formulario i 1415
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formulario maquinasTRANSCRIPT
-
NDICE 1 MATERIALES ..................................................................................................................... 3 2 ESFUERZOS SIMPLES ...................................................................................................... 6 3 COMBINACIN DE ESFUERZOS - CRCULO DE MOHR ............................................ 9 4 TEORIAS DE ROTURA ................................................................................................... 10 5 FATIGA ............................................................................................................................. 12 6 EJES ................................................................................................................................... 22 7 ENGRANAJE CILNDRICO RECTO .............................................................................. 25 8 ENGRANAJE CILNDRICO HELICOIDAL ................................................................... 26 9 ENGRANAJE CNICO .................................................................................................... 27
-
1 ACERr L0.2 Al - A E
MATERIA
ROS Limite de rot Limite de flAlargamientoEstriccin
ALES
tura (Su) luencia (Sy) o
Diseo dde Mquinas
F. Garca, A
Materiales
A. Prez - 11/
s 3/27
/02/15
-
Diseo dde Mquinas
F. Garca, A
Materiales
A. Prez - 11/
s 4/27
/02/15
-
Diseo dde Mquinas
F. Garca, A
Materiales
A. Prez - 11/
s 5/27
/02/15
-
Diseo de Mquinas Ejes 6/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
2 ESFUERZOS Y DEFORMACIONES SIMPLES
2.1 TRACCIN COMPRESIN Cargas internas: Fuerza axial N esfuerzos
deformaciones
2.2 CIZALLA Cargas internas: Fuerza cortante V esfuerzos
2.3 FLEXIN DE VIGAS RECTAS EN UN PLANO DE SIMETRA Cargas internas: Momento flector M y fuerza cortante V
( ) ( )
( ) ( )
( )( )( )
( ) ( )
V x q x dx
M x V x dx
M xx dxE I x
y x x dx
esfuerzos
max
MI
RM MI WC
3
2
32
6
CIRCULAR
RECTANGULAR
DW
b hW
max 0
c
R
c
V y dAI b
V y dAI b
FORMA DE LA SECCIN max
Rectangular max32
VA
Circular max43
VA
Corona Circular max2 V
A
-
Diseo de Mquinas Ejes 7/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
deformaciones
:
2.3.1 Funciones de singularidad
Nombre Funcin Grfico
Momento
2
2 1
0
x
x a x a
x a dx x a
a
x
1
Fuerza
1
1 0
0
x
x a x a
x a dx x a
a
x1
Escaln
0
0 1
01
x
x ax a
x a
x a dx x a
1x
a
Rampa
1
21
0
2
x
x ax a
x a x a
x ax a dx
a
x1
Parbola
2
2
32
0( )
3
x
x ax a
x a x a
x ax a dx
a
x
Seccin Variable 1
1
i ii
i i
i ii
i i
V VfI IM MmI I
-
Diseo de Mquinas Esfuerzos Simples 8/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
2.4 TORSIN DE ELEMENTOS CILNDRICOS
0
max0
00
4 3
0 0
4 4
0
/
(SECCIN MACIZA)32 16
(SECCIN HUECA)32
xy yxT
I rT
WIWR
D DI W
D dI
-
3 C
max
2
m
xy
A
B
