8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
1/26
UNIVERSID D N CION L
DE S N NTONIO B D
DEL CUSCO
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
2/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
RESUMEN
El diseño de un banco para realizar pruebas de tracción, es un trabajo cuyo
principal objetivo es plasmar conocimientos teóricos previamente adquiridos
en algo más sólido y real, la experiencia; si bien no es una máquina que brinde
y proporcione datos exactos o precisos, es un esfuerzo por querer conocer no
solo analítica sino experimentalmente los estudios teóricos.
Partiendo primordialmente de conceptos teóricos y tomando como referencia
bancos de tracción que están en el mercado, se diseñó el banco con una
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
3/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
INTRODUCCION
En el ensayo de tracción o ensayo de tensión consiste en someter una probeta
normalizada a un esfuerzo axial. Este ensayo nos permitirá obtenerinformación sobre la capacidad de un material para soportar la acción de
cargas estáticas o de cargas que varían lentamente. Un aspecto importante del
análisis de diseños de estructuras se relaciona con las deformaciones causadas
por las cargas que se aplican a la estructura; de ahí la importancia para estos
ensayos.
Entonces nos enfocaremos al estudio de las deformaciones que ocurren en
probetas de distintos materiales sujetos a carga axial.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
4/26
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
5/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
5
DESCRIPCIÓN:
TEMA: Modulo de banco de tracción.
OBJETO DE INVESTIGACION: DISEÑO, FABRICACIÓN Y ENSAMBLE DE UN BANCO DE PRUEBAS DE TRACCION PARA EL ESTUDIO DE
RESISTENCIA DEL MATERIAL.
INTEGRANTES OBJETIVOS LUGAR TIEMPO FECHAS
- AZURIN-SOLIS-WILFREDO
- CABALLERO-RAMIREZ-
MARCO ANTONIO- HILARIO-USCA-RENE- HUALLPA-APUMAITA-
ABIGAIL CORALÍ- HUAMAN-DURAN-
ELMER- JIHUALLANCA-ZUÑIGA-
EDWIN CESAR- PACO-DIAZ-JOSE
FERNANDO- QUISPE-SAIRE-AMILCAR- TORRES-LIRA-EDWIN- VERA-LOVON-HENRY
ELVIS- VILLEGAS-CASAVERDE-
PHATSY ALITHU
ESTUDIO Y DISEÑO
DE LA CARRERA PROFESIOAL DE
INGENIERIA MECANICAMAQUICENTRO
3 SEMANAS 26 deSeptiembre – 17 Octubre
FABRICACIÓN 2 SEMANAS - 20 Octubre -6 Diciembre.
EMSAMBLAJE 1 DÍA Hasta 10Diciembre
ACABADOS 1 DIA Hasta 10Diciembre
EXPERIMENTACIÓN 1 DIA 11 Diciembre
COMPARACIÓN 1 DIA 12 Diciembre
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
6/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
TIPO DE INVESTIJGACIÓN: Investigación básica.
Ya que es trabajada en un laboratorio o taller, y su aporte es al conocimiento
científico y persigue la enunciación de leyes o teorías que fundamenta la existencia
de los fenómenos estudiados.
PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN:
¿Cómo conocer la resistencia de tracción de un material, sometido a fuerzas de
tensión?
HIPÓTESIS DE LA INVESTIGACIÓN
Mediante el diseño, fabricación y ensamble de un banco de pruebas de tracción, se
podrá conocer la cantidad de fuerza a la que puede ser sometida.
UNIVERSO
El universo en general son todos los metales
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
7/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
POBLACIÓN Y MUESTRA
POBLACIÓN: Nuestra población será el aluminio y cobre, ya que estos se
encuentran entre los metales que presentan menor número del módulo de Young.
