banco tracción unsaac

8/17/2019 Banco Tracción Unsaac

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UNIVERSID D N CION L

DE S N NTONIO B D

DEL CUSCO


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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO

CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA

Banco de tracción

RESUMEN

El diseño de un banco para realizar pruebas de tracción, es un trabajo cuyo

principal objetivo es plasmar conocimientos teóricos previamente adquiridos

en algo más sólido y real, la experiencia; si bien no es una máquina que brinde

y proporcione datos exactos o precisos, es un esfuerzo por querer conocer no

solo analítica sino experimentalmente los estudios teóricos.

Partiendo primordialmente de conceptos teóricos y tomando como referencia

bancos de tracción que están en el mercado, se diseñó el banco con una


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Banco de tracción

INTRODUCCION

En el ensayo de tracción o ensayo de tensión consiste en someter una probeta

normalizada a un esfuerzo axial. Este ensayo nos permitirá obtenerinformación sobre la capacidad de un material para soportar la acción de

cargas estáticas o de cargas que varían lentamente. Un aspecto importante del

análisis de diseños de estructuras se relaciona con las deformaciones causadas

por las cargas que se aplican a la estructura; de ahí la importancia para estos

ensayos.

Entonces nos enfocaremos al estudio de las deformaciones que ocurren en

probetas de distintos materiales sujetos a carga axial.


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Banco de tracción

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DESCRIPCIÓN:

TEMA: Modulo de banco de tracción.

OBJETO DE INVESTIGACION: DISEÑO, FABRICACIÓN Y ENSAMBLE DE UN BANCO DE PRUEBAS DE TRACCION PARA EL ESTUDIO DE

RESISTENCIA DEL MATERIAL.

INTEGRANTES OBJETIVOS LUGAR TIEMPO FECHAS

- AZURIN-SOLIS-WILFREDO

- CABALLERO-RAMIREZ-

MARCO ANTONIO- HILARIO-USCA-RENE- HUALLPA-APUMAITA-

ABIGAIL CORALÍ- HUAMAN-DURAN-

ELMER- JIHUALLANCA-ZUÑIGA-

EDWIN CESAR- PACO-DIAZ-JOSE

FERNANDO- QUISPE-SAIRE-AMILCAR- TORRES-LIRA-EDWIN- VERA-LOVON-HENRY

ELVIS- VILLEGAS-CASAVERDE-

PHATSY ALITHU

ESTUDIO Y DISEÑO

DE LA CARRERA PROFESIOAL DE

INGENIERIA MECANICAMAQUICENTRO

3 SEMANAS 26 deSeptiembre – 17 Octubre

FABRICACIÓN 2 SEMANAS - 20 Octubre -6 Diciembre.

EMSAMBLAJE 1 DÍA Hasta 10Diciembre

ACABADOS 1 DIA Hasta 10Diciembre

EXPERIMENTACIÓN 1 DIA 11 Diciembre

COMPARACIÓN 1 DIA 12 Diciembre


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Banco de tracción

TIPO DE INVESTIJGACIÓN: Investigación básica.

Ya que es trabajada en un laboratorio o taller, y su aporte es al conocimiento

científico y persigue la enunciación de leyes o teorías que fundamenta la existencia

de los fenómenos estudiados.

PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN:

¿Cómo conocer la resistencia de tracción de un material, sometido a fuerzas de

tensión?

HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN

Mediante el diseño, fabricación y ensamble de un banco de pruebas de tracción, se

podrá conocer la cantidad de fuerza a la que puede ser sometida.

UNIVERSO

El universo en general son todos los metales


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Banco de tracción

POBLACIÓN Y MUESTRA

POBLACIÓN: Nuestra población será el aluminio y cobre, ya que estos se

encuentran entre los metales que presentan menor número del módulo de Young.

Aluminio Y Cobre

MUESTRAS:


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PRACTICA DEL ENSAYO DE TRACCION

El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud

inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de la máquina. Según el esquema que se

mostrara más adelante una de las mordazas de la máquina está unida al cabezal móvil y se

desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la realización del ensayo.

Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, como los dinamómetros, que

permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se

están separando.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

El ensayo consiste en deformar una probeta por estiramiento uniaxial y registrar dicha

deformación frente a la tensión aplicada. Lo realizaremos en la máquina de tracción que

estamos diseñando y los datos obtenidos en el ensayo se transcribirán en el diagrama de

Esfuerzo-deformación. En dicha figura se mostraran el comportamiento 3 tipos de metalesdiferentes sometidos a carga axial así como los diferentes parámetros que se pueden

obtener del ensayo.


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CONCEPTOS PRELIMIN RES


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TRACCION

En el cálculo de estructuras de ingeniería de denomina tracción al esfuerzo interno a que

está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y

tienden a estirarlo.

Para nuestras probetas tendremos algunas consideraciones como:

-

Sección transversal uniforme.

-

Material homogéneo ( Iguales propiedades mecánicas en centro y bordes)

-

Y esfuerzo uniforme.

A continuación un breve resumen sobre los cálculos que realizaremos con las observaciones

del ensayo:

Deformación unitaria “∈ ":Dónde:

∆: Variación de longitud: Longitud totalEsfuerzo axial “":Dónde:

∈= ∆ =

= = ∈


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Banco de tracción

El diagrama que utilizaremos para el análisis de las observaciones que hagamos en el ensayoserá el de Esfuerzo-Deformación.

MODELOS DE BANCOS DE TRACCION


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Esencialmente todos difieren en sus accionamientos para producir la tracción requerida yel modelo de los dinamómetros (analógicos y digitales), he aquí algunas clasificaciones de

todos los modelos que pudimos ver al investigar el modelo que adoptaríamos para el diseño

de nuestro banco de pruebas.

