INDICE:

1. INTRODUCCION2. OBJETIVO GENERAL3. OBJETIVOS ESPECIFICOS4. MARCO TEORICO

4.1.1. DEFINICION PRENSAS4.1.2. TIPOS DE PRENSAS4.1.3.USOS MAS FRECUENTES4.2.1.VOLANTE DE INERCIA4.3.1.CORREAS TRAPECIODALES 4.3.2.TIPOS DE CORREAS4.4.1.TRANSMISION EN MOVIMIENTO4.5.1.CIGUEÑAL4.6.1.MECANISMO EN CHAPA METALICA

5.CALCULOS5.1.1.FUERZA NECESARIA DEL ESTAMPADO5.2.1.ENERGIA NECESARIA DEL ESTAMPADO5.3.1.VOLANTE DE INERCIA

5.3.2.ENERGIA VOLANTE5.3.3.ANALISIS Y DISEÑO DEL DIAMETRO EXTERNO DEL VOLANTE5.3.4.MOMENTO INERCIA5.3.5. DIAMETRO EXTERNO5.3.6. PESO VOLANTE5.3.7.RECALCULO DE LA ENERGIA DEL VOLANTE

5.4.1.POTENCIA MOTOR5.5.1.CORREAS TRAPEZOIDALES

5.5.2.POTENCIA5.5.3.VELOCIDAD CORREA5.5.4.DISTANCIA OPTIMA ENTRE CENTROS5.5.5.LONGITUD DE LA CORREA5.5.6.DISTANCIA REAL ENTRE CENTROS5.5.7.TRANSMISIBLE DE CORREAS (NUMERO DE CORREAS)

5.6.1.POLEA MOTRIZ5.7.1.EJE EXCENTRICO

5.7.2.TORQUE MOTOR5.7.3.REACCIONES5.7.4.MOMENTO FLECTOR5.7.5.DIAMETRO DEL EJE5.7.6.FATIGA5.7.7.COEFICIENTE DE SEGURIDAD

5.8.1.COJINETES5.9.1.BIELA5.10.1. EMBRAGUE

6.SIMULACION EN SAP DE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE DE LA PRENSA EXCENTRICA7.CONCLUSIONES8.BIBLIOGRAFIA

PROYECTO

“DISEÑO Y CALCULO DE UNA PRENSA EXCENTRICA”

1. INTRODUCCION.-

La maquina utilizada para la mayoría de las operaciones de trabajo en frio y algunos en caliente, se conoce como prensa. Consiste de un bastidor que sostiene una bancada y un ariete, una fuente de potencia, y un mecanismo para mover el ariete linealmente y en ángulos rectos con relación a la bancada.

Una prensa debe estar equipada con matrices y punzones diseñada para ciertas operaciones especificas. La mayoría de operaciones de formado, punzonado y cizallado, se pueden efectuar en cualquier prensa normal si se usan matrices y punzones adecuados.

Las prensas tienen capacidad para la producción rápida, puesto que el tiempo de operación es solamente el que necesita para una carrera del ariete, mas el tiempo necesario para alimentar el material. Por consiguiente se pueden conservar bajos costos de producción.

2. OBJETIVO GENERAL.-

Diseño y calculo de una prensa excéntrica para acero inoxidable de 3mm de espesor

3. OBJETIVOS ESPECIFICOS.-

Calculo de la fuerza necesaria para el estampado Calculo de la energía necesaria para el estampado Calculo volante de inercia Calculo Energía del volante Análisis y diseño del diámetro externo del volante de inercia

Calculo momento de inercia Calculo Diámetro externo Calculo masa Volante Recalculo de la Energía otorgada por el volante Calculo Potencia motor Calculo de correas trapezoidales Calculo eje excéntrico Calculo Torque motor Calculo reacciones Calculo momento flector Calculo del diámetro del eje Calculo a la Fatiga Calculo de coeficiente de seguridad Calculo de Cojinetes Calculo Biela Calculo embrague

Simulación en SAP de la estructura de la prensa

4. MARCO TEORICO.-

4.1.1. Definicion de prensas:

La prensa mecánica o prensadora es una máquina que acumula energía mediante un volante de inercia y la transmite bien mecánicamente (prensa de revolución total) o neumáticamente (prensa de revolución parcial) a un troquel o matriz mediante un sistema de biela-manivela. Actualmente las prensas de revolución completa (también llamadas de embrague mecánico o de chaveta) .

