LAS BARRERAS DE PROTECCIÓN

El propósito de una barrera protectora es aislar personas y objetos de la fuente de peligro, y para protegerlos de una variedad de efectos peligrosos. DIN 31001 Parte 1 [7.58] y Parte 2 [7.59] acuerdo principalmente con la protección contra el contacto físico con partes estáticas y móviles peligrosos, y en contra de los objetos y partículas que se rompen fuera. Elaborar ilustraciones y ejemplos se da en [7,215]. Los principios solución deseada (ver Figura 7.26) evitar el contacto mediante:

recinto completo Cubierta por un lado en particular valla, que se utiliza para mantener una distancia segura.

Distancias de seguridad juegan un papel esencial cuando es posible llegar a través o alrededor cercas o barreras. Estas distancias están determinadas por las dimensiones del cuerpo y rangos de alcanzar. DIN 31 001 Parte 1 [7.58] da las distancias de seguridad claras, según el cuerpo dimensiones y la postura. Con respecto al contacto con la protección y la protección contra los objetos y partículas que descanso lejos, DIN 31 001 Parte 2 [7.59] sólo se permite el uso de aquellos materiales que puede cumplir con su función de protección sobre la base de su durabilidad, estabilidad de forma, resistencia a la temperatura, resistencia a la corrosión, resistencia a las sustancias agresivas, y su permeabilidad a las sustancias agresivas.

Figura 7.26. Ejemplos de barreras de protección: a) recinto completo; b) cubrir para un lado en particular; c) valla utiliza para mantener una caja fuerte distancia

4. Diseño para la Seguridad

La lista de verificación en la Figura 7.3 puede resultar de gran ayuda. Criterios de seguridad deben ser examinados con respecto a todos los epígrafes enumerados [7,303].

Función y el Principio de Trabajo

Es importante establecer si la función se cumple de forma segura y fiable por la solución elegida. También deben tomarse en cuenta los fallos probables y factores perturbadores. La medida en que los subsidios deben ser hechas por excepcional, puramente hipotético, las circunstancias que puedan afectar a la función no es siempre claro, sin embargo. La estimación correcta del alcance y la probabilidad de un riesgo debe basarse en la negación sucesiva de

cada una de las funciones que deben cumplirse y en un análisis de las posibles consecuencias (véase la Sección 10.2). El sabotaje no tiene que ser necesariamente considerado, en este contexto, las medidas para prevenir los errores humanos son propensos a cubrir más posibles circunstancias.

Lo que debemos de tener en cuenta y evitar ante todo son fallos debidos a posibles perturbaciones de la estructura, el funcionamiento y el medio ambiente de una máquina, así como los causados por un error del operador. Los efectos nocivos que no se deben a factores tecnológicos no pueden ser eliminados por el propio sistema técnico, pero el sistema debe ser capaz de sobrevivir a ellos y, si es posible, limitar ellos. Otra cuestión es si las medidas de seguridad directos que han estado discutiendo son adecuadas, o si la seguridad debe ser aumentada adicional de protección sistemas y dispositivos. Por último, también podríamos preguntarnos si todo el proyecto debe ser abandonado si se demuestra que es imposible hacer disposiciones de seguridad adecuadas en un caso particular. La respuesta depende del grado de seguridad que se ha alcanzado, en la probabilidad de daños o accidentes inevitables, y de la magnitud de las posibles consecuencias. Estándares objetivos son a menudo escaso, particularmente en el caso de nuevas aplicaciones. Se ha argumentado que riesgos técnicos no deben ser mayores que los riesgos humanos deben esperar de naturales causas [7,138]. Sin embargo, esto es siempre una cuestión de discreción. El final decisión debe, en todo caso, reflejan una actitud responsable hacia el ser humano carrera.

Diseño

Las cargas externas producen tensiones en los componentes. A través del análisis determinamos su magnitud y frecuencia (fijo y / o alternando cargas) .Las Varios tipos de la tensión producida puede ser determinada por cálculo o experimento. La calculada tensiones en un componente son entonces, utilizando hipótesis fracaso apropiado, convertidos en un

esfuerzo equivalente σE, que debería representar correctamente el combinado directa y tensiones de cizallamiento. La tensión máxima equivalente no debe exceder el permisible

estrés σA. Cuando los dos son iguales, la utilización de material es 1,0. En general, la relación de la tensión equivalente dividido por el esfuerzo admisible es menor que 1,0, porque la elección de las dimensiones también está influenciada por las normas y otra forma de realizar consideraciones.

Tecnología de materiales proporciona a los diseñadores con los límites de estrés materiales σL o particulares condiciones (tracción, compresión, flexión, cortante y torsión), más allá del cual el material fallará o deformar permanentemente. Estos valores se obtienen habitualmente a partir de muestras de prueba y no de los propios componentes. La fuerza de un componente también se ve afectada por la carga desigual, y por su tamaño, acabado superficial y dar forma. Sólo cuando estos se toman en consideración puede ser una durabilidad adecuada garantizada. Así, el límite de la tensión componente es generalmente menor que el material límite de estrés.

