Uniones no permanentes TECSUP.pdf
- 1. J C UNIDAD III UNIONES NO PERMANENTES Prof. Alexander Puma DISEÑO DE COMPONENTES DE EQUIPO PESADO
- 2. J C CAPACIDAD TERMINAL : Rediseñar componentes de maquinaria pesada tomando como base a las exigencias de operación y los esfuerzos máximos de trabajo. Determinar los parámetros de funcionamiento de los componentes de la maquinaria pesada. LOGRO DE LA SESIÓN : Seleccionar chavetas, lengüetas y ejes estriados en función a la carga a transmitir.
- 3. J C Es un accesorio normalizado de acero de forma cilíndrica o cónica, cuyos extremos están abombados o mecanizados en forma de chaflán para facilitar su introducción en un orificio común a dos o más piezas, provocando su inmovilización (pasador de sujeción), o asegurando la posición relativa entre las piezas (pasador de posición). También se puede utilizar como elemento de guía o articulación. QUE SON Y PARA QUE SIRVEN PASADORES
- 4. J C PASADORES Son elementos que permiten fijar partes y piezas en ejes. Deben además, asegurar que estos elementos no se muevan o no se salgan de su posición, por lo que el pasador debe cumplir además la función de “seguro”. Pasadores de aletas partidas o de tijera Se construyen en hierro, latón, acero inoxidable, cobre, aluminio u otros materiales , según sean las solicitudes mecánicas y las necesidades técnicas y ambientales.
- 5. J C Pasadores elásticos para pernos de acero • Pasadores elásticos para pernos de acero SAE 1070. • Tipo alfiler de acero. • Tipo traba para ejes ranurados. • Seguro de pasador con anillos.
- 6. J C Pasadores elásticos tipo alfiler • Pasadores elásticos tipo alfiler. • Pasadores elásticos tipo traba
- 7. J C PASADORES Pasador cilíndrico 12x80 DIN7. Se emplea como elemento de fijación y de posicionamiento entre dos o más piezas. La fijación de estos pasadores se realiza mediante un ajuste con apriete sobre una de las piezas y con juego sobre la otra. PASADOR CILÍNDRICO
- 8. J C Unión con pasadores cilíndricos. Los orificios para los pasadores se taladran con un cota inferior en 0,1 a 0,3 mm y se escarian a H 7 (ajuste a presión) o H 9 (ajuste con juego). TIPOS DE PASADORES CILINDRICOS
- 9. J C Pasadores cilíndricos y cónicos: Son piezas que fijan a un elemento y un eje, sin permitir movimiento relativo entre ellos. Se denomina cilindrico si el diámetro es constante o, de lo contrario, es un pasador cónico. Algunos pasadores cónicos llevan hilo en el diámetro menor, para la instalación de tuercas.
- 10. J C Tiene una conicidad de 1:50. El alojamiento cónico del pasador se debe mecanizar una vez ensambladas las piezas. DESIGNACION: Pasador cónico 10 x 60 DIN1 PASADOR CONICO PASADOR CONICO CON ESPIGA ROSCADA DESIGNACION: Pasador cónico con espiga roscada 10 x 80 DIN7977 Se emplea para asegurar la posición relativa de elementos mecánicos que se montan y desmontan con relativa frecuencia, puesto que la forma cónica del vástago facilita el centrado de las piezas.
- 11. J C CONICIDAD = (D-d)/L D: 30 d: 29 L : 50 CONICIDAD = 1:50
- 12. J C PASADOR AJUSTADO CON CABEZA DESIGNACION: Pasador ajustado con cabeza 20h11 x 40 DIN1434 PASADOR ESTRIADO
- 13. J C CONCEPTO DE CHAVETA La chaveta es un elemento que permite la transmisión de potencia entre los elementos unidos, lo cual implica dos posibles fallas de dicho elemento: falla por cizallamiento, y falla por aplastamiento.