La fuerza generada por la prensa varía a lo largo de su recorrido en función del ángulo de aplicación de la fuerza. Cuanto más próximo esté el punto de aplicación al PMI (Punto Muerto Inferior) mayor será la fuerza, siendo en este punto (PMI) teóricamente infinita. Como estándar más aceptado los fabricantes proporcionan como punto de fuerza en la prensa de reducción por engranajes 30º y en las prensas de volante directo 20º del PMI.

4.1.2.Tipos de prensas.-

Por su sistema de transmisión pueden clasificarse en : prensas a volante directo, prensas de reducción, prensas de doble reducción, prensas de reducción paralela y prensas de cinemática especial. Por su estructura se pueden clasificar en «prensas de cuello de cisne y prensas de doble montante (dentro de estas existen las monobloc y las de piezas armadas por tirantes). Por su velocidad se clasifican en prensas convencionales(de 12 a 200 golpes minuto en función de su tamaño), prensas rápidas (de 300 a 700 golpes por minuto) y prensas de alta velocidad (de 800 hasta 1600 golpes por minuto); las más rápidas son de fabricación japonesa y suiza. Otro tipo de prensas aparecidas recientemente son las "servoprensas", en estas prensas se elimina el embrague y el volante de inercia obteniendo toda su energía de uno o varios servomotores conectados al eje principal mediante reductoras planetarias o epicloidales, o mediante palancas articulas. La aparición de estas máquinas ha impulsado también el desarrollo de prensas hibridas de distintos tipos (con servo y volante y embrague).

4.1.3..Usos más frecuentes.-

Estas prensas se emplean en operaciones de corte, estampación, doblado y embuticiones pequeñas. No son adecuadas para embuticiones profundas al aplicar la fuerza de forma rápida y no constante. No obstante el desarrollo de prensas con cinemática compleja (prensas de palanca articulada o prensas link drive) ha hecho posible que puedan usarse para embuticiones más profundas y con aceros de alta resistencia elástica, ya que este tipo de prensas mecánicas reduce su velocidad cerca del PMI pudiendo deformar la chapa sin romperla.

4.2.1. Volante de inercia:

Un volante de inercia o Volante Motor es, en mecánica, un elemento totalmente pasivo, que únicamente aporta al sistema una inercia adicional de modo que le permite almacenar energía cinética. Este volante continúa su movimiento por inercia cuando cesa el par motor que lo propulsa. De esta forma, el volante de inercia se opone a las aceleraciones bruscas en un movimiento rotativo. Así se consiguen reducir las fluctuaciones de velocidad angular.

Es decir, se utiliza el volante para suavizar el flujo de energía entre una fuente de potencia y su carga. En la actualidad numerosas líneas de investigación están abiertas a la búsqueda de nuevas aplicaciones de los volantes. Algunos ejemplos de dichos usos son:

Absorber la energía de frenado de un vehículo, de modo que se reutilice posteriormente en su aceleración.

Como dispositivos para suavizar el funcionamiento de instalaciones generadoras de energía eléctrica mediante energía eólica y energía fotovoltaica, así como de diversas aplicaciones eléctricas industriales.

En los ferrocarriles eléctricos que usan desde hace mucho tiempo un sistema de freno regenerativo que alimenta la energía extraída del frenado nuevamente a las líneas de potencia; con los nuevos materiales y diseños se logran mayores rendimientos en tales fines.