tg
COMBIN
max
max
2
2
2
x y
xy
m xy
m xy
xy
x y
NACIN D
22
yxy
y
y
D
DE ESFU
Diseo de M
UERZOS
quinas Co
- CRCU
ombinacin d
F. Garca, A
ULO DE M
de Esfuerzos
A. Prez - 11/
MOHR
s 9/27
/02/15
-
4 T
4.1 1
4.1.1
1
2
x
S
4.1.2
max
max
TEORIASFACTOR
MATERIA2 3
1 Energa
21 2
2
y x
SySyN
2 Esfuerzo1 3
2
2
Sy
S DE ROR DE SEG
ALES DC
a de Distors
22 3
2
2
3
y xy
y
S
o Cortante
1 3 Sy
OTURA EGURIDAD
CTILES
sin Mxim
23 1
2
x
Sy
Sy
Mximo -
1 3
Dise
STTICAD N
ma Von M
1
2
y x
Sy
Tresca
3 SyN
o de Mquin
A Y
Mises
22 2
2
2
3
y xyS
nas Teoras
F. Garca, A
23 32
SyN
s de Rotura
A. Prez - 11/
21 SyN
10/27
/02/15
-
4.2
MATERIAALES FRGILES
Diseo de Mquin
A
A
Sut
nas Teoras
F. Garca, A
A Suc SutSuc Sut
1B
Suc N
s de Rotura
A. Prez - 11/
1 BSuc N
11/27
/02/15
1N
-
Diseo de Mquinas Fatiga 12/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
5 FATIGA
5.1 LMITE DE FATIGA
5.1.1 Lmite de fatiga de la probeta Aceros Se 0.5 Su Sn 1400 Mpa Se 700 Mpa Su 1400 Mpa Fundiciones Se 0.40 Su 400 Mpa Se 160 Mpa Su 400 Mpa Aluminio Sef@5E8 0.40Su Su 330 Mpa Sef@5E8 130 Mpa Su 330 Mpa Aleaciones de cobre Sef@5E8 0.4 Su Su 280 Mpa Sef@5E8 100 Mpa Su 280 Mpa
5.1.2 Lmite de fatiga a vida finita N
@ 10m n
NSef N
@ 10 nm NN Sef
1 0.9log3 '
Sum
Se
20.9log'
Su
nSe
5.1.3 Lmite de fatiga
@ @' ; a b c d e N N a b c d eSe Se k k k k k Sef Sef k k k k k ka Factor de acabado superficial ba uk a S
ACABADO SUPERFICIAL Factor a Exponente b Rectificado 1.58 -0.085 Mecanizado o Estirado en Fro 4.51 -0.265 Laminado en Caliente 57.7 -0.718 Forjado 272.0 -0.995
-
Diseo de Mquinas Fatiga 13/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
kb Factor de tamao
0,097
1 8
1,189 8 250
b
b
k d mmFlexin y Torsin
k d mm d mm
Carga axial kb = 1
SECCIN Area 95% de esfuerzo A95
d
Rotacin
0,0766 d2
Sin Rotacin
0,0107 d2
b
h
Flexin
0,05 b h
a
b tf2 2
1
1
x
Flexin
Eje 1-1
0,05 a b ; tf>0,025 a
Flexin
Eje 2-2
0,05 x a +0,1tf(b-x)
a
b
tf
1
1
2 2
Flexin
Eje 1-1
0,10 a tf
Flexin
Eje 2-2
0,05 ab ; tf>0,025 a
kc Factor de carga
0,923 15201 1520
10,577 tan
c
Su MpaAxial
Su Mpak
FlexionTorsion y cor te
kd Factor de temperatura
1 4501 0,0058( 450) 450 550
d
d
k t Ck t t
-
Diseo de Mquinas Fatiga 14/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
5.2 CONCENTRACIN DE ESFUERZO
1 ( 1) 1 ( 1) f t fs tsK q K K q K
- Para carga torsional incrementar Su en 135 Mpa - Para fundicin q=0,20
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4
Sens
ibili
dad
a la
ent
alla
q
Radio de la entalla r (mm)
Su = 400 Mpa
Su = 1600 Mpa
32
53548,3 17,43510 aSu
Aceros
Su (Mpa ) a (mm)344.5 0.4293
378.95 0.3537413.4 0.2963482.3 0.2197551.2 0.1626620.1 0.1245689 0.0976
757.9 0.0768826.8 0.0610895.7 0.0492964.6 0.0386
1102.4 0.02441240.2 0.01461378 0.0082
1515.8 0.00431653.6 0.0021
Tabla 1
1
1
q
ar
-
Gr(Toda
ficas de Kas referidas a
Kt al esfuerzo nnominal mxiimo basado e