Aluminio Y Cobre
MUESTRAS:
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
8/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
PRACTICA DEL ENSAYO DE TRACCION
El ensayo se realiza alargando una probeta de geometría normalizada, con una longitud
inicial Lo, que se ha amarrado entre las mordazas de la máquina. Según el esquema que se
mostrara más adelante una de las mordazas de la máquina está unida al cabezal móvil y se
desplaza respecto a la otra con velocidad constante durante la realización del ensayo.
Las máquinas de ensayo disponen de sistemas de medida, como los dinamómetros, que
permiten registrar la fuerza aplicada y la deformación producida mientras las mordazas se
están separando.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
El ensayo consiste en deformar una probeta por estiramiento uniaxial y registrar dicha
deformación frente a la tensión aplicada. Lo realizaremos en la máquina de tracción que
estamos diseñando y los datos obtenidos en el ensayo se transcribirán en el diagrama de
Esfuerzo-deformación. En dicha figura se mostraran el comportamiento 3 tipos de metalesdiferentes sometidos a carga axial así como los diferentes parámetros que se pueden
obtener del ensayo.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
9/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
CONCEPTOS PRELIMIN RES
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
10/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
TRACCION
En el cálculo de estructuras de ingeniería de denomina tracción al esfuerzo interno a que
está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y
tienden a estirarlo.
Para nuestras probetas tendremos algunas consideraciones como:
-
Sección transversal uniforme.
-
Material homogéneo ( Iguales propiedades mecánicas en centro y bordes)
-
Y esfuerzo uniforme.
A continuación un breve resumen sobre los cálculos que realizaremos con las observaciones
del ensayo:
Deformación unitaria “∈ ":Dónde:
∆: Variación de longitud: Longitud totalEsfuerzo axial “":Dónde:
∈= ∆ =
= = ∈
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
11/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
El diagrama que utilizaremos para el análisis de las observaciones que hagamos en el ensayoserá el de Esfuerzo-Deformación.
MODELOS DE BANCOS DE TRACCION
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
12/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
Esencialmente todos difieren en sus accionamientos para producir la tracción requerida yel modelo de los dinamómetros (analógicos y digitales), he aquí algunas clasificaciones de
todos los modelos que pudimos ver al investigar el modelo que adoptaríamos para el diseño
de nuestro banco de pruebas.
A)
MANUALES
A.1) De 500N y desplazamientos de 150 mm para probetas menores a 3 mm de diámetro.
En el gráfico de la derecha se asemeja mucho al modelo de nuestro banco con la diferencia
que en nuestro diseño trabaja en forma horizontal.
A.2) De 5 y 20 toneladas para probetas mayores a los 3 mm de diámetro.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
13/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
B)
Automáticas y motorizadas programables
Como podemos apreciar los costos que estos demandan variaran según al tamaño de
nuestra probeta, el tipo de accionamiento que queramos y el dinamómetro utilizado.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
14/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
TORNILLO DE POTENCIA
A través de estos elementos de máquinas, denominados también tornillos de fuerza, es
posible transformar un movimiento de rotación en un movimiento rectilíneo con el objeto
de trasmitir fuerza o potencia, derivándose de esto último el nombre de tornillos de
potencia.
Generalmente trabajan con un roce elevado, por lo que la eficiencia, el desgaste y elcalentamiento son consideraciones importantes para su diseño, además de las
consideraciones de resistencia mecánica, donde entra en juego el estado de esfuerzos
involucrados como resultado del estado de cargas actuante en el punto critico
La rosca cuadrada es la que posee mayor rendimiento, aunque se prefiere comúnmente la
rosca Acme, con un ángulo de 29°, por su buen ajuste; además tomando en consideración
que la rosca cuadrada no está normalizada mientras que la Acme es de fácil construcciónmedian te todos los procedimientos existentes.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
15/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
Figura 4. Tipos de rosca, (a) simple, (b) doble, (c) Rosca de triple entrada
Las aplicaciones de los tornillos de potencia se derivan de sus cualidades mas resaltantes,
entre las que se encuentran:
• Sencillez en su diseño
• Posibilidad de fabricación con gran exactitud
• Bajo costo
• Elevado rozamiento entre las roscas
•
Baja eficiencia en la transmisión.