A)

MANUALES

A.1) De 500N y desplazamientos de 150 mm para probetas menores a 3 mm de diámetro.

En el gráfico de la derecha se asemeja mucho al modelo de nuestro banco con la diferencia

que en nuestro diseño trabaja en forma horizontal.

A.2) De 5 y 20 toneladas para probetas mayores a los 3 mm de diámetro.


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B)

Automáticas y motorizadas programables

Como podemos apreciar los costos que estos demandan variaran según al tamaño de

nuestra probeta, el tipo de accionamiento que queramos y el dinamómetro utilizado.


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TORNILLO DE POTENCIA

A través de estos elementos de máquinas, denominados también tornillos de fuerza, es

posible transformar un movimiento de rotación en un movimiento rectilíneo con el objeto

de trasmitir fuerza o potencia, derivándose de esto último el nombre de tornillos de

potencia.

Generalmente trabajan con un roce elevado, por lo que la eficiencia, el desgaste y elcalentamiento son consideraciones importantes para su diseño, además de las

consideraciones de resistencia mecánica, donde entra en juego el estado de esfuerzos

involucrados como resultado del estado de cargas actuante en el punto critico

La rosca cuadrada es la que posee mayor rendimiento, aunque se prefiere comúnmente la

rosca Acme, con un ángulo de 29°, por su buen ajuste; además tomando en consideración

que la rosca cuadrada no está normalizada mientras que la Acme es de fácil construcciónmedian te todos los procedimientos existentes.


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Banco de tracción

Figura 4. Tipos de rosca, (a) simple, (b) doble, (c) Rosca de triple entrada

Las aplicaciones de los tornillos de potencia se derivan de sus cualidades mas resaltantes,

entre las que se encuentran:

• Sencillez en su diseño

• Posibilidad de fabricación con gran exactitud

• Bajo costo

• Elevado rozamiento entre las roscas

•

Baja eficiencia en la transmisión.

La ultima cualidad que constituye una característica desventajosa puede solventarse por

di d l d d i t d


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Banco de tracción

CÁLCULOS DE L

MÁQUIN DE TR CCIÓN Y

PROBET S


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1.

Primero analizaremos las fuerzas necesarias para lograr la deformación y posteriormenterotura de las probetas.

En la siguiente tabla se presenta los materiales y propiedades mecánicas de las probetas:

2.

Luego calculamos la fuerza necesaria para lograr la rotura de la probeta:

Material de laprobeta

Esfuerzo defluencia

(N/mm^2)

Esfuerzo derotura

(N/mm^2)

Esfuerzo utilizado(N/mm^2)

Perno ( grado 1 )

Acero bajocarbono

227.6 413.8 475.87

Perno ( grado 2 ) Acero bajo

carbono

379.3 510.3 586.845

227.6 413.8 475.87

Aluminio 160 245.25 282.0375cobre 210 315

D = 5 mm


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Cálculos de la fuerza para conseguir en momento requerido para un brazo de 130mm

= 1 ∗ ∗ ( + ∅ )


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Esfuerzo por flexión:

Esfuerzo por cortante:}

D. exterior 25.4

D. interior 21.75

Profundidad (h) 3.65

Paso 6.8

r. medio 10.875Espesor (b) 2.9

n 5

= 3 ∗ 1 ∗ ℎ2 ∗ ∗ ∗ ∗

=1

2 ∗ ∗ ∗ ∗


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ANÁLISIS USANDO EL METODO DE VON MISES

Aplicación para el caso de estado plano de esfuerzo donde actúan y

ANÁLISIS USANDO EL METODO DE TRESCA

Aplicación para el caso de estado plano de esfuerzo donde actúan y

VON MISES TRESCA39,1764808 40,2955777

48,3126103 49,6926856

39,1764808 40,295577745,509286 46,8092828

25,9326947 17,0710246

= √ + 3 ≤

= √ + 4 ≤


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Banco de tracción

SEGUIMIENTO Y

EVOLUCIÓN DEL PROYECTO


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FECHA ACTIVIDAD IMAGEN

26 deSeptiembr

e – 17

Octubre.

ESTUDIO Y DISEÑO

El diseño del banco de pruebasde tracción para el estudio de

resistencia del material, serealizó en base a los cálculos

de esfuerzos permisibles,

usando los recursosdisponibles del maquicentropara minimizar los costos.

23 de

Octubre,11:00 a m.

FABRICACIÓN:

Corte de los sujetadores Taladrado parcial de

agujeros de sujetadores.


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Banco de tracción

23

30 deOctubre

11:00 a m.

FABRICACIÓN

Taladrado de agujeros desujetadores.

Torneado de las portaprobetas.

7 de

Noviembre.4 pm.

FABRICACIÓN

Corte de Porta probetas. Lijado de los sujetadores

para el pintado.


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14 deNoviembre

.6 pm.

ACABADOS Y ENSAMBLE(PARCIAL).

Pintado del banco detracción.

Ensamble parcial delmódulo.


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28 denoviembre,

8 pm

ACABADOS DE LOS PORTAPROBETAS: Torneado

taladrado

5 denoviembre,

4pmACABADO DEL BANCO


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CONCLUSIONES:

El avance del proyecto por piezas se muestra:

PIEZA FABRICACIÒN ACABADO LISTO PARA EMSAMBLE

Cuerpo principal

del moduloSujetadores

Porta probetas

Probetas

Bancada

Se tiene un avance general del 90% aproximadamente, ya que faltan concretar las experimentaciones.

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