Dise
en el rea ne
o de Mquin
F. Garca, A
ta)
nas Fatiga
A. Prez - 11/
15/27
/02/15
-
Diseo de Mquin
F. Garca, A
nas Fatiga
A. Prez - 11/
16/27
/02/15
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Diseo de Mquin
F. Garca, A
nas Fatiga
A. Prez - 11/
17/27
/02/15
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Diseo de Mquin
F. Garca, A
nas Fatiga
A. Prez - 11/
18/27
/02/15
-
Tipo ChavPerfilPatn
de vetero Flel 1
n 1
Kf parRecocido
exin To1,6 1,3
Chav
a chaveteros
orsin F1,3 1,3
vetero de Perfil
s Endurec
Flexin 2,0 1,6
Chavetero de Pat
Dise
cido Torsin
1,6 1,6
tn
o de Mquin
F. Garca, A
nas Fatiga
A. Prez - 11/
19/27
/02/15
-
Diseo de Mquinas Fatiga 20/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
5.2.1 Correccin por vida finita N
@
1
1 1log3
bf N
f
f
K aN
aK
bK
5.3 ESFUERZOS FLUCTUANTES
max min
max min
2
2
m
a
5.4 RESISTENCIA A LA FATIGA CON ESFUERZOS FLUCTUANTES UNIAXIALES
Lnea de Goodman 1 a mSe Su
Lnea de Soderberg 1
a mSe Sy
Parbola de Gerber 2
1
a m
Se Su
Elipse de Marn 2 2
1
a m
Se Su
Lnea de Kececioglu 2
1
aa m
Se Su 2,6 a 2,75 (depende del material)
Lnea de Bagci 14
SySema
Lneas de Langer 1SySy
am
5.5 COEFICIENTE DE SEGURIDAD N A VIDA INFINITA: Para a m Cte :
Lnea de Goodman 1 a mSe Su N
Lnea de Soderberg 1 a mSe Sy N
-
Diseo de Mquinas Fatiga 21/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
5.6 COMBINACIN DE ESFUERZOS - Las componentes alternativas debidas a carga axial se multiplican por el factor 1.083KbFlexin
2 2 2
2 2 2
2
' ( ) ( )( ) ( ) 3( )
' 3
MATERIAL FRAGIL
( )
( ) ' ( ) ( )(
( )
xa fx xa
ya fy ya a fx xa fx xa fy ya fy ya fs a
a fs a
xm
ym m xm xm ym ym m
m
xm fx xm
ym fy ym m fx xm fx xm f
m fs ma
KK K K K K KK
KK K K KK
2 2
' ' 1
'
) ( ) 3( )
a m
m
y ym fy ym fs m
Se Sy N
K K
5.7 DAO ACUMULADO Regla de Miner
1 2
1 2
ii
nn n CN N N
0,7 C 2,2
Mtodo de Manson Todas las lneas confluyen en el punto (103, 0,9 Su) Expresin analtica
1
2
1
2
log
log
c NN
1 1log
cd N
6' 10 c dSe
-
Diseo de Mquinas Ejes 22/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
6 EJES
6.1 SOLICITACIONES
6.1.1 Par 9550
2
t
PotTn
TFDp
T Par torsor (mmN) Pot Potencia (w) n Velocidad de giro (rpm)
6.1.2 Poleas y Cadenas Poleas
1 2
1 2
t
t
F F FF F C F
TIPO DE CORREA C
Plana 2 3 Trapecial , Poly V 1,5 2
Cadenas
F2=0
6.1.3 Engranaje Recto tgr tF F
6.1.4 Engranaje Helicoidal tgtgtgcostg
r t t
a t
n
t
F FF F
6.1.5 Engranaje cnico recto
tg cos 6tg 5
r tmtm t
a tm
F FF F
F F sen
-
Diseo de Mquinas Ejes 23/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
6.2 CRITERIOS DE DISEO
6.2.1 Diseo geomtrico
6.2.2 Diseo esttico
2 2332 3
4
Nd M TSy
6.2.3 Fatiga Flexin Alterna y Torsin Continua
332 3
2
fMKN TdSe Sy
(Material dctil)
33322
f fMK TKNdSe Su
(Material frgil)
6.2.4 Deformaciones Flexin 0,15 mm/m fmax 0,85 mm/m Torsin 0,25 /m max 3,5/m
.