La relación entre el límite de la tensión material (o del límite de la tensión de componentes) a la tensión admisible es el factor de seguridad, (SF) = σL / σA. Este valor debe ser mayor de 1,0. Los factores de seguridad se proporcionan en manuales de referencia para situaciones específicas y los tipos de materiales, y la σA tensión admisible en un componente pueden ser fácilmente calculado utilizando esto.

El valor de un factor de seguridad depende de las incertidumbres en la determinación de la límites de estrés materiales; sobre las incertidumbres en las hipótesis de carga; en el cálculo métodos; en los procesos de producción; En el (incierto) influye de forma, tamaño y medio ambiente; y también en la probabilidad y la importancia de la posible fracasos.

La determinación de los factores de seguridad aún carece de criterios de validez general. Una investigación por los autores ha demostrado que los factores de seguridad recomendadas publicadas no pueden ser clasificados por tipo de producto, rama de la ingeniería o de otros criterios tales como la dureza del material, el tamaño de los componentes, probabilidad de falla, etc. Tradición, cifras sobre la base de una sola vez y, a menudo explicado adecuadamente las fallas, corazonadas y experiencias son a menudo la base de los datos numéricos de la que hay generalmente válida declaraciones se pueden derivar.

Por tanto, las cifras que se dan en la literatura deben ser tratadas con cautela. Su aplicación por lo general requiere un conocimiento de la persona las circunstancias y de las prácticas o reglamentos de la rama de la ingeniería especiales en cuestión. En general, sin embargo, los factores de seguridad menor que 1.5 sólo debe ser utilizado cuando los procedimientos de cálculo más precisas se han utilizado, experimental se dispone de datos, se utiliza un material suficientemente dúctil, o hay experiencia con la aplicación específica. Para materiales frágiles sometidos a tensiones que conducen a frágil fractura, el factor de seguridad estará más cerca de 2,0. Dureza, es decir, la capacidad de someterse a deformación plástica antes del fallo y de este modo aliviar la concentración de tensiones causadas por distribuidos desigualmente cargas es una de la seguridad más importantes características de cualquier material puede tener. El exceso de velocidad habitual girando pruebas de rotores con los correspondientemente altas tensiones se pusieron en marcha, y También las pruebas de sobrepresión solicitada de presión vasos siempre-que son construida de materiales resistentes, son un buen ejemplo del método de seguridad directa destinadas a reducir las concentraciones de esfuerzos en los componentes terminados. Debido a la dureza es una propiedad fundamental mejorar la seguridad de los materiales, no es basta con apuntar a una mayor resistencia a la deformación. Dado que, en general, la tenacidad de los materiales disminuye al aumentar la resistencia a la fluencia, es esencial para asegurar una tenacidad mínima, de otro modo los beneficios de la deformación plástica ya no están garantizada. También son peligrosos aquellos casos en que el material quebradizo con gira tiempo o por otras razones (por ejemplo, debido a la radiación, la corrosión, el calor, o la superficie recubrimientos). Esto es particularmente cierto de los materiales sintéticos. Si la seguridad de un componente se calcula simplemente por la diferencia entre el estrés computarizado y la tensión máxima permisible, un punto vital es olvidado. De suma importancia es la condición de carga y el efecto sobre las propiedades del material debido al envejecimiento, calor, radiación, a la intemperie, las condiciones de operación y procesos de producción, por ejemplo, la soldadura y el tratamiento térmico. Residual tensiones no deben ser subestimados, ya sea: fracturas frágiles (rápido) y sin deformación plástica puede ocurrir de repente y sin previo aviso. La evitación de una acumulación de tensiones de aditivos, de materiales quebradizos, y de los procesos de producción que alientan fracturas frágiles, por lo tanto, es un requisito esencial de la directa la seguridad. Si la deformación plástica se controla en un punto crítico, o se puede utilizar para impedir la función de tal manera que el peligro se puede notar antes de los seres humanos o máquinas están en peligro de extinción, se vuelve a prueba de fallos [7,206]. Deformaciones elásticas no deben perturbar el buen funcionamiento de una máquina, por ejemplo a través de la pérdida de la autorización. Si esto sucede, la fuerza vías de transmisión o las expansiones ya no se pueden determinar con certeza y sobrecarga o fractura