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- 17. J C CHAVETA LONGITUDINAL Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular con una inclinación de 1:100 en su cara superior. Puede tener los extremos redondeados (forma A) o rectos (forma B). Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par motriz. Chaveta forma A 35 x 20 x 160 DIN 6886
- 18. J C CHAVETA LONGITUDINAL CON CABEZA Es un prisma de acero en forma de cuña de sección rectangular, con una inclinación de 1:100 en su cara superior. Esta dotada de cabeza en uno de sus extremos para facilitar su montaje y extracción. Al igual que la anterior, se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz sin posibilidad de desplazamiento relativo entre ambas piezas, pudiendo transmitir un gran par motriz. DESIGNACION: Chaveta con cabeza 16 x 10 x 160 DIN 6887
- 19. J C CHAVETA LONGITUDINAL PLANA Es un prisma de acero en forma de cuña con una inclinación de 1:100. A diferencia de las anteriores, para el montaje de esta chaveta no se practica un chavetero en el árbol, mecanizando en su lugar un rebaje para conseguir un asiento plano sobre el que se apoya la chaveta. Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz de pequeño diámetro, permitiendo transmitir un par mecánico no muy elevado. DESIGNACION: Chaveta plana 16 x 10 x 160 DIN 6883
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- 21. J C LENGUETAS PARALELA Es un prisma de acero de sección cuadrada o rectangular y caras paralelas; con extremos redondos, con extremos rectos, con uno o varios taladros para alojar tornillos de retención, con chaflán para facilitar su extracción, etc. Se utiliza para hacer solidaria una pieza sobre un árbol motriz, puede existir la posibilidad de desplazamiento axial de la pieza sobre el árbol. Lengüeta forma A 14 x 9 x 50 DIN 6885
- 22. J C LENGUETA REDONDA – CHAVETA WOODRUFF Es un segmento circular de acero con un espesor determinado. Su forma semicircular facilita la mecanización del chavetero en el árbol y el posterior montaje de la lengüeta en el mismo, pero la excesiva profundidad de este chavetero puede comprometer la resistencia del árbol; en consecuencia, se utiliza cuando se desea transmitir un pequeño par motriz. Lengüeta redonda anchura b x altura h norma; por ejemplo Lengüeta redonda 6 x 9 DIN 6888.
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- 25. J C EJES ESTRIADOS (Ranurados) Para eliminar las chavetas, se procede a instalar ejes con estrías (ranuras) que permiten un mayor torque, dado que reemplazan a múltiples chavetas (tantas chavetas como estrías tengan el eje y el cubo), especialmente en ejes que pueden tener movimiento relativo axial con el cubo Si el eje debe llevar una posición única con el cubo, entonces existe un diente engarzado en el eje, que penetra solo en un espacio diferente del cubo (ranura). En la imagen: A: Dientes engarzados del eje estriado B: Ranura
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- 29. J C Donde: T o M : Torque o Par transmitido ( N.m) τ: Esfuerzo cortante (Pa o PSI) V: Fuerza cortante (N o Lbs) A: Sección cortante (m2 o pulg2) L: Longitud de la chaveta D: Diámetro del eje (m) Ns: Factor de seguridad Sy : Esfuerzo de fluencia ESFUERZO = Fuerza/Area A= b*L V= F T=F*(D/2) A V
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- 32. J C F= 100 N A=0.005 m2 Esfuerzo = 100/0.005 Esfuerzo =20 KN/m2 (real) FLUENCIA : 100KN/m2 FSy :Factor de Seguridad de Fluencia FSy =Esfuerzo de Fluencia /esfuerzo de trabajo FSy=100 / 20 = 5
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- 36. J C T=Torque (N-m,Lb-pie) T=F*r Ss= esfuerzo cortante Sc=esfuerzo por compresión
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- 39. J C CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE :
- 40. J C PRISIONERO :
- 41. J C TAMAÑO DE LA CUÑA EN FUNCION DEL DIAMETRO DEL EJE Tamaño Nominal del Eje (inch) Tamaño nominal de la cuña Ancho, W Altura H Más de Hasta Cuadrada Rectangular 5/16 7/16 3/32 3/32 -- 7/16 9/16 1/8 1/8 3/32 9/16 7/8 3/16 3/16 1/8 7/8 1 1/4 1/4 1/4 3/16 1 1/4 1 3/8 5/16 5/16 1/4 1 3/8 1 3/4 3/8 3/8 1/4 1 3/4 2 1/4 1/2 1/2 3/8 2 1/4 2 3/4 5/8 5/8 7/16 2 3/4 3 1/4 3/4 3/4 1/2 3 1/4 3 3/4 7/8 7/8 5/8 3 3/4 4 1/2 1 1 3/4 4 1/2 5 1/2 1 1/4 1 1/4 7/8 5 1/2 6 1/2 1 1/2 1 1/2 1 6 1/2 7 1/2 1 3/4 1 3/4 1 1/2 7 1/2 9 2 2 1 1/2 9 11 2 1/2 2 1/2 1 3/4 11 13 3 3 2 13 15 3 1/2 3 1/2 2 1/2 15 18 4 -- 3 18 22 5 -- 3 1/2 22 26 6 -- 4 26 30 7 -- 5
- 42. J C TABLA 1 TAMAÑO DE LA CUÑA EN FUNCION AL DIAMETRO DEL EJE (mm)
- 43. J C TABLA 2
- 44. J C TABLA 3
- 45. J C Problema : Dimensionar chavetero para para un eje de diámetro 12 mm (ajuste normal )
- 46. J C SOLUCION: Según la tabla 1 para un eje de 12mm le corresponde una cuña de 4x 4 mm Enchavetado del Eje : Según la tabla 3 para el enchavetado le corresponde de 12mm le corresponde un ajuste de Eje n9 , entonces : Para el enchavetado en el eje le corresponde un 4n9 con tolerancias 0 ; -0.030 Enchavetado del cubo (polea) : Según la tabla 3 para el enchavetado del cubo con un ajuste normal le corresponde para el cubo de Js9 Para el enchavetado en el cubo con un ajuste normal le corresponde 4Js9 con tolerancias + - 0.015 .