4.3.1. Correas Trapezoidales

Para la transmisión de troqué de una máquina motriz a una máquina conducida, existe al menos tres métodos muy utilizados: Transmisión con engranajes, correas flexibles de caucho reforzado y cadenas de rodillos.

Dependiendo de la potencia, posición de los ejes, relación de transmisión, sincronía, distancia entre ejes y costo; se seleccionará el método a utilizar.

A veces, pequeños problemas en una empresa pueden ser resueltos con soluciones inmediatas. Principalmente cuando los recursos están próximos a nosotros, sin exigir grandes investigaciones.

4.3.2.Tipos de correas

Las correas más usadas son las planas y las trapezoidales. La correa en V o trapezoidal es completamente fabricada con sección transversal en forma de trapecio. Esta provista de caucho revestida de lona y está formado en su interior por cordones vulcanizados para soportar las fuerzas de tracción.

Otra de las correas utilizadas es la correa dentada, para los casos en las que no se pueden o no se debe tener ningún deslizamiento, como en el comando de válvulas de los automóviles.

4.4.1.Transmisión de movimiento

En la transmisión por poleas y correas, la polea que transmite el movimiento es llamada polea motora o conductora. La polea que recibe movimiento y fuerza es la polea conducida. La manera en la que se colocan las correas que determinan el sentido de rotación de las poleas. Así tenemos:

Sentido directo de rotación, de la correa y las poleas tienen el mismo sentido

El tipo de correa que se llegara a usar es una trapezoidal por diferentes motivos.

Las correas trapezoidales o en V son las más utilizadas y preferidas que las planas por que:

Prácticamente no presentan deslizamiento;

Permite el uso de poleas muy próximas;

Elimina los ruidos en los choques, típicos de las correas planas.

Existen varias normalizaciones de las coreas trapezoidales

4.5.1.CIGUEÑAL:

El conjunto de cigüeñal incluye tanto el cigüeñal como la excéntrica de regulación de carrera preocupa si interesa y el freno del. Estos componentes son los que determinan el carácter cíclico excéntrico de la prensa.

En la parte excéntrica y unidos solidariamente la manzana también excéntrica y de regulación de la carrera a su de estas dos excentricidades a la longitud de media carrera y la combinación de éstas son las que permite obtener diversos valores de carrera es casi por un mecanismo de cuña o de arco presentados rectos o inclinados.

No tiene por objeto reducir la velocidad del árbol en el momento de diciembre ayer para evitar choques demasiado fuerte sobre la chaveta del embrague normalmente suele utilizar dos tipos de freno

4.6.1. MECANISMO CORTE CHAPA

Este mecanismo consta del eje excéntrico y la biela que mediante un movimiento de rotación de la excéntrica acciona a la biela el cual obtiene un movimiento alternativo para realizar el corte.

5. CALCULOS.-

5.1.1. CALCULO DE LA FUERZA NECESARIA:

Acero inoxidable Espesor=3mm

F=Psσc [ kg ]Fuente: manual de utilización estampado de la chapa metálica – Romanousky

Donde:

F: Fuerza necesaria para el corte [kg.]

s: Espesor del material [mm.]

s= 3mm

P: Longitud de la línea de corte ó perímetro de corte [mm.].

P=240 mm

σc: esfuerzo de corte del material [kg/mm2].

σc =601MPa=61.25(Kg/mm2)

F=240∗3∗61.28=44128 (Kg )

F≅ 45000 ( Kg )

Fuerza necesaria es:

F≅ 45000 ( Kg )=45(Tn)

5.2.1CALCULO ENERGIA NECESARIA PARA EL ESTAMPADO:

En la operación de corte en matrices es necesario determinar la energía de corte para saber si es

operable en una prensa excéntrica.

Fuente: manual de utilización estampado de la chapa metálica – Romanousky

Donde:

E=Energía de corte necesaria. [kg*m]

S=espesor del material. [mm.]

F=fuerza de corte [kg.]

