ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA MECANICACARRERA DE INGENIERÍA MECATRONICA DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS PROYECTO DISEÑO DE UNA FLECHA Integrantes: Carlos Ramos Andrés Guzmán Séptimo “B” una polea para banda plana de 80 mm de ancho y un engrane de 60 mm de ancho. La aplicación requiere que se utilice un factor de seguridad de 1. chavetas. basado tanto en la resistencia como en la rigidez.75 en la situación más crítica de trabajo. (Realizados en computadora) 2. selección de los rodamientos. indicando todos los elementos que son necesarios para que el conjunto funcione en forma eficiente. En D se tiene un engrane recto de ángulo de presión de 20 grados y que pesa 15 kg.P.En la figura se muestra el esquema de una flecha de una prensa troqueladora en la cual se tiene instalado un volante de 70 mm de ancho. A su vez este engrane da movimiento a un cigüeñal y a la biela que da movimiento a la prensa.) 4. Como en todas las prensas mecánicas. se usa energía almacenada en el volante durante la operación de punzonado. etc. La memoria de cálculo (dimensiones y geometría de la flecha. Los programas de computadora que se hayan desarrollado para el cálculo de la rigidez.M. Y tiene un radio de giro de 200 mm localizado en A. La potencia que llega a la polea es de 9 Kw y gira a 300 R. El plano de la flecha (realizado en computadora) 3. o sea que 9 Kw son obtenidos por acción del volante y 8Kw de la transmisión por bandas. el cual impulsa al engrane G. . Se supone que durante la acción de punzonado se aumenta la potencia entregada al engrane D. velocidad crítica y vibraciones de la flecha con indicaciones necesarias. La polea pesa 30 kg y se impulsa con una banda colocada a 45 grados con la horizontal. El plano de conjunto. Lo que se requiere del departamento de ingeniería es que presente: 1. La regulación del tiempo del ciclo de punzonado es tal que cada 4 revoluciones se produce una carrera de punzonado. En este caso el volante pesa 100 kg. . Potencia(Kw)PUNZONADO 9 8 17 1.NO PUNZONADO VOLANTE ∑ POLEA ∑ ( ) ∑ ( ) .DISEÑO POR RESITENCIA MECANICA La flecha tiene dos formas de trabajo Punzonado y no Punzonado para las cuales se va a realizar el Análisis Elemento Volante Polea Engrane Potencia (Kw) NO PUNZONADO 0 9 0 . ENGRANE Cuando no se esta realizando el punzonado el engranaje no transmite ninguna potencia en este caso la única fuerza que aparece es el peso del mismo. ∑ DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE ∑ ∑ . ∑ ∑ PLANO XY MINIMA PLANO XZ MINIMA . SE RALIZARA EL ANALISIS SOBRE EL PUNTO C ZONA CRÍTICA En este punto se produce el momento mínimo para NO PUNZONADO √ CALCULO DE ESFUERZOS Flexión: Torsión: . 2.PUNZONADO VOLANTE ∑ POLEA ∑ ( ) ∑ ( ) ENGRANE .. ∑ DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE ∑ ∑ . ∑ ∑ PLANO XY MAXIMA PLANO XZ MAXIMA . SE RALIZARA EL ANALISIS SOBRE EL PUNTO C ZONA CRÍTICA En este punto se produce el momento máximo para PUNZONADO √ CALCULO DE ESFUERZOS Flexión: Torsión: . ANALSIS DE FATIGA CALCULO ESFUERZOS MEDIOS Y ALTENANTES CALCULO DE ESFUERZOS MAXIMOS ( ) Según Deutschman cuando existe duda sobre La sensibilidad de la muesca q= 1 por lo tanto kf=2 . CALCULO DE ESFUERZOS EQUIVALENTES SELECCIÓN DEL MATERIAL Acero al Carbono SAE/AISI 1040 Templado y Revenido a 1200F (Acero de transmisión) Sy=434 MPa Su= 634 Mpa 29% elongación (dúctil) ( ) ( ) 1 . 