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- 48. J C PROBLEMA : Sobre un eje de acero AISI 8650 cuyo diámetro es 2” ,se va a montar un engranaje el cual transmite un Torque de 2965 Lb.plg Para un ancho de chaveta de 1” y un Esfuerzo de Fluencia Sy=51000 psi . Factor de Seguridad Ns = 3. Hallar la longitud de la chaveta
- 49. J C SOLUCION : Analizando el Esfuerzo de aplastamiento que se produce en la cara lateral σ=F/A A: Area A= L*(H/2) Torque (T) : T=F*(D/2) Ancho una pulgada entonces la Fuerza se dará en la mitad de la cara que es ½”
- 50. J C Esfuerzo σ=F/A Entonces : σ= T /((D/2)*L*(H/2)) σ =4T/(D.L.H) Esfuerzo de diseño : σd =Sy/N donde Sy : Limite de fluencia N: Factor de Seguridad Entonces igualando : σd =Sy/Ns =4T /(D.L.H) Despejando L = (4.T.N)/(D.H.Sy) L= (4*2965*3)/(2*1*51000)
- 51. J C • L= (4*2965*3)/(2*(1”)*51000) • L= 0.3485 plg
- 52. J C PROBLEMA : El acoplamiento entre el eje de salida del motor mostrado y una polea que va acoplada sobre él, se realizará con una chaveta cuadrada. La potencia a transmitir es 100 KW con 1200 rpm, el material del eje y la chaveta es acero 7210 M. Calcular el tamaño del eje y el tamaño de la chaveta con un factor de seguridad N= (El esfuerzo de fluencia para la chaveta Sy=440 Mpa.
- 53. J C N: Factor de Seguridad Ns:2 Esfuerzo de fluencia Sy=440x106 N/m2
- 54. J C Pot = T*rpm T=Pot/rpm T=(100*103)/1200rpm 1200rpm=125.66 rad/s T=795.77 N.m Φeje= 31.78 Agregar un 30% por la chaveta Φeje= 1.3*(31.718) Φeje =41 mm
- 55. J C Aplastamiento en la mitad de una cara σ= F/A A:Area D: Diametro T=F*D/2 Despejando F=(2*T) /D
- 56. J C σ=Sy/Ns Sy/Ns= (2.T/ D.A) El área sujeta a compresión es: A = (h/2 )*L Recomendación para las dimensiones en una chaveta cuadrada a=b = (1/4)*Φ= h H= ¼*41 = 10.25mm
- 57. J C Expresión (1) Reemplazando en A 2.T/ (D.(h/2).L )= Sy/Ns 4T / (D*h*L ) = Sy/Ns L= (4.T.Ns) / (D.Sy.h) L=(4*795.77*2)/(41*10-3 *440x106 *10.25*10-3 ) L=0.03443 m L= 34.43 mm
- 58. J C CALCULO POR CORTADURA: Esfuerzo de Corte τ τ=F/A A’=W*L Chaveta cuadrada: w=h A’=h.L τ= Sy/2.Ns Esfuerzo de corte τ=0.5*(Sy/Ns) Sy/Ns =F/A’
- 59. J C Sy/N =F/A` T=F*(D/2) F=2T/D 2T/AD = Sy/2N 2T/(D.h.L) =Sy/2N L=(2.T.N.2)/(h.Sy.D) L=(795.77*2*4)/(10.25x10-3 *440*106 *41*10-3 ) L=0.03443m L=34.43 mm
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