X=Porcentaje de penetración

Material LATON ZINC ALUMINIO COBRE

% De penetración 20 25 30 30

E=1 .16 SFX1000

[ kg∗m ]

Material SAE 1010 SAE 1020 SAE 1030 INOX

% De penetración 38 28 22 15

Tabla: porcentaje de penetración de diferentes materiales según Crane – Plastic, Working in Presses.

Se calcula la energía tomando las siguientes consideraciones:

Propiedades mecánicas según Marks.

F= 45000 Kg. La fuerza es constante

%P= 0,15 el porcentaje de penetración es constante

S (mm) el espesor es variable

E (Kg*m) la energía es variable

La prensa excéntrica de 45 toneladas almacena una energía de:

Datos: S= 3 mm P= 0.15 ACERO INOX

Reemplazando en la formula

E=23.49 [kg*m]

5.3.1. CALCULO VOLANTE DE INERCIA.-

El volante de inercia sirve para almacenar energía y controlar la variación de la velocidad de esta

máquina, distribuyendo la energía dentro de un ciclo, de tal manera que ceda su energía.

Los datos que tenemos en cuenta en nuestro diseño son los siguientes:

1. F = Fuerza del estampado = 45000 Kg

2. Velocidad nominal del volante = 200rpm

3. Grado de irregularidad del volante

δ=0.05−0.2

fuente: análisis y diseño de volantes de inercia de materiales compuestos-Llios Ripoll Masferer4. Los constructores de prensas recomiendan:

Velocidad angular:

- W = 10 – 45 rad/seg para prensas sin reducción por engranajes y

retardos de hasta 10 %

- W = 40 – 85 rad/seg para prensas con dos o más reducciones por engranajes y

retardos de orden de 15 - 20 %

fuente: Catalogo STILCRAM “prensas a la volada”

5. Para el material del volante tomamos acero fundido gris

Para nuestros calculo tomamos W=20(rad/s)

5.3.2. CALCULO ENERGIA DEL VOLANTE:

La ecuación es la siguiente:

E 1= N2 D2 G52942857

[ kg∗mm ]

Fuente: manual del ingeniero mecánico -Marks Pág. 1952

Donde:

E1=Energía que almacena el volante [kg*mm]

N=velocidad angular del volante [rpm]

D=Diámetro exterior del volante [mm.]

G= peso del volante [kg.]

Para realizar el cálculo de la energía del volante tomamos como referencia del catalogo SOCRAM” presas a la volada”

N= 200[rpm]

D=465[mm]

G=210[kg]

De donde resulta una energía de:

E1=34.306 [kg*m]

5.3.3. ANALISIS Y DISEÑO DEL DIAMETRO EXTERNO DEL VOLANTE DE INERCIA:

Según el análisis del capítulo 9 del libro análisis y diseño de volantes de inercia de materiales

compuestos-Llios Ripoll Masferer ed.2005 y manual de utilización estampado de la chapa metálica –

Romanousky.

Asumimos:

D2: 360mm

D3:160mm

b: 100 mm

c: 40mm

Asumimos según catalogo

STILCRAM

Sacamos el energía cinética necesaria para el troquelado

en una vuelta del volante es:

E=12(W 2

2−W 12)

Manual de utilización estampado de la chapa metálica –

Romanousky.

Donde:

W2= velocidad angular máxima alcanzada por el volante

W1= es la velocidad angular mínima del volante en el

momento de troquelado y se relaciona de la siguiente manera:

δ=(W 2−W 1

W)

Grado de irregularidad del volante:

δ=0.05−0.2

W= es la velocidad media

por otro lado sacamos del texto de análisis y diseño de volantes de inercia la siguiente ecuación que nos

permite relacionar las dos últimas formulas:

E=F∗C

F= fuerza máxima de corte

C= distancia entre el pisón y el punto muerto que viene dado por las siguiente tabla según romanosky:

el valor de C. depende de la capacidad de la prensa excéntrica.

