actividades proyecto y diseño electromecánico 3º b polimodal electromecánica prof. wojczys

7/16/2019 Actividades Proyecto y Diseo Electromecnico 3 B polimodal Electromecnica Prof. Wojczys

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Proyecto y Diseo Electromecnico 3 B Prof. Wojczys

INSTITUTO PRIVADO FRAY LUIS BELTRN

ACTIVIDADES

PROYECTO Y DISEO ELECTROMECNICO

3 AO POLIMODAL DIVISIN BPROFESOR: WOJCZYS, HUGO MARCELOAO: 2011

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ACTIVIDAD.

Analizar el siguiente texto, realizando los ejercicios propuestos.

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Clculo de partes del cilindro

Los ejercicios planteados en el texto deben figurar resueltos en carpeta para su posterior

correccin.

Clculo del vstago.

El vstago de un cilindro neumtico trabaja siempre a traccin, a compresin o a

pandeo.

Dada la forma constructiva de los mismos, no es conveniente que existan esfuerzos

radiales que produzcan flexin. Si estos esfuerzos existen, han de ser de magnitud

moderada ya que el cojinete y la junta de la tapa delantera pueden deteriorarse

prematuramente.

El caso ms desfavorable para el vstago se presenta cuando las carreras son elevadas,

trabajan a compresin y, adems, el anclaje es por articulacin trasera.

La compresin de elementos mecnicos esbeltos se denomina pandeo, ya que se

produce una flexin lateral que hace que dichos elementos soporten cargas inferiores a

las que soportaran si estuvieran expuestos a compresin pura.

Cuando los cilindros son de carrera corta, o bien cuando trabaja el vstago a traccin,

pueden calcularse como elementos sometidos a traccin o compresin simple.

As pues, para este caso:

Siendo:

adm : tensin admisible a traccin o compresin simple, siendo:

R,F :tensin de rotura y de fluencia del material respectivamente.

CS1, CS2:coeficientesde seguridad para la rotura y la fluencia.

F: fuerza axial sobre el vstago.

d: dimetro del vstago.

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4.F

adm = ---------

.d2

R F

adm = ------- = --------

CS1 CS2


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Para el clculo del vstago a pandeo se emplearn las frmulas de Euler. En el caso de

los cilindros estas expresiones pueden quedar reducidas a dos: la referida a elementos

esbeltos empotrados en un extremo y libres en otro, y la referida a elementos articulados

en ambos extremos, tal como se muestra en las siguientes figuras:

En la prctica, se ha demostrado que la fijacin ms desfavorable de entre los dos casos

expuestos corresponde a los elementos articulados en ambos extremos. Para ellos, la

frmula de Euler toma la siguiente forma:

En el resto de las fijaciones de cilindros que inmovilizan el cuerpo, puede aumentarse la

carga en un 50%.por lo tanto la ecuacin de Euler quedara:

4

2. E. I

Fp = -------------

4 . C2. CS

1,5 . 2. E. I

Fp = -----------------

4 . C2

. CS


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Donde:

Fp: es la carga axial permitida sobre el vstago.

E: es el mdulo de elasticidad del material. Para el acero vale 2,1.106 Kg/cm2.

d: es el dimetro del vstago.

C: es la carrera del vstago.

CS: es el coeficiente de seguridad enel clculo. Suele tomarse entre 2 y 4.I: es el momento de inercia de la seccin del vstago. Para una seccin circular

Vale:

. d4

I = -------

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Puede apreciarse que en caso de producirse pandeo, casi no tiene importancia la calidad

del acero empleado, ya que slo depende del mdulo de elasticidad, del dimetro y la

carrera del vstago.

Ejercicio:

Un cilindro de 63 mm. de dimetro de pistn y de 22 mm. de dimetro de

vstago, ha de montarse mediante fijacin por articulacin trasera. La carrera total del

vstago ser de 700 mm. y el material, acero. La presin mxima de trabajo ser de 6

bar. El coeficiente de seguridad en el clculo ser, al menos, de 4. Comprobar si en estas

condiciones existen o no problemas de pandeo.

Clculo de la camisa.

La camisa de un cilindro puede calcularse como un cilindro de pared delgada, cerrado

hermticamente y sometido a una presin interior. Aunque la pared de dicha camisa est

sometida a un estado biaxial de tensiones, fig. a, bastar con considerar la fuerza Fy que

tiende a romper el cilindro, como se ve en la fig. b. As pues la tensin admisible en el

material de la camisa ser:

Donde:

adm : es la tensin admisible en el material

p : es la presin interior en el cilindro

d : es el dimetro interior de la camisa

e : es el espesor de la pared de la camisa

En cuanto a las tensiones de resistencia del material, si se poseen datos de ambas

( rotura y fluencia), es ms aconsejable utilizar la de fluencia con su correspondiente

coeficiente de seguridad.

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P . D

adm = -------------

2 . e


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Ejercicio:

Calcular el espesor de pared necesaria de la camisa de cilindro de 225 mm. de

dimetro interior, si dicha camisa est construida de acero con una resistencia a la roturade 52 kg/mm2, considerando un coeficiente de seguridad de 4. La presin de trabajo es

de 7 bar.

Clculo de los tirantes.

Los cilindros neumticos se construyen con tapas roscadas a la camisa, o con tapas

unidas mediante tirantes roscados en sus extremos y sujetos por tuerca, segn se

muestra en la siguiente figura:

Suelen montarse 4 tirantes de seccin circular. Dichos tirantes trabajan a traccin y

estn sometidos, en el caso ms desfavorable, a la mxima fuerza de empuje que puede

realizar el cilindro. Para el clculo a traccin debe considerarse la seccin mnima del

tirante que es la seccin correspondiente al fondo de la rosca de los extremos.

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Los tirantes sern calculados de la siguiente forma:

Siendo:

adm : es la tensin admisible en el material.

Fa : fuerza de avance del cilindro.

z : N de tirantes del cilindro.

dn : dimetro del ncleo de rosca o fondo de rosca.

La tensin admisible ser la de rotura o fluencia dividida por el coeficiente de seguridad

correspondiente.

Ejercicio:

Un cilindro neumtico de 130 mm. de dimetro de pistn y de 25 mm. de dimetro de

vstago, trabaja a una presin de 6 bar con un rendimiento de 95%. Calcular el dimetro

del ncleo de cada uno de los tirantes, si se utiliza para ello un acero de resistencia a la

rotura de 50 kg/mm2, con un coeficiente de seguridad de 5.

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4 . Faadm = ---------------

. z . dn2

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