puede sobrevenir. Esto es tan cierto en estacionario, ya que es de piezas móviles (ver Sección 7.4.1). Por estabilidad nos referimos no sólo a la estabilidad básica de una máquina sino también a un funcionamiento estable. Las perturbaciones deben ser contrarrestados por los efectos de estabilización, que es decir, por el retorno automático a la posición inicial o normal. Los diseñadores deben garantizar equilibrio neutral o que los estados potencialmente inestables no conducen a una acumulación de perturbaciones que podrían salirse de control (véase la Sección 7.4.4). Resonancias producen aumento de tensiones que no se pueden determinar con precisión. Deben evitarse a menos que las amplitudes pueden ser amortiguadas suficientemente. Esta se aplica no sólo al problema de estabilidad, sino también a tales fenómenos asociados como el ruido y la vibración, lo que perjudica la eficiencia y la salud de los operadores. Tomarse expansionsmust térmica en cuenta en todas las condiciones de funcionamiento, en particular durante los procesos inestables, si la sobrecarga y el deterioro de la función son que hay que evitar (ver Sección 7.5.2). Sellos ineficientes son una causa común de avería o problema. Elección cuidadosa de focas, provisión de alivio de presión en los puntos críticos de sellado y una cuidadosa atención a dinámica de fluidos ayudan a superar estos problemas. El desgaste y las partículas resultantes también pueden impedir la seguridad operacional, y debe por lo tanto, debe mantenerse dentro de límites tolerables. En particular, los diseñadores deben asegurarse de que tales partículas no dañen o interfieran con otros componentes. Ellos deberían ser eliminado lo más cerca posible de su punto de origen (véase el apartado 5.7.13). Corrosión uniforme reduce el espesor diseñado de componentes. La corrosión local, particularmente de componentes sujetos a cargas dinámicas, puede apreciablemente aumentar las concentraciones de esfuerzos y conducir a fracturas rápidas con poca deformación.

No hay tal cosa como la estabilidad permanente de acuerdo a la corrosión de la capacidad de carga de los componentes disminuye con el tiempo. Además de la corrosión de contacto y la fatiga corrosión, corrosión bajo tensión también puede ser muy grave para ciertos materiales sujetos a esfuerzos de tracción en la presencia de medios corrosivos. Finalmente, los productos de corrosión puede impedir el funcionamiento de las máquinas, por ejemplo, atascos husillos de las válvulas, mecanismos de control, etc. (véase la Sección 7.5.4).

Ergonomía

La aplicación de los principios de la ergonomía a la seguridad industrial implica el cuidado escrutinio de fuentes y lugares de peligro, así como de las relaciones hombre-máquina. Errores humanos posibles y la fatiga también deben ser incluidos. Máquinas y Por lo tanto, los productos tienen que ser de diseño ergonómico (ver Sección 7.5.5).

Tabla 7.1. Los efectos nocivos asociados con varios tipos de energía

Proteja a los seres humanos y el medio ambiente contra los efectos nocivosEnergía efectos

mecánica El movimiento relativo de las vibraciones mecánicas humano y la máquina, polvoacústica ruidohidráulica Chorros de líquidoneumática Chorros de gas, las ondas de presiónEléctrico El paso de corriente a través del cuerpo, las descargas electrostáticasóptico la radiación ultravioleta, arcostérmica Partes calientes y fríos, la radiación, la inflamaciónquímica Ácidos, álcalis, venenos, gases, vapores

Radioactivo La radiación nuclear, rayos X

Tabla 7.2. Requisitos de seguridad industrial mínimas en dispositivos mecánicos

En los dispositivos mecánicos, que sobresale o piezas en movimiento se debe evitar en áreas donde puedan producirse contactos humanos

Se requiere equipo de protección para los siguientes, independientemente de la velocidad de funcionamiento:• para engranajes, correa, cadena y unidades de cuerda• Para todas las piezas giratorias de más de 50 mm, incluso si están completamente lisa• Para todos los acoplamientos• En caso de peligro de las piezas que vuelan• para las trampas potenciales (diapositivas chocar con paradas, componentes empujando o girando el uno contra el otro)• componentes descendentes (pesos, contrapesos)• para las ranuras, por ejemplo, a los insumos materiales. Las diferencias entre las partes no debe exceder de 8 mm; en el caso de rodillos, lasrelación geométrica debe ser examinado y, si se deben instalar necesarias, guardias especialesInstalación eléctrica siempre debe ser planificada en colaboración con expertos eléctricos. En el caso de acústica, químicas y los peligros radiactivos, el asesoramiento de expertos se deben buscar para la protección requerida

Un gran número de libros y artículos se han dedicado a este tema [7,26, 7, 65,7.189, 7.255,7.303]. Además, la norma DIN 31 000 [7.57] especifica los requisitos básicos de diseño para la seguridad, y las partes 1, 2 y 10 de la norma DIN 31 001 [7.58, 7.59] trato con protección equipo. Reglamento por diversos organismos profesionales, las inspecciones de fábricas, etc., deben respetarse escrupulosamente en todas las ramas de la ingeniería, y así es necesario un gran cantidad de legislación especial [7.115] (ver también [7,334]). En este libro, es imposible examinar todos los aspectos de la seguridad industrial.

