Informe Flecha

 

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA MECANICA

CARRERA DE INGENIERÍA MECATRONICA

DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS

PROYECTO DISEÑO DE UNA FLECHA Integrantes: Carlos Ramos Andrés Guzmán Séptimo “B” 

 

En la figura se muestra el esquema de una flecha de una prensa troqueladora en la cual se tiene instalado un volante de 70 mm de ancho, una polea para banda plana de 80 mm de ancho y un engrane de 60 mm de ancho. La polea pesa 30 kg y se impulsa con una banda colocada a 45 grados con la horizontal. La potencia que llega a la polea es de 9 Kw y gira a 300 R.P.M. En D se tiene un engrane recto de ángulo de presión de 20 grados y que pesa 15 kg, el cual impulsa al engrane G. A su vez este engrane da movimiento a un y a almacenada la biela que en da el movimiento a la prensa. Como en todas las prensas mecánicas, se cigüeñal usa energía volante durante la operación de punzonado. En este caso el volante pesa 100 kg. Y tiene un radio de giro de 200 mm localizado en A.

Se supone que durante la acción de punzonado se aumenta la potencia entregada al engrane D; o sea que 9 Kw son obtenidos obtenidos por acción del volante y 8Kw de la transmisión transmisión por bandas. La regulación del tiempo del ciclo de punzonado es tal que cada 4 revoluciones se produce una carrera de punzonado. punzonado. La aplicación requiere que se utilice un factor de seguridad de 1,75 en la situación más crítica de trabajo. Lo que se requiere del departamento de ingeniería es que presente: 1. El plano de conjunto, indicando todos los elementos que son necesarios para que el conjunto funcione en forma eficiente. (Realizados en computadora) 2. El plano de la flecha (realizado en computadora) 3. La memoria de cálculo (dimensiones y geometría de la flecha, basado tanto en la resistencia como en la rigidez; selección de los rodamientos, chavetas, etc.) 4. Los programas de computadora que se hayan desarrollado para el cálculo de la rigidez, velocidad crítica y vibraciones de la flecha con indicaciones necesarias.

 

DISEÑO POR RESITENCIA MECANICA La flecha tiene dos formas de trabajo Punzonado y no Punzonado para las cuales se va a realizar el Análisis Elemento Volante Polea Engrane

Potencia (Kw) NO PUNZONADO 0 9 0 .

Potencia(Kw)PUNZONADO 9 8 17

1.- NO PUNZONADO VOLANTE

              

 

 

POLEA

      

                        

 

 

 

 

 

                 ()    

∑(  ( ) )             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ENGRANE Cuando no se esta realizando el punzonado el engranaje no transmite ninguna potencia en este caso la única fuerza que aparece es el peso del mismo.

   

 

 

    

 

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

                         

 

 

 

 

 

 

 

 

                     

 

 

 

 

 

 

PLANO XY MINIMA

  PLANO XZ MINIMA

 

SE RALIZARA EL ANALISIS SOBRE EL PUNTO C ZONA CRÍTICA

         

 

 

En este punto se produce el momento mínimo para NO PUNZONADO

  √        

 

 

CALCULO DE ESFUERZOS Flexión:                Torsión:

         

 

 

2.- PUNZONADO VOLANTE

                                           ∑              ((  ))                            ((  ))                                              

 

 

POLEA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ENGRANE

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 

 

DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE

                      

 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 

 

 

PLANO XY MAXIMA

PLANO XZ MAXIMA

 

SE RALIZARA EL ANALISIS SOBRE EL PUNTO C ZONA CRÍTICA

         

 

 

En este punto se produce el momento máximo para PUNZONADO

  √      

 

 

CALCULO DE ESFUERZOS Flexión:

          Torsión:

           

 

 

ANALSIS DE FATIGA CALCULO ESFUERZOS MEDIOS Y ALTENANTES

                                         

                                       