2 mm Db=50.Maquinado CRITERIO DE SODERBERG ( ) Para cambio de sección Da=38.4mm De=20 mm .8 mm Dd=25. 17 grados.3563 POLEA 0.2789 RODAMIENTO E 0.2 mm Dd= 57. Libro de Shigley página 367 La pendiente para rodamientos de bola con ranura profunda esta entre 0.9516 º Elemento Desviación mm Desviación angular º VOLANTE -1.3963 RODAMIENTO B 0.0086 0.03º.74 Kg 1.9603 CONSIDERACIONES EN LA CONSTRUCCION DE FLECHAS Libro de NORTON pagina 572: Las deflexiones en los engranes montados sobre la flecha no deben exceder 0.5mm Db=76.0049 0. y la pendiente debe ser menor a 0.127 mm.05-0.1177 0.2767 ENGRANE 1.9905 0. DIMENSIONES FINALES Da=Dc=63.5 mm De=45 mm .0458 0.98 mm 0. *Tomando en cuenta estas consideraciones la flecha NO CUMPLE con los requisitos par este diseño por rigidez solo cumple para resistencia mecánica motivo por el cual se ha decidido a modificar las dimensiones en los diámetros de la flecha a fin de lograr cumplir con las consideraciones en la deflexión y pendientes.DISEÑO POR RIGIDEZ Los siguientes valores de deflexión fueron tomados del programa MITCalc: Peso total del eje Desviación máxima Desviación angular máxima 8. 875 Engrane 57. altura w mm Volante y Polea 63.5 15.5 12.7 Tabla dimensiones de cuñas comerciales de sección cuadrada libro de Deutchman página 382 Las chavetas fallan por aplastamiento.CALCULO DE DIMENSIONES DE LAS CHAVETAS Chaveta de sección cuadrada. Material AISI 1030 laminado en caliente Sy=259 MPa Su=469 Mpa 20% elongación (dúctil) Elemento Diámetro del eje mm Ancho. aplicando la teoría de fallas por aplastamiento de obtiene que: Elemento Longitud mm Volante y Polea 7 Engrane 22 . DEFLEXION ENGRANE: 0.05430 0.01994 0.127 mm.0289167 RODAMIENTO E 0.034<0.05<0.43 Kg 0.080334 0.1036º Elemento Desviación mm Desviación angular º VOLANTE -0.03º.5mm Db=76. PENDIENTE RODAMIENTO B: 0.1747 mm 0.080334 mm < 0.Los siguientes valores de deflexión fueron tomados del programa MITCalc: Peso total del eje Desviación máxima Desviación angular máxima 24.5 mm De=45 mm .05-0.17 grados. DIMENSIONES FINALES Da=Dc=63.0005 0.09850 0.0543<0.002891670 < 0.1174 0. y la pendiente debe ser menor a 0.03417300 PENDIENTE RODAMIENTO E: 0.0341730 POLEA ENGRANE 0.2 mm Dd= 57.0543 CONSIDERACIONES EN LA CONSTRUCCION DE FLECHAS Libro de NORTON pagina 572: Las deflexiones en los engranes montados sobre la flecha no deben exceder 0.17 0.0005396 0.127 m PENDIENTE ENGRANE: 0.00310 Libro de Shigley página 367 La pendiente para rodamientos de bola con ranura profunda esta entre 0.0400 RODAMIENTO B 0.17 *Tomando en cuenta estas consideraciones la flecha SI CUMPLE con los requisitos para este diseño por rigidez.05<0. 0005396 - POLEA ENGRANE 0.0005 - CALCULO DE LA FRECUENCIA NATURAL √ ∑ ∑ √ Wn= 2737 RPM *No existe peligro de que se produzca resonancia estamos en un valor lejano a la zona de peligro.ANALISIS DE VIBRACION Los siguientes valores de deflexión fueron tomados del programa MITCalc: Peso total del eje Desviación máxima 24.1174 100 RODAMIENTO B 0.09850 0. .43 Kg 0.080334 30 15 RODAMIENTO E 0.1747 mm Elemento Desviación mm Masa Kg VOLANTE -0.