DISEÑO Y CALCULO DE UN GATO MECANICO

DISEÑO Y CALCULO DE UN GATO MECANICO 1.- Introducción Con este proyecto nos introduciremos al tema del cálculo y diseño mecánico con las diferentes teorías de elementos de máquinas, resistencia de los materiales y tecnología mecánica. El informe consta de los cálculos a realizar para el diseño de un gato mecánico. Este gato mecánico constará de una altura mínima de 300 mm y una altura máxima de 550 mm con una carga de trabajo de: P=1500 kg. Para saber qué material usar, se dedujo que lo mejor y más práctico sería utilizar un acero de medio carbono debido a su alta tenacidad y a que es fácil obtenerlo. Para calcular si el gato mecánico resistirá nuestra carga de trabajo se toma el gato desde la altura máxima y se calcula como si fuera una columna sin cambio de sección para simplificar los cálculos y así obtener el diámetro necesario para soportar la carga con su factor de seguridad. Se sabe que si este diámetro soporta la carga, entonces todo diámetro superior también la soportará porque aumentará su Momento de Inercia y no habrá falla, esto en función de los diámetros normalizados de los materiales para la fabricación del tornillo de potencia. Para el diseño y cálculo del gato mecánico se trabajara dentro de la zona de seguridad del diseño aumentando el valor de la carga de trabajo a 1600 kg esto nos asegura un margen de seguridad en el caso de que el operador del dispositivo exceda la capacidad de carga. Para esto trabajaremos dentro del límite de la zona elástica sin pasar del límite de fluencia mínimo de la curva ingenieril o real de resistencia de los materiales para asegurarnos que no habrá falla de los distintos componentes del gato mecánico

Para el diseño Para esto podremos usar herramientas o softwares para cálculos y comprobaciones como ACAD , SolidWork, Ram Elements v8i, junto con ACAD, pero el mas usado será SolidWork, para realizar la verificación de pandeo y tensiones de Von-Misses con sus comprobaciones de esfuerzos e interpretaciones de datos a los que está sometido el gato mecánico. 2.- Objetivos Diseñar un gato mecánico, considerando los materiales a utilizar con sus respectivos cálculos de resistencias, todo lo que tenga que ver desde el punto de vista mecánico y dar a conocer la información necesaria que se requiere para su fabricación y montaje. También se demostrara la iteración de herramientas computacionales para el diseño del gato mecánico, dé esta manera se podrá mostrar la función del C.A.E (ingeniería asistida por computadora) para el desarrollo de máquinas o herramientas de nuestro entorno.

3.- Función principal La función del gato mecánico será de levantar una carga de trabajo de: P=1600 kg Con las siguientes características: |Capacidad de levante(P) |1600 kg | |Altura de elevación |Hmax= 550mm | | |Hmin= 300mm |

4.- Cálculo y Diseño del gato mecánico

4.1 Memoria de cálculo Primero procederemos al cálculo del tornillo de potencia mediante la bibliografía de referencia, pero tomando en cuenta otra bibliografía para los cálculos como dobroski ¨ diseño de elementos de máquinas¨, Casillas, sharkus, ryley¨estatica¨ y otros. Alturas de trabajo Hmax=300 mm Hmin=550 mm Capacidad de carga de levante P=1600 kg siendo esta la capacidad real para los cálculos y la de 1500 kg que sería la de operación. Gravedad= 9.8 m/s2 Material a utilizar es acero SAE 1035: E=210 Gpa σ0=210 (Mpa) Para el desarrollo de los cálculos del tornillo de potencia se estimara un coeficiente de seguridad K=2.5

∆H= Hmax- Hmin=550-300=250 mm=L Carga de trabajo=P*g=1600*9,8=15680 N Carga critica=Pcr=P*g*K=15680*2.5=39200 N 4.2- Calculo del diámetro por pandeo El largo efectivo se obtiene debido a la relación resultante de la condición en la cual está expuesto el tornillo de potencia, en este caso se estima un lado empotrado y el otro libre, por lo tanto Lef=2*L Radio de giro: r=√ I=momento de inercia del tornillo de potencia A=area de la sección circular del tornillo de potencia I= (π*d4)/64 ; A= (π*d2)/4 r=√

) Simplificando r= d/4

La esbeltez del material está dada por la relación: λ=Lef*r = 2*L*r = 2*250*d/4 = 1000*d Ahora se debe analizar por pandeo para poder determinar el diámetro del tornillo de potencia. Según parábola de Johnson: PcrA= σ0*1-σ0*λ2/4*π2*E 39200=210*(1-210)*1000d2/4*π2*210*103*π*d2/4 d=16.06 mm λ=1000*d=16060=63.25 Según Euler: para el material seleccionado λ2=103960*d PcrA=π2*Eλ2 39200*π*d2/4=π2*210*63.252*d d=16.4 mm λ=1000*d=16400=65 Como λ