CALCULO DE ESFUERZOS MAXIMOS

                ()  

Según Deutschman cuando existe duda sobre

La sensibilidad de la muesca q= 1 por lo tanto kf=2

        

            

 

 

 

 

 

 

CALCULO DE ESFUERZOS EQUIVALENTES

       

   

           

   

 

 

 

SELECCIÓN DEL MATERIAL Acero al Carbono SAE/AISI 1040 Templado Templado y Revenido a 1200F (Acero de transmisión) transmisión) Sy=434 MPa Su= 634 Mpa 29% elongación (dúctil)

 ()) ())           

 

 

       

    1

 

 

 

 

Maquinado

           

 

CRITERIO DE SODERBERG

             

  



 

        

 

Para cambio de sección

 

 

Da=38.2 mm

Db=50.8 mm

Dd=25.4mm

De=20 mm

 

DISEÑO POR RIGIDEZ Los siguientes valores de deflexión fueron tomados del programa pro grama MITCalc:

Peso total del eje Desviación máxima Desviación angular máxima

Elemento Desviación mm Desviación angular º

8.74 Kg 1.98 mm 0.9516 º

VOLANTE -1.0458 0.3963

RODAMIENTO B 0.0049 0.3563

POLEA 0.9905 0.2767

ENGRANE 1.1177 0.2789

RODAMIENTO E 0.0086 0.9603

CONSIDERACIONES EN LA CONSTRUCCION DE FLECHAS Libro de NORTON pagina 572: Las deflexiones en los engranes montados sobre la flecha no deben exceder 0.127 mm, y la pendiente debe ser menor a 0.03º. Libro de Shigley página 367

La pendiente para rodamientos de bola con ranura profunda esta entre 0.05-0.17 grados. *Tomando en cuenta estas consideraciones la flecha NO CUMPLE con los requisitos par este diseño por rigidez solo cumple para resistencia mecánica motivo por el cual se ha decidido a modificar las dimensiones en los diámetros de la flecha a fin de lograr cumplir con las consideraciones en la deflexión y pendientes. DIMENSIONES FINALES Da=Dc=63.5mm Db=76.2 mm Dd= 57.5 mm De=45 mm

 

CALCULO DE DIMENSIONES DE LAS CHAVETAS Chaveta de sección cuadrada. Material AISI 1030 laminado en caliente Sy=259 MPa Su=469 Mpa 20% elongación (dúctil) Elemento Diámetro del eje mm Ancho, altura w mm

Volante y Polea 63.5 15.875

Engrane 57.5 12.7

Tabla dimensiones de cuñas comerciales de sección cuadrada libro de Deutchman página 382

Las chavetas fallan por aplastamiento, aplicando la teoría de fallas por aplastamiento de obtiene que:

                   

 

 

 

 

Elemento Longitud mm

Volante y Polea 7

Engrane 22

 

Los siguientes valores de deflexión fueron tomados del programa MITCalc:

Peso total del eje Desviación máxima Desviación angular máxima

Elemento Desviación mm Desviación angular º

24.43 Kg 0.1747 mm 0.1036º

VOLANTE -0.1174 0.0400

RODAMIENTO B 0.0005396 0.0341730

POLEA ENGRANE ENGRANE 0.09850 0.080334 0.01994 0.0289167

RODAMIENTO E 0.0005 0.0543

CONSIDERACIONES EN LA CONSTRUCCION DE FLECHAS Libro de NORTON pagina 572: Las deflexiones en los engranes montados sobre la flecha no deben exceder 0.127 mm, y la pendiente debe ser menor a 0.03º. DEFLEXION ENGRANE: 0.080334 mm < 0.127 m PENDIENTE ENGRANE: 0.002891670 < 0.00310  Libro de Shigley página 367 La pendiente para rodamientos de bola con ranura profunda esta entre 0.05-0.17 grados. PENDIENTE RODAMIENTO B: 0.03417300

0.05