Procedemos con el cálculo:

F= 45000 Kg

C: 2 mm (Valor sacado del rango de la tabla mostrada anteriormente)

E=F∗C=45000∗2=90000 (Kg∗mm )=90 ( Kg∗m)

Calculo de la formula de grado irregularidad volante para calcular w2y w1.-

Velocidad angular media viene recomendado por fabricantes:

W = 10 – 45 rad/seg para prensas sin reducción por engranajes y retardos de hasta 10 %

W = 40 – 85 rad/seg para prensas con dos o más reducciones por engranajes y

retardos de orden de 15 - 20 %

fuente: Catalogo STILCRAM “prensas a la volada”

Donde escogemos: W=21 rad/s

Grado de irregularidad del volante:

δ=0.05−0.2=0.1

δ=(W 2−W 1

W )→ 0.1=(W ¿¿2−W 1)1

21Rad

s

→0.1∗21=W 2−W 1 ¿

0.1∗21=W 2−W 1 1ra.ecuacion

Calculo de la formula de energía cinética para calcular w2y w1:

Anteriormente se calculo: E=90 Kg*m

E=12

(W 22−W 1

2 )→ 90∗22.1

=w 2+w 1

85.7=w 2+w 1 2da ecuación

Haciendo sistemas de ecuaciones sacamos:

Velocidad mínima:

W 1=41.8( radseg

)

Velocidad máxima:

W 2=135( radseg )

5.3.4. CALCULO DEL MOMENTO DE INERCIA

I= 2∗E

W 22−W 1

2= 2∗90

1372−13520=0.84 Kg∗m

manual de utilización estampado de la chapa metálica – Romanousky.

5.3.5. CALCULO DEL DIAMETRO EXTERIOR.-

I= π32

∗b∗γ∗De4 π32

∗(b−c )∗γ∗D 24+ π32

∗(b−c )∗γ∗D 34

γ=6950 Kg /m 3. Acero gris fundido

I=0.84 Kg/m2

b= 0.1m

c=0.04m

D2=0.38m

D3=0.16

Resolviendo: De=390mm

5.3.6. CALCULO MASA DEL VOLANTE:

En función al dimensionamiento del volante-romanosky:

m1=6126∗b∗(D e2−D2

2 )=6126∗0.1∗(0.39¿¿2−0.362)=13.78 Kg ¿

m2=6126∗c∗(D22−D3

2 )=6126∗0.04∗(0.36¿¿2−0.162)=25.48 Kg¿

m3=6126∗a∗( D32 )=6126∗0.1∗(0.16¿¿2)=15,69 Kg¿

Masa total = m1+m2`+m3 = 54.95 Kg

5.3.7.CALCULO DE LA ENERGIA CON LOS NUEVO DATOS:

La ecuación es la siguiente:

E 1= N2 D2 G52942857

[ kg∗mm ]

Fuente: manual del ingeniero mecánico -Marks Pág. 1952

Donde:

E1=Energía que almacena el volante [kg*mm]

N=velocidad angular del volante [rpm] = 200 rpm

D=Diámetro exterior del volante [mm.] = 390 mm

G= peso del volante [kg.] =54.95 Kg

La energía resulta: E: 6.31 Kg*m

Lo cual no satisface a la energía necesaria para el estampado por lo que deberemos aumentar los rpm del volante a 400 rpm

E 1= N2 D2 G52942857

[ kg∗mm ]

Fuente: manual del ingeniero mecánico -Marks Pág. 1952

N = 400[rpm] D = 390 [mm.] G= 54.95[kg.]