La ultima cualidad que constituye una característica desventajosa puede solventarse por
di d l d d i t d
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
16/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
CÁLCULOS DE L
MÁQUIN DE TR CCIÓN Y
PROBET S
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
17/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
1.
Primero analizaremos las fuerzas necesarias para lograr la deformación y posteriormenterotura de las probetas.
En la siguiente tabla se presenta los materiales y propiedades mecánicas de las probetas:
2.
Luego calculamos la fuerza necesaria para lograr la rotura de la probeta:
Material de laprobeta
Esfuerzo defluencia
(N/mm^2)
Esfuerzo derotura
(N/mm^2)
Esfuerzo utilizado(N/mm^2)
Perno ( grado 1 )
Acero bajocarbono
227.6 413.8 475.87
Perno ( grado 2 ) Acero bajo
carbono
379.3 510.3 586.845
227.6 413.8 475.87
Aluminio 160 245.25 282.0375cobre 210 315
D = 5 mm
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
18/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
Cálculos de la fuerza para conseguir en momento requerido para un brazo de 130mm
= 1 ∗ ∗ ( + ∅ )
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
19/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
Esfuerzo por flexión:
Esfuerzo por cortante:}
D. exterior 25.4
D. interior 21.75
Profundidad (h) 3.65
Paso 6.8
r. medio 10.875Espesor (b) 2.9
n 5
= 3 ∗ 1 ∗ ℎ2 ∗ ∗ ∗ ∗
=1
2 ∗ ∗ ∗ ∗
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
20/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
ANÁLISIS USANDO EL METODO DE VON MISES
Aplicación para el caso de estado plano de esfuerzo donde actúan y
ANÁLISIS USANDO EL METODO DE TRESCA
Aplicación para el caso de estado plano de esfuerzo donde actúan y
VON MISES TRESCA39,1764808 40,2955777
48,3126103 49,6926856
39,1764808 40,295577745,509286 46,8092828
25,9326947 17,0710246
= √ + 3 ≤
= √ + 4 ≤
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
21/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
SEGUIMIENTO Y
EVOLUCIÓN DEL PROYECTO
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
22/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
22
FECHA ACTIVIDAD IMAGEN
26 deSeptiembr
e – 17
Octubre.
ESTUDIO Y DISEÑO
El diseño del banco de pruebasde tracción para el estudio de
resistencia del material, serealizó en base a los cálculos
de esfuerzos permisibles,
usando los recursosdisponibles del maquicentropara minimizar los costos.
23 de
Octubre,11:00 a m.
FABRICACIÓN:
Corte de los sujetadores Taladrado parcial de
agujeros de sujetadores.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
23/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
23
30 deOctubre
11:00 a m.
FABRICACIÓN
Taladrado de agujeros desujetadores.
Torneado de las portaprobetas.
7 de
Noviembre.4 pm.
FABRICACIÓN
Corte de Porta probetas. Lijado de los sujetadores
para el pintado.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
24/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
24
14 deNoviembre
.6 pm.
ACABADOS Y ENSAMBLE(PARCIAL).
Pintado del banco detracción.
Ensamble parcial delmódulo.
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
25/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
25
28 denoviembre,
8 pm
ACABADOS DE LOS PORTAPROBETAS: Torneado
taladrado
5 denoviembre,
4pmACABADO DEL BANCO
8/17/2019 Banco Tracción Unsaac
26/26
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN ANTONIO ABAD DEL CUSCO
CARRERA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA
Banco de tracción
26
CONCLUSIONES:
El avance del proyecto por piezas se muestra:
PIEZA FABRICACIÒN ACABADO LISTO PARA EMSAMBLE
Cuerpo principal
del moduloSujetadores
Porta probetas
Probetas
Bancada
Se tiene un avance general del 90% aproximadamente, ya que faltan concretar las experimentaciones.