje/desmontaje de los elementos, facilita las tareas de mantenimiento y reduce costos y los tiempos de intervención del sistema actual en fábrica. El diseño se basa en una estructura con 3 sistemas principales: el sistema de apertura y cierre de palas, el sistema de elevación, y el sistema de giro, todos impulsados por motores eléctricos Siemens en su mayoría. El primer sistema, de apertura y cierre de palas, utiliza un mecanismo de piñón y cremallera de dientes rectos. Realiza un movimiento preciso y controlado que permite girar la leva a 3 rpm, impulsado por un motor de 0,12 kW. Mediante la trayectoria lineal realizada por el seguidor de la leva, el mecanismo sostiene las cubiertas crudas. El sistema de elevación está diseñado para mover cubiertas de hasta 150kg con un radio interior variable entre 18 y 38 pulgadas, con una velocidad de 0,3 m/s, utilizando un motor de 3,7 kW. El movimiento vertical se realiza por el mástil por medio de un mecanismo piñón cremallera. Por último, el sistema de giro permite una rotación del diseño de 6 rpm a 360º. El proyecto ha sido llevado a cabo mediante el programa Autodesk Inventor 2020, realizando análisis estáticos que garantizan la capacidad del sistema de soportar las cargas previstas con un coeficiente de seguridad 1,3. Además, el diseño está alineado con los principios de Lean Manufacturing maximizado la productividad y minimizando los costes operativos El presupuesto total estimado para el diseño, fabricación, montaje y puesta en marcha del mecanismo elevador de cubiertas agrícolas asciende a 100.476,22 €.

Today, in the industrial context, improving accessibility to machine components and reducing maintenance times are key factors in enhancing efficiency and reducing operational costs. To address these challenges, a lifting mechanism for agricultural tires has been designed. This mechanism introduces the raw tires into the interior of a 75” mechanical tire curing press. The design enhances assembly and disassembly operations, facilitates maintenance tasks, and reduces costs and intervention times of the current factory system. The design is based on a structure with three main systems: the opening and closing system for the shoval, the lifting system, and the rotation system, all primarly powered by Siemens electric motors. The first system, for opening and closing the shovals, uses a straight-tooth rack and pinion mechanism. It performs a precise and controlled movement, rotating the cam at 3 rpm, driven by a 0.12 kW motor. Through the linear trajectory executed by the cam follower, the mechanism securely holds the raw tires. The lifting system is designed to handle tires weighing up to 150 kg, with an inner radius variable between 18 and 38 inches, at a speed of 0.3 m/s, using a 3.7 kW motor. The vertical movement is carried out along the mast via a rack and pinion mechanism. Finally, the rotation system allows the design to rotate at 6 rpm for a full 360° turn. The project was developed using Autodesk Inventor 2020, conducting static analyses to ensure the system’s capacity to withstand the expected loads with a safety factor of 1.3. Additionally, the design aligns with Lean Manufacturing principles, maximizing productivity and minimizing operational costs. The total estimated budget for the design, manufacturing, assembly, and commissioning of the agricultural tire lifting mechanism amounts to 111.757,41 €.