Reemplazando: E = 25.25 Kg*m

Con el recalculo satisface la energía del volante a la energía que se necesita para el estampado:

Energía del volante E=25.25 Kg*m

Energía del estampado E=23.49 Kg*m

5.4.1CALCULO DE LA POTENCIA DEL MOTOR.-

H= Ec∗n4500∗N

{CV }

Fuente: Elementos de maquina Fratschner

Donde:

H=Potencia del motor [cv]

Ec=Energía obtenida con un 10% de reducción de las rpm [kgf*m]=

Ec=90*(0.9)=81Kg*m

n=Velocidad angular del volante [rpm]

n=400 rpm

N=Rendimiento

N=0.85

Reemplazando: H=8.47 Cv

con factor de conversión se obtiene:

Potencia=8.35 Hp

Del catalogo weg: (apéndice)

Motor Trifásico

Potencia: 10 Hp

Modelo: w21

Par Polos=IV

N= 1460rpm

F=50 Hz

Peso Aprox=100.9 Kg

5.5.1.CALCULO DE CORREAS TRAPEZOIDALES.-

El siguiente se realiza mediante el método sugerido por OPTIBELT:

Datos para el cálculo: Pot: 10 Hp N=1460 rpm PP=IV trifásico

5.5.2. Calculo potencia de diseño.-

Nd=N*fs

Nd.- Potencia de diseño

N.-Potencia a transmitir

N=10Hp

Fs.-Factor de servicio

Fs=1. 3 Tabla 1(Apéndice A)

Reemplazando.- Nd= 13HP

5.5.3. SELECCIÓN DE LA SECCION DE LA FAJA.-

De la fig.1 (apéndice A), con 13 HP y 1460 rpm se tiene:

Correa apropiada.- Sección B

5.5.4. RELACION DE TRANSMICION.-

mg=n 1n 2

=1460400

=3.65

5.5.5. SELECCIÓN DE LOS DIAMETROS DE PASO DE LAS POLEAS.-

Tabla Nº3 (apéndice A), diámetros mínimos recomendados

d min =117 mm=4,6 “

137 ≤ d ≤ 190 mm

5.4” ≤ d ≤ 7.4”

Tabla Nº4 (apéndice A), tamaño para los diámetros estándar.

Con la relación D= mg * d

De la Tabla Nº 4

d D = mg*d POLEAS ESTANDARES PARA FAJAS TABLA Nº45,40 pulg 19,75,60 pulg 20,4 POSIBLES5,80 pulg 21,26,00 pulg 21,9 ALTERNATIVA d D n6,20 pulg 22,6 1 5,60 pulg 20,00 pulg 4096,40 pulg 23,3 2 6,80 pulg 25,00 pulg 3976,60 pulg 24,1 3 1,00 pulg 1,00 pulg 14606,80 pulg 24,87,00 pulg 25,5 USANDO LA ALTERNATIVA = 17,20 pulg 26,37,40 pulg 27,0 d = 5,67,60 pulg 27,7 D = 20

5.5.6. SELECCIÓN DE LA LONGITUD ESTANDAR DE LA FAJA.-

Según :

C ≥ (D + 3d)/2D=20 pulg

d=5.6 pulg

C ≥( 20+3∗5.62 )=18.4 pulg

Tomaremos C=19 pulg

Calculo de longitud aproximada

L = 2*C + 1.65*(D + d)

C=19 pulg

D=20 pulg

d=5.6 pulg

L = 2*19 + 1.65*(20+ 5.6)=80.24 pulg

Tabla Nº7 L=82.8

Corresponde a la faja B81

RECALCULANDO C

L=2∗C+1.57 (D−d )+(( D+d )2

4∗C)

L=82.8

D=20 pulg

d=5.6 pulg

0=8 C2−170.36∗C+207.36

C=20 pulg

5.5.6. POTENCIA POR FAJA

Para d=5.6 y n=1460RPM

(HP Faja) tabla Nº9 = 4.59

Potencia adicional por relación de transmisión tabla Nº6

HP adicional=0.04246∗1460100

=4.59

Factor por angulo de contacto tabla Nº5

(D - d)/C =0.72 Kθ=0.86

Factor por longitud de faja tabla Nº7

Kl=1.02

HPfaja

=( (HP Faja )+HP adicional )∗Kθ∗Kl

HPfaja

=( 4.59+4.59 )∗0.86∗1.02=9.5

5.6.1. NUMERO DE FAJAS

N= HPdHp / faja

= 139.5

=1.4≅ 2 fajas

5.6.2. DISEÑO POLEA MOTRIZ.-

d= D∗nvnn

Fuente: elementos de maquina fratschner

De=diámetro externo del volante = 390mm

Nv=rpm volante=400

Nn=rpm motriz=1460

Reemplazando dp=5.47 pulg

Redondeando dp=5.4 pulg

5.7.1. CALCULO EJE EXCENTRICO.-

Para proceder al siguiente cálculo debemos tener en cuenta:

