diseño de ejes
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MECANICA INDUSTRIAL I “Diseño de ejes”
PROF. ELIAS ALVARADO Apara su investigación individual
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Introducción
• Durante su funcionamiento se producen en el eje distintos tipos de fuerzas.
• Geometría del eje -áreas críticas • Elabora un esquema:
Variación de la dimensión que puedan tener,
El cambio de diámetro para tener escalones, ranuras, cuñeros u orificios.
Elementos acoplados como los cojinetes, los acoplamientos, los engranes , las catarinas.
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Eje escalonado
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Las fuerzas que actúan sobre un Eje, Flecha o Árbol pueden ser:
Radial Radial
Axial
Radial: En el sentido del radio.Axial: En el sentido del eje geométrico de la barra. Combinada: Se compone de fuerzas radiales y axiales.
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Diferencia entre Ejes, Árboles, Flechas y Cojinetes
Son términos que se aplican a barras cilíndricas de acero, con movimiento de rotación y soportadas, en dos o más puntos, por los cojinetes.
• Eje: Cargados transversalmente y sujetos a esfuerzos de flexión, para acople de piezas giratorias.
• Flecha: Sujeta a esfuerzos de torsión y flexión. Se usan para transmitir movimiento de rotación a distancias relativamente cortas.
• Árbol: Similares a las Flechas, pero de mayor diámetro.
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1.- Fuerzas que ejercen elementos de maquinas sobre flechas o ejes
• El análisis de esfuerzos combinados: momentos flexionantes y esfuerzos torsionales.
• Teoría por falla por energía de distorsión.
• Esfuerzos cortantes verticales y esfuerzos normales directos, por cargas axiales.
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1.1 Ruedas dentadas
1.1.1 Engranes rectos
1.1.2 Engranes helicoidales
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1.1.1 Engranes rectos
Lo más cómodo es calcular la fuerza tangencial, Wt, en forma directa con el par torsional conocido que va a transmitir el engrane.
• Par torsional
T = 63000 (P)/ n
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Engranes rectos
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Fuerzas sobre los dientes de un engrane impulsado.
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Fuerza tangencial
Wt =T/ (D/2)
Donde:
P = potencia que se transmite, HP
n = velocidad de giro, rpm
T = par torsional sobre el engrane, lb-pulg
D =diámetro de paso del engrane, pulg
El ángulo entre la fuerza total y la componente tangencial es igual al ángulo de presión, ф, del perfil del diente.
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Fuerzas radiales
Wr = Wt tan ф
Y no es necesario calcular la fuerza normal. Para los engranes, le ángulo de presión típico es de 14.5º, 20º o 25º.
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Direcciones de fuerza sobre engranes rectos engranados
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• Acción: El impulsor empuja al engrane impulsado.
Wt: Actúa hacia la izquierda
Wr: Actúa hacia abajo
• Reacción: El engrane impulsado regresa el empuje al impulsor.
Wt: Actúa hacia la derecha
Wr: Actúa hacia arriba
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1.1.2 Engranes helicoidales
Además de las fuerzas tangenciales y radiales que se producen en los engranes rectos, en los engranes helicoidales se produce una fuerza axial.
• Par tangencial
T = 63000 (P)/ n
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Fig, Engrane helicoidal
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• Fuerza tangencial
Wt =T/ (D/2)
• Fuerza radial
Wr = Wt tan Φn / cos ψ
• Fuerza axial
Wx = Wt tan ψ
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Fig. 9 fuerzas sobre un engrane helicoidal