Tablas 7.1 y 7.2 proporcionan una guía de introducción a las fuentes de peligro y los requisitos mínimos de seguridad industrial.

Producción y Control de Calidad

Los componentes deben ser diseñados de tal manera que se mantengan sus cualidades durante la producción (véase el Capítulo 10). A tal efecto, los controles de calidad especial deben ser instituidos, si es necesario por las regulaciones especiales. A través de un diseño apropiado medidas, los diseñadores deben ayudar a evitar la aparición de puntos débiles peligrosos el curso de los procesos de producción (véanse las secciones 7.3.1, 7.3.2 y 7.5.8).

Montaje y Transporte

Las cargas a las que un producto se someterá durante el montaje y el transporte imprescindible deben tenerse en cuenta durante la fase de diseño de realización. Las soldaduras realizadas a cabo durante el montaje deben ser probado y, en su caso, tratamiento

térmico. Todos los principales procesos de montaje deben, siempre que sea posible, se concluirán mediante comprobaciones funcionales.

Para el transporte seguro, bases firmes, los puntos de apoyo y puntos de manipulación debe Siempre ser provista y marcada claramente. Los pesos de las piezas más pesadas que l00 kg Deben ser marcados en el que se pueden ver con facilidad. Si desmontaje frecuente se llama Para, los puntos de elevación apropiados deben ser incorporados.

Operación

Operación y manejo deben ser seguros [7,57, 7,58]. El fracaso de cualquier automática dispositivo debe ser indicado a la vez para que las acciones necesarias puedan ser tomadas.

Mantenimiento

Mantenimiento y reparación sólo deben realizarse cuando se apaga la máquina abajo. Se requiere un cuidado especial para asegurarse de que el montaje o las herramientas de ajuste no son dejados en la máquina. Los interruptores de seguridad deben garantizar que la maquinaria no es iniciada involuntariamente. Colocado en el centro, de fácil acceso y el servicio simple y puntos de ajuste deben ser proporcionados. Durante la inspección o reparación, el acceso seguro debería ser posible a través de la provisión de barandillas, escaleras, superficies antideslizantes, etc.

Costos y Horarios

Requisitos de costos y el calendario no deben afectar a la seguridad. Límites de costos y entrega fechas son asegurados por una planificación cuidadosa, y mediante la aplicación de los conceptos correctos y las medidas, no cortando las esquinas. Las consecuencias de los accidentes y fracasos son por lo general mucho mayor y más grave que el esfuerzo necesario para prevenirlos.

7.4 Principios de Diseño Forma de Realización

Los principios generales de diseño de realización, se han discutido con cierta extensión en la literatura. Anillo Kessel [7.148] establece los principios de producción mínima costos, requisitos mínimos de espacio, peso mínimo, pérdidas mínimas y óptimas manipulación (ver apartado 1.2.2). Leyer discute el principio de peso ligero construcción [7.167] y el principio de espesor de pared uniforme [7,168]. Es obviamente ni posible ni deseable tener todos estos principios implementados en todas las soluciones y un técnico de ellos podría ser crucial, el resto simplemente deseable. Debe ser priorizado en un caso dado Qué principio sólo puede deducirse de la tarea y las instalaciones de la compañía. Al proceder sistemáticamente, elaborando una lista requerimientos, haciendo abstracción para identificar el quid de la cuestión, y también por siguiendo la lista dada en la Figura 5.3, los diseñadores transforman estos principios en propuestas concretas que les permitan determinar los costes de producción, el espacio requisitos, pesos, etc. Estos tienen que ser coherentes con la lista de requisitos. El enfoque sistemático también pone de relieve la cuestión de cómo, con un determinado problema y una solución de principio fijo, una función pueden ser mejor cumplidas y por el tipo de portador de la función. Principios de diseño de realización facilitar esta parte del proceso de diseño. En particular, ayudan con los pasos 3 y 4, pero también con Pasos 7 a 9 como se indica en la Sección 7.1. Inicialmente problemas de realización se centran principalmente en las cuestiones de la canalización, combinar y almacenar. Para la tarea relativamente común de transmisión (canalización) fuerzas o momentos, parece conveniente