Fuerza en Fy y Fz Peso del volante Apoyos puntuales Torque motor

Procedemos a la descomposición de fuerzas según el esquema de la biela.

(Estampado en frio de chapa metálica-Mario Rossi)

Fuerza vertical a 30º antes del punto muerto

Inferior: Fy = 45000 Kg

Mt = F * OB

Cos β = Fy / F

F = Fy / Cos β

Según la ley de senos tenemos:

OAsen β

= ACsen30 º

Sen β = 0,0620 rad

β = 3,56º = 0,0621 rad

Cos β = 0,9980

α = 90 – (30 +β) = 0,985 rad

F = 45545 Kg

Fz = F * sen β Kg

Fz = 2727.27 Kg

5.7.2.CALCULO TORQUE MOTOR.-

Según shigley.

T=63000∗hn

T=Torque=Lb/pulg

H=Potencia motor=10Hp

N=rpm=1460

Reemplazando T=431.5Lb/pulg

Transformando T=7.69Kg/mm

5.7.3.CALCULO DE LAS REACCIONES.-

Plano X-Y

Pv Pv=peso volante=54.95 Kg

Fy=45000Kg

T Rb Fy Rc

L1=L3= 160mm

L1 L2 L3 L2= 400 mm

Diagrama de esfuerzos cortante ∑ Fuerzas verticales

Rb+Rc+Fy-Pv=0

∑ M omentos

Diagrama de momentos -Rc*160-Pv*160-Fy*200+T

Haciendo sistemas de ecuaciones

RC=22521.98 220 kN

RB=22423.07 Kg 219kN

Momentos Maximos son:

Mmax= 4504.396Kg∗m

PLANO X-Z

Fz=2727Kg

Ra Fz Rb

L1=L3= 160mm

L1 L2 L3

Diagrama Fuerzas cortantes ∑ Fuerzas verticales

Ra+Rb+Fz=0

Diagrama de momentos flectores ∑ Momentos

Ra*160+Fz*200=0

Haciendo sistemas de ecuaciones obtenemos

Ra=-1363Kg 13.35 kN

Rb=-1363Kg

Momentos máximos son:

Mmax=-272.6Kg∗m

5.7.4. CALCULO DEL MOMENTO FLECTOR MAXIMO

Mf =√ Mmax12+Mmax2

2=Kg∗m

Mmax1=4504

Mmax2=272.6

Mf =√450412+272.62

2=4496.7 Kg∗m

Momento flector Mf=4496.7 Kg*m

5.7.5.CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE.-

Según shigley

d= 16∗nπ∗Sy

∗((4∗M 2+3∗T2 )12 )

13

N=Factor de seguridad

Asumimos n=1.8

Sy=Resistencia a la fluencia

SAE 1045

Sy=4.5Kg*cm2 factor conversión

Sy=4.5x10*4 Kg*m2

M=Momento Flector máximo

T=Momento torsor máximo

Reemplazando:

D=51 mm SAE 1045

5.7.6.DISEÑO DEL EJE.-

160 160

400

5.7.7. CALCULO A LA FATIGA

SAE 1045

(SHILEY)

GOODMAN MODIFICADO

d= [ 32 nπ [( kt∗Mta

Se )2

+ 34 ( kft∗Mta

Se )2] ]

12+[(( Mtm

Sut )2

+ 34 ( Mtm

Sut )2)

12 ]

