Diseño de martillo triturador en acero de un molino de percusión para reducir fallas por fatiga

Abstract

Los martillos de un molino de percusión son componentes utilizados para disminuir el tamaño de una amplia gama de productos alimenticios como el maíz, trigo, cebada. Sin embargo, están expuestos a daños en el material por cargas cíclicas o repetitivas, lo que provoca la formación y propagación de pequeñas grietas en el material con el tiempo, lo que conduce eventualmente a fallas por fatiga y reducción de la vida útil de la pieza. La presente tesis tuvo como objetivo el diseño de un martillo de acero para un molino de percusión. En primer lugar, se diagnosticaron los parámetros técnicos actuales del martillo triturador sometido a fallas por fatiga. En segundo lugar, se empleó una matriz ponderada de cruce para evaluar las tres propuestas de diseño del martillo triturador, bajo siete criterios específicos de diseño. Luego, se validó la alternativa elegida mediante un estudio detallado de las propiedades de los materiales. En tercer lugar, se llevó a cabo un estudio estático estructural del martillo. Posteriormente, se realizó un análisis de fatiga utilizando el método de Gerber. Finalmente, se empleó el software ANSYS para diseñar y validar los resultados obtenidos. Los resultados obtenidos fueron: un factor de seguridad de 15, una vida útil de 1x106 ciclos y un daño máximo de 0.1. Estos resultados destacaron que el nuevo diseño del martillo triturador no solo mejoraba significativamente la resistencia a las fallas por fatiga, sino que también incrementaba su durabilidad y rendimiento.

The hammers of a percussion mill are components used to reduce the size of a wide range of food products such as corn, wheat, barley. However, they are exposed to material damage from cyclic or repetitive loading, causing small cracks to form and propagate in the material over time, eventually leading to fatigue failure and reduced part life. The objective of this thesis was the design of a steel hammer for a percussion mill. Firstly, the current technical parameters of the crushing hammer subjected to fatigue failure were diagnosed. Second, a cross-weighted matrix was used to evaluate the three crusher hammer design proposals, under seven specific design criteria. The chosen alternative was then validated through a detailed study of the material properties. Thirdly, a structural static study of the hammer was carried out. Subsequently, a fatigue analysis was performed using the Gerber method. Finally, ANSYS software was used to design and validate the results obtained. The results obtained were: a safety factor of 15, a useful life of 1x106 cycles and a maximum damage of 0.1. These results highlighted that the new crusher hammer design not only significantly improved resistance to fatigue failure, but also increased its durability and performance.