establecer "principios especiales de transmisión de la fuerza”. Cambiando el tipo o la variación de la magnitud de una fuerza se cumplen principalmente por los efectos físicos apropiados, sino que deben aplicarse también diseñadores el "principio de las pérdidas mínimas" [7,148] para la conservación de la energía o económica razones, que lo hacen mediante la adopción de un pequeño número de pasos muy eficientes. Este principio también se aplica a la conversión eficiente de un tipo de energía en otra, siempre que esto se debe exigir. El almacenamiento de energía implica la acumulación de energía potencial y cinética, ya sea directa o indirectamente a través de la colección de material. El almacenamiento de energía, sin embargo, plantea la cuestión de la estabilidad del sistema, y la consecuente aplicación de los "principios de estabilidad y bi-estabilidad”. A menudo, varias funciones tienen que ser cumplidas por uno o varios soportes funcionales. Aquí el "principio de la división de tareas" puede ser útil para los diseñadores. Su aplicación implica un cuidadoso análisis de las funciones y su asignación a funcionar transportistas. Este análisis de las funciones también es útil para la aplicación del "principio de auto-ayuda "cuando los efectos complementarios deben ser identificados y explotados. Al aplicar los principios de diseño de realización, los diseñadores pueden encontrar que ir en contra de ciertos requisitos. Por lo tanto, el principio de la resistencia uniforme puede entrar en conflicto con la demanda de los costos mínimos; el principio de auto-ayuda puede Conflicto con prueba de fallos conducta (véase la sección 7.3.3); y el principio de uniforme espesor de pared elegido para el propósito de simplificar el proceso de producción [7.168] pueden entrar en conflicto con la demanda de la construcción ligera o uniforme fuerza. Estos principios representan muchas estrategias que sólo son aplicables en determinadas condiciones. En el uso de ellos, los diseñadores deben encontrar un equilibrio entre competir demandas. Para ello, los presentes autores han desarrollado lo que ellos consideran ser importantes principios de diseño de forma de realización, que ahora se presentan. La mayoría se basan en consideraciones de flujo de energía y, por analogía, se aplican igualmente bien para el flujo de material y de las señales.

7.4.1 Principios de la fuerza Transmisión

1. Líneas de Flujo de Trabajo y el Principio de Fuerza Uniforme

Los problemas resueltos en ingeniería mecánica en general, implican fuerzas y / o movimientos y su conexión, el cambio, la variación o canalización, e involucrar a la conversión de señales de energía, materiales y. La función de aplicación general "Las fuerzas de canal" incluye la aplicación de cargas a la transferencia de fuerzas entre, y la transmisión de fuerzas a través de los componentes y dispositivos. Directrices se proporcionan en [7.168, 7.278]. En general, los diseñadores deben tratar de evitar todo cambio brusco de dirección en las líneas de flujo de fuerza - es decir, en la transmisión de la fuerza bruta: provocada por la deflexiones agudos y los cambios bruscos de sección transversal. La idea de "líneas de flujo de fuerza" ayuda a la visualización de la transmisión de fuerza caminos (rutas de carga) a través de los componentes y dispositivos, y es análogo a las líneas de flujo en mecánica de fluidos. Leyer [7.167, 7.168] se ha ocupado de la transmisión de fuerzas con cierta extensión, por lo que podemos prescindir de una discusión detallada del problema. Se aconseja a los diseñadores de consultar estos textos importantes. Leyer, por otra parte, hace hincapié en la compleja interacción entre lo funcional, realización y producción aspectos. El concepto de transmisión de fuerza se puede resumir como se describe a continuación. Transmisión de Fuerza debe entenderse en un sentido amplio; es decir, se debe a la aplicación, la transferencia y transmisión de flexión y torsión. En primer lugar, es importante recordar que las cargas externas aplicadas a un componente produce fuerzas axiales y transversales, así como la flexión y momentos de

torsión en cada sección. Estos creados tensiones (directas y de corte) que produzcan deformaciones elástico o plásticas (cepas longitudinales, laterales (Poisson), y de corte, junto con flexión y torsión). Las dimensiones de la sección de transmisión de las fuerzas se obtienen por "disección mental» de los componentes en el punto bajo consideración. La suma de las tensiones más de estas secciones produce fuerzas internas y momentos que deben ser en equilibrio con las cargas externas. Las tensiones, determinados en la sección correspondiente, son entonces comparaciones con el material propiedades de resistencia a la tracción, límite elástico, resistencia a la fatiga, fluencia fuerza, etc., con la debida atención al estrés concentraciones, acabado de la superficie y el tamaño efectos. El principio de resistencia uniforme [7.278] objetivos, con la ayuda de materiales apropiados y formas, para lograr una resistencia uniforme en todo un dispositivo mecánico durante su vida útil esperada. Al igual que el principio de construcción ligera [7.167], que debe aplicarse cuando las circunstancias económicas lo permitan. Esta consideración importante menudo engaña a los diseñadores a dejar de lado las deformaciones (cepas) asociados con el estrés. Es, sin embargo, estas mismas deformaciones que a menudo arrojan luz sobre el comportamiento de los componentes y nos dicen lo que lo que necesitamos saber acerca de su integridad (ver Sección 7.4.1).

2. Principio de directo y corto Fuerza Transmisión Path

De acuerdo con Leyer [7.168, 7.208] consideramos el siguiente principio para ser de gran importancia:

• Si una fuerza o momento es que se transmite de un lugar a otro con la deformación mínimo posible, entonces la fuerza más corto y más directo trayecto de transmisión es la mejor

Este principio, que conduce al número mínimo de zonas cargadas, asegura:

• El uso mínimo de material (volumen, peso)

• Deformación mínima.