13

Sy = 4500 kg/cm2

Sut= 7500 kg/cm2

Se= ka kb kc kd ke kf Se

ka = 1 (Factor acabado superficial )

kb= 0,75 (Factor de tamaño )

kc = 0.6 ( Factor de carga)

kd= 1 (Factor de temperatura)

ke= 1 (Factor de efectos diversos)

kf= 1 + q ¿ (kt - 1) = 1 + 0,86 (kt - 1) = 1,275

q= 0,86 (factor de sensibilidad)

kT =1,32 (factor de concentración de esfuerzo)

Se = 0,504 (1;0,146) Sut

Se= 0,504 (0,96) (7500)= 3628,8

Se= 1¿0,75 ¿0,6 ¿1 ¿1 ¿1,275 ¿3628,8

Se= 2073,85 kgcm

2 ¿ 1cm2

102 mm2 = 20,73 kg

mm2

Mta = 7,69 kg

mm2

Mtm = 0

Mta = Mtm+Mt

2min=7,69+0

2=3,845

kgmm

2

GOODMAN

d= [ 32(2)π ][( 1,275+3,84

20,73 )2

+34 ( 1,275+3,84

20,73 )2]

12+[( 3,84

75 )2

+34 ( 3,84

75 )12 ]

13

d= 27,5 mm

d= 30 mm

Asumimos 30 mm para el rodamiento

5.7.8.CALCULO DEL COEFICIENTE DE SEGURIDAD FLUENCIA

VON - MISES

σ '=( 16

π∗d3 )∙ (4 Mt2+3mt2 )12

σ=26,2

n= σ2

σ

n= 7,5

26,2 = 2,88 no falla la fluencia

5.8.1.CALCULO COJINETES (RODAMIENTOS).-

DIN 625 CATALOGO FAC

PROCECEDIMINTO DE CALCULO SHIGLEY

Fo Fo

C=FrSo

= 32810,5

=656 RN =6 KN

Fo= CAPACIDAD DE DISENO CARGA RADIAL

Fo= 3281 [ kj ]

L10=106

60n( C

Fr )k

= 10660 (400) ( 82000

3281 )13=121 [ hrs . ]

Catalogo Rodamientos FAG

6006 FAG

Cdinamica = 12, t kn

5.9.1.CALCULO BIELA.-

VALOR EXCENTRICIDAD

e = 55 m

i=eL

L= longitud de la biela

e = es la excentricidad

i= coeficiente de relación de longitud de la biela y la excentricidad

Recomienda de valor:

L= ei

= 366 mm i=0,01−0,15

(MARIO ROSSI−ESTAMPADO EN FRIO)

SIGUIENDO EL EJEMPLO DE ELEMENTOS MAQUINA

L≥Fm∗n

1900 Pmv

Fm= fuerza media

F= 45000

Fm= 0,6 F

Fm= 27000 kg

n= 400 rpm

Pm= StE 1045= 4500 kg/cm2

L≥27000∗4001900∗4500

= 12,6 cm = 12,6 N

L= 130 mm d= 30mm

Pmv ≤ 30kg

cm2

Pm= Fm Pm

Lo= 27000

133∗30=23

kg

cm2 OK

h= 0,6 d= 0.630mm

h= 18mm

b= 0,9 L=0,920 = 117mm

5.10.1.CALCULO EMBRAGUE

SAE 3125

ST= 75 kg

cm2

Sy 50 kg

cm2

S impacto = 6 kg

cm2

LT

T

d

L= 50 mm

= 20 mm

= 16 mm

d

CALCULAREMOS T PARA DEFINIR EL DIAMETRO DEL EMBRIAGUE

n= 5

n= 400 rpm

T L

T

potencia = 100

Bajo método de shygley

F= 63000 H

N∗r∙( 25,4

2,2 )F= 34mm

F= 2 F ∙ nL ∙ Sy

=2 (54,5 ) ∙ 5

50 ∙50=10,21 cm