6.2.5 Vibraciones Configuracin Frecuencia Crtica (rpm)
Solo la masa del eje 30 5
4
c
g
Eje con masa despreciable y un solo peso
30
cg
Eje con varias masas
Rayleigh (Sobreestima c) 1 1 2 2 3 3
2 2 2 21 1 2 2 3 3
( )30 30
cg w w w g ww w w w
Dunkerley (Subestima c) 1
1
22
33
1 2 3
30
30
30
.....1 1 1 1 1
c i
g
g
g
i se calcula con la flecha i que produce mi sola en el eje
Masa m
Peso w
m 2
w 2
w 1 w 3
m 1 m 3
w 2w 1
w 3 w 4w 5
m 2m 1
m 3
m 5
m 4
-
Diseo de Mquinas Ejes 24/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
6.3 ENTALLADURA
OD
rr
15
t
l
Esfuerzo Usual Resistencia a la Fatiga Aumentada D Desde
- Hasta
1.6 1.6 3
3 10
10 18
18 80
80 18 50
50 80
80 125
125
l 0.5 1 2 2 2.5 4 2.5 4 5 7 r 0.1 0.2 0.4 0.6 0.6 1 1 1.6 2.5 4 t 0.1 0.1 0.2 0.2 0.3 0.4 0.2 0.3 0.4 0.5
6.4 CHAVETA Y LENGETA
0,5772
4
Syb L DTN
Sy L t DTN
D Desde -
Hasta 17 - 22
22 - 30
30 - 38
38 - 44
44 - 50
50 - 58
58 - 65
65 - 75
b 6 8 10 12 14 16 18 20 t 6 7 8 8 9 10 11 12
Longitudes normalizadas L=6, 8, 10, 12, 14, 18, 20, 22, 25, 28, 32, 36, 40, 45, 50, 56, 63, 70, 80, 90, 100, 125, 140, 160, 180, 200, 220, 250, 280, 315, 355, 400
L
b
t
OD
-
Diseo de Mquinas Engranaje Helicoidal 25/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
7 ENGRANAJE CILNDRICO RECTO
7.1 NOMENCLATURA
m Mdulo - ngulo de Presin Dp- Dimetro primitivo b ancho de cara DIENTES NORMALIZADOS EN FUNCIN DEL MDULO m = 20 Dp = m Z
7.2 FUERZAS tgr tF F
Dp
De
Df
b
d
a
h
rf
pc
-
Diseo de Mquinas Engranaje Helicoidal 26/27
F. Garca, A. Prez - 11/02/15
8 ENGRANAJE CILNDRICO HELICOIDAL
8.1 NOMENCLATURA
coscos
tg sen
tgtgtgcos
cos
2 2cos
2.5 2,5cos
nn
tt
nt
nt
n n
n n
Pn mmmPnPt m
Pt PnPx
DpPh
m ZDp m Z
ZDe Dp m m
ZDf Dp m m
8.2 FUERZAS tgtg
tFr Ft
Fa Ft
-
9
9.1
9
3
tg
ESPI
tg
p
t
t
DpLb
L
m
Dp
9.2
Engr
r
a
FF
ENGRAN
NOMENC
2
90
3
2 2
1 ; tg
IRAL
cos
tgcos
p g
p
g
n
t
n
mZL
D D
m
m
m Z
FUERZA
ranaje Cntg cotg
tm
tm
FF se
NAJE C
CLATURA
2
2
g
g g
D
m
AS
nico Recto os
tmFen
Diseo de
NICO
A
65 t
F
e Mquinas Formularioo Embrague
F. Garca, A
es y Frenos
A. Prez - 11/
27/27
/02/15