Esto es particularmente cierto si es posible resolver un problema usando la tracción o compresión subraya solo, porque estas tensiones, a diferencia de flexión y de torsión tensiones, producir deformaciones pequeñas. Cuando un componente está en compresión, sin embargo, especial atención debe prestarse al peligro de pandeo. Si, por otro lado, se requiere un componente flexible, capaz de considerable deformación elástica, a continuación, un diseño usando flexión o torsión tensiones es en general el más económico.

El principio se ilustra en la Figura 7.27-el montaje de un bastidor de la máquina en un hormigón de cimentación donde diferentes requisitos de la demanda es compatible con rigideces diferentes. Esto, a su vez, repercute en el comportamiento operativo de la máquina: diferentes frecuencias naturales y resonantes, la respuesta modificada a cargas adicionales, etc. Las soluciones más rígidas se obtienen con mínimo materiales y espaciales requisitos por medio de un breve apoyo a compresión; la solución más flexible por medio de un resorte, que transmite la fuerza en torsión. Si nos fijamos en otras soluciones de diseño, encontramos muchos ejemplos del mismo principio: por ejemplo, en los resortes de barra de torsión de automóviles, o en las tuberías flexibles que se basan en flexión o deformaciones de torsión. La elección de los medios por lo tanto depende principalmente de la naturaleza de la tarea; ese es decir, de si la ruta de transmisión de la fuerza debe ser diseñado para una mayor durabilidad con

Figura 7.27. El apoyo a una estructura de la máquina sobre una base de hormigón:

a) soporte muy rígido debido a la transmisión de la fuerza a corto acceso y baja tensión en las placas de base;

b) ruta de transmisión de fuerza mayor, pero sigue siendo un soporte rígido con tubos o secciones de caja bajo compresión;

c) apoyo menos rígida con pronunciada deformación por flexión (una construcción más rígida implicaría la un mayor uso de materiales);

d) un apoyo más flexible bajo esfuerzos de flexión; e) apoyo muy flexible utilizando un resorte, el cual transmite la carga en torsión. Esto se

puede utilizar para alterar las características de resonancia

Figura 7.28. Diagrama de la deformación de la Fuerza de materiales difíciles. Las flechas indican las relaciones causa-efecto

Máxima rigidez, o si ciertas relaciones de fuerza-deformación deben ser satisfecho primera y la durabilidad se puede tratar como un problema subsidiario. Si se excede el punto de fluencia, a continuación, la siguiente tiene que ser tomado en consideración (ver Figura 7.28):

• Cuando un componente se carga por una fuerza, que es invariablemente sometido a deformación. Si se excede el límite de elasticidad, entonces la relación lineal entre el elástico la fuerza y la deformación ya no se sostiene. Cambios relativamente pequeños en la fuerza cerca del pico de la curva de fuerza-deformación puede producir condiciones inestables que conduce a la fractura, debido a que la sección transversal de soporte de carga se puede reducir más rápidamente que la fuerza se incrementa debido al endurecimiento por deformación. Ejemplos de ello son el lazo varillas, fuerzas de inercia centrífugas en un disco, y los pesos en una cuerda. Lo necesario Siempre se debe tomar las precauciones de seguridad.

• Cuando se deforma un componente, a continuación, una fuerza de reacción se establezca. Tan largo como la deformación impresionada no cambia, la fuerza y la tensión siguen siendo sin cambios también. Si no se alcanza el pico, el componente permanece estable por lo que el punto de fluencia se puede superar sin peligro. Más allá del límite de elasticidad, un gran cambio en la deformación conducirá a sólo un pequeño cambio en la fuerza. Es cierto que cualquier precarga no debe ser aumentada con nuevas cargas operativas en el mismo sentido, de lo contrario las condiciones descritas por encima de la voluntad prevalecen. Más lejos requisitos son el uso de materiales resistentes y la evitación de una acumulación de tensiones multiaxiales en el mismo sentido. Ejemplos son muy distorsionados de contracción única, pernos y abrazaderas precargados.

3. Principio de Deformaciones emparejadas

Diseños adaptados a las líneas de flujo de fuerza evitar desviaciones afilados de la transmisión ruta de acceso y los cambios bruscos de sección transversal, evitando así que el desigual distribución de tensiones con altas concentraciones de estrés. Una visualización del flujo de líneas de fuerza, aunque muy gráfico, no siempre revelan los factores decisivos involucrados. Aquí, también, la clave es la deformación de los componentes afectados.

