APUNTES ELEMENTOS DE MAQUINAS

TRATAMIENTOS TERMICOS DE TEMPLE, REVENIDO, RECOCIDO Y NORMALIZADO

Fig. N°1: Tratamientos térmicos

FASES DEL DISEÑO MECANICO

Reconocimiento de la necesidad

Definición del problema

Síntesis

Análisis y optimización

Evaluación

Presentación

La necesidad puede ser vaga o muy bien definida.

Define: Restricciones de la necesidad, condiciones y especificaciones del objeto.

Es la obtención de una solución del problema intervienen el ingenio, experiencia, normas y códigos.

Obtención de resultados y replanteamiento de problema para optimizar la solución.

Verificación del modelo.

Se detalla el resultado para su fabricación.

METODO DIRECTO: Procedimiento de cálculo.

METODO INDIRECTO: Es el ingeniero experimentado.

UNIDAD N° 1: FUNDAMENTOS DE DISEÑO

Los materiales se pueden clasificar.

Metales. Cerámicos. Polímeros.

REPASO DE ESFUERZO SIMPLE

σ =P/A , Donde: P= FuerzaA = Área transversal

Para diseño σadm= Sy/N, Donde: Sy= Esfuerzo de fluenciaN= Factor de servicio

COMPRESION (Elemento corto):

σ = P/A σadm= Sy/N

FLEXION:

Elemento a diseñar (Esquema).

En movimiento (Cinemática y cinética)

Estáticos (Fuerzas).

-Media de contacto. -Esfuerzos. -Materiales (selección)

Dimensionamiento y estandarización.

Aplicación de la ciencia de materiales, resistencia de materiales. Esfuerzos variables (Si existen).

Análisis de esfuerzos, de fuerzas y selección del material.

Análisis del medio.

Predimensionamiento

Experiencia

Cuantificación de la resistencia.

Optimización y estandarización.

Análisis de resistencia.

σy = MC/I

σB = M/Z ; La utilizamos para Geometrías homogéneas, donde: Z = I/C

I= Momento rectangular de inercia.

Si no existe flexión, entonces ocurre un corte transversal en donde:

Dónde: F: Carga transversal. b: Ancho de la sección.

Q: Momento de área de la sección transversal, con respecto al eje neutro.

Para una sección circular:

Para una sección rectangular:

TORSION:

Para sección circular, donde: T: Torque o momento torsor. r: Radio

J: Momento polar de inercia.

Ejercicio:

Un elemento en voladizo de 4in de largo, con una seccion tramsversal rectangular de 2in x 10in. Soporta una carga de 6000 lb. ¿Cuál es el esfuerzo cortante máximo y donde se presenta?

Escojemos σv por ser el valor menor.

COLUMNASElemento corto, falla por aplastamiento. Elelmento largo, Falla por pandeo.

Relacion de esbeltez, donde: L: LongitudK: Radio de giro

Pcr = NP , donde = N = Factor de servicio P = Carga de trabajo

DETERMINAR

Donde n = Condición de extremos.

CONDICION DE EXTREMOS VALOR TEORICO VALOR PRACTICOEmpotrado- libre ¼ ¼Empotrado-redondo 2 1,2Redondeado – Redondeado 1 1Empotrado - Empotrado 4 1,2

Despejando b, tenemos =

Faires, recomienda que para columnas cortas N ≤ 3,5 y para columnas largas N ≥ 3,5.

Ejercicio: El cilindro hidarulico que se observa en la figura, tiene un daimetro interior de 3 i, y opera sometido a una presion de 800 PSI con el montaje que se muestra, el vastago del pisto debe configurarse como una columna con ambos extremos redondeados para cualquier plano de pandeo de dicho vasgtago, se hara de acero forjado AISI 1030, sin someterse a tratamiento térmico:

a. Utilizar un factor de diseño, nd = 3 y seleccione un tamaño preferido al vastagosi la longitud de la columan es de 6 in.

b. Repita la parte a. si la longitud es de 18 in. c. Que factor de seguridad se aplica realmente a cada uno de los casos anteriores.

Punto a :

P=π ¿¿¿

Asuminos que es columna larga y despejamos de la formula el diametro:

d= 4√16 x 4 x 5655l b x¿¿¿¿

( LK )>( LK ) ,Columna larga

( LK )=√( 2n π2ES y ) ,Columna larga

( LK )=107

( LK )= 4 ld =4 x60,45

=53,3

( LK )<( LK )Columna corta ,nocumple .

b=¿

D = 1.16 ‘’ obtenido de ( lK )=4 x 6∈ ¿

0.16∈¿=20,6 ¿¿

( lK )=107

d=2√ 4 x 3 x 5655 l bπ

+16 x2,2 x36

51000=0.67 in

Cuando ( LK )>( LK ) ,Euler

( LK )<( LK ) , JohnsonNormalizado d = ¾ in

Punto b : Ahora cin un N=3 y con una longitud de 18 in, ¿Cúal sera el diametro?

d=❑√64 x 3x ¿¿¿¿

( LK )= 4 ld =4 x180,75

=92,3<( lk)1, No cumple

Entonces lo hacemos por columna corta:

d= 2√ 4 x3 x5655 lbπ+¿¿¿

Punto C: Que facor de seguridad se debe aplicar a cada uno de los caso anteriores.

- Despejamos de la formula de Johnson N =

N=¿¿

Para L= 18’’ y d= 7/8 ‘’ ; entonces tenemos que:

N=¿¿

ESFUERZOS COMBINADOSEsfuerzos donde aparecen cargas