El principio de deformaciones emparejadas establece que los componentes relacionados deben ser diseñados de una manera tal que, bajo carga, se deforman el mismo sentido y, si es posible, en la misma cantidad. Como ejemplo, tomemos conexiones soldadas o pegadas en el que la soldadura o capa de adhesivo tiene un módulo de elasticidad diferente de la del material que se va unido. Figura 7.29a ilustra la deformación resultante [7,181]. Las deformaciones y el espesor de la soldadura o capas adhesivas se han exagerado en gran medida. La carga F, que se transmite a través de la unión de las partes 1 y 2, produce deformaciones diferentes en las partes superpuestas, la capa adhesiva siendo sometidos a la deformación particularmente marcada cerca de los bordes debido a diferencias en la relación deformación de las partes 1 y 2. Si bien parte 1 lleva el F plena carga en el borde superior de la capa adhesiva y por lo tanto se estira, parte 2 todavía no soportar una carga. El cambio relativo en la capa adhesiva establece una tensión de cizallamiento local que supera el valor medio calculado. Un resultado particularmente satisfactorio se muestra en la Figura 7.29b, donde, como resultado deformaciones de opuestos y sin igual de las partes 1 y 2, la deformación en la capa adhesiva se incrementa considerablemente. Este ejemplo pone de manifiesto por qué el suministro debe ser hecho para deformaciones que tienen lugar en el mismo sentido y, si es posible, para que sea igual en magnitud. Magyar [7.177] ha hecho un estudio matemático de la relaciones entre la carga y la tensión de corte: El resultado se muestra cualitativamente en

Figura 7.30. El mismo fenómeno se produce también entre las tuercas y tornillos de atornillado articulaciones [7,328]. La tuerca (véase la figura 7.31a) está en compresión y el perno está en tensión, es decir, que se deforman en el sentido opuesto. En la tuerca modificada (véase

Figura 7.29. La superposición de adhesivo o unión de soldadura con una deformación muy exagerada de [7.181]: a) las partes 1 y 2 deformado en el mismo sentido; b) Partes 1 y 2 deforman en sentido opuesto.

Figura 7.30. Distribución de fuerzas y esfuerzos cortantes en juntas de superposición con la capa de adhesivo o de soldadura, después de [7.177]: a) superpuesto en un lado (el esfuerzo de flexión descuidado);b) empalmado con espesor decreciente linealmente; c) pronunciado "deflexión de las líneas de flujo de la fuerza "con deformaciones en el sentido opuesto (esfuerzo de flexión descuidado)

Figura 7.31 b) una deformación en el mismo sentido se creó en los principales hilos, que da lugar a una deformación relativa más pequeña y por lo tanto una distribución más uniforme de la carga soportada por los hilos individuales. Wiegand [7.328], ha sido capaz para demostrar este efecto al mostrar que tales frutos secos tienen una vida útil más larga. Paland [7.214] ha demostrado recientemente que las nueces estándar no son tan satisfactorios como Maruschka [7.175] ha sugerido, porque en el momento M · h produce deformaciones externas adicionales de la tuerca en la superficie de contacto y por lo tanto relieves los principales hilos de su carga. La deformación de carga de alivio de la tuerca debido a este momento y también para el doblado de los hilos se puede aumentar considerablemente mediante el uso de material con un módulo de elasticidad menor. Si, por otro lado, las deformaciones de carga para aliviar son resistidas por una tuerca muy rígido o una muy pequeña palanca de brazo h, entonces el tipo de distribución de la carga descrita por Maruschka haría sobrevenir.

Como otro ejemplo, tomemos una conexión entre eje y cubo formado por un ajuste por contracción. En esencia, esto también implica la deformación de dos componentes [7.125]. Al transmitir el par de torsión, el eje experimenta una deformación torsional que disminuye a medida el par se transfiere a al cubo. El cubo, por su parte, se deforma conforme con el par transmitido. La figura 7.32a muestra que la deformación relativa máxima se produce en A. En el caso de pares alterna, esto puede conducir a la corrosión de contacto; Por otra parte, el

derecho

Figura 7.31. Formas tuerca y distribución de la carga, después de [7.328]: a) tuerca estándar: caso límite después Maruschka [7.175] y caso después de Polonia [7.214] que permite la deformación debido al momento M · h; b) tuerca modificada con deformaciones coincidentes en la parte la tensión

Extremo contrario, a todos los efectos, no contribuye en nada a la transferencia de la torque. La solución que se muestra en la Figura 7.32b es mucho mejor porque las deformaciones resultantes están en el mismo sentido. La mejor solución aparece cuando la torsión rigidez del cubo se adapta a la del eje. La transferencia de par luego toma colocar a lo largo de toda la longitud de la conexión, asegurando una distribución uniforme de líneas de flujo vigor y evitando así las concentraciones de esfuerzos. Incluso si el ajuste por contracción fueron reemplazados con un unión por chaveta, el diseño representado en la Figura 7.32, causan deformaciones torsionales son los en el sentido opuesto, creado tensiones muy altas de contacto en el barrio de A. El diseño representa en la figura 7.32b se, por otro lado, garantizar una distribución uniforme en contacto con el estrés debido a que las deformaciones son en el mismo sentido [7,188]. El principio de deformaciones emparejadas también se puede aplicar a los rodamientos, como en Figura 7.33. La forma de realización de los cojinetes debe garantizar deformaciones emparejadas entre rodamiento y el eje, o prever posibilidades de ajuste.

Figura 7.32. a) conexión entre eje y cubo con un fuerte "deflexión vigor línea de flujo". Deformaciones de torsión del eje y el buje en sentido opuesto (ψ = ángulo de torsión) Conexión .Shaft-cubo con graduales "deflexión rostro línea de flujo" deformaciones .Torsional

del eje y el cubo en el mismo sentido

Figura 7.33. Transmisión de fuerza en los cojinetes: a) borde de compresión debido a la adaptación insuficiente del rodamiento el eje deformado; b) más aun teniendo la presión a

causa de deformaciones coincidentes; c) carente de ajuste al eje deformación; d más aun teniendo la presión debido a la adaptabilidad de cojinete

El principio de deformaciones emparejadas hay que tener en cuenta, no sólo en la transferencia de fuerzas desde un componente a otro, sino también en la división o combinación de fuerzas o momentos. Un problema bien conocido es la simultánea propulsión de las ruedas que tienen que ser colocados a una distancia considerable una de la otra, por ejemplo, en conjuntos de accionamiento de la grúa. En la disposición mostrada en la figura 7.34a, el lado izquierdo tiene una relativamente alta resistencia a la torsión debido a la transmisión de fuerza corta trayectoria, y el lado derecho una relativamente baja rigidez a la torsión debido a su mayor ruta largo. Cuando se aplica por primera vez el par, la rueda izquierda se pone en movimiento, mientras que la rueda derecha permanece estacionario hasta que la parte de la mano derecha del eje ha torcido lo suficiente como para transmitir el par. El conjunto de accionamiento tiene una tendencia a correr inclinación. Es esencial para proporcionar la misma rigidez a la torsión de ambas partes del eje a fin de garantizar una adecuada división del par inicial. Esto se puede lograr

Figura 7.34. La aplicación del principio de la igualdad-deformaciones de concordancia aquí en unidades de grúa: a) torsión desigual deformación de las longitudes L1 y L2; b) disposición simétrica asegura deformación igual a la torsión; c) diseño asimétrico con deformación torsional igual debido a la adaptación de la rigidez de torsión de dos maneras distintas si el par de entrada se toma en una sola posición: ya sea por distribución simétrica (ver Figura 7.34b); o mediante la adaptación de la rigidez torsional de las partes apropiadas del eje (véase la Figura 7.34c).

4. Principio de fuerzas equilibradas

Esas fuerzas y momentos que sirven a la función directamente, tales como la conducción par, la fuerza tangencial de dientes, y el par de carga en una caja de cambios, puede, de conformidad con la definición de una función principal, ser descrito como funcionalmente fuerzas principales determinados. Además, hay muchas fuerzas o momentos que no sirven a la función directamente, sino que no se puede ignorar, por ejemplo:

• La fuerza axial producida por un engranaje helicoidal

• La fuerza resultante de una diferencia de presión, por ejemplo a través de las hojas de una turbina o a través de una válvula de control de

• Fuerzas de tracción para la producción de una conexión de fricción

• Fuerzas de inercia debidas a la aceleración lineal o rotación de los componentes

• Las fuerzas de flujo de fluido, en la medida en que no sean las fuerzas principales.

Tales fuerzas y momentos que acompañan a los más importantes se llaman fuerzas asociadas, y puede o bien producir un efecto auxiliar útil o de lo contrario aparecerá como un simple efecto no deseado que ha de tenerse en cuenta.

Asociado fuerzas lugar cargas adicionales sobre los componentes y requieren un diseño apropiado, o debe ser asumida por otras superficies y elementos, como miembros de rigidez, collares, cojinetes, etc. Como resultado, los pesos se incrementan y más pérdidas de fricción se pueden incurrir. Por esa razón, el asociado fuerzas deben, siempre que sea posible, ser equilibrados a cabo en su lugar de origen, por lo tanto obviando la necesidad de una construcción más pesado o para el cojinete y la transferencia reforzada elementos. Como se ha demostrado en [7,204], este equilibrio de fuerzas se asegura esencialmente en dos tipos de solución:

• Elementos de equilibrio

• Diseño simétrico.

La figura 7.35 muestra cómo las fuerzas asociadas pueden equilibrarse en una turbina, engranajes helicoidales y un embrague de cono, con la ayuda del principio de fuerza directa y corta

Figura 7.35. Soluciones fundamentales para el equilibrio de fuerzas asociadas, ilustrados a través de una turbina, engranajes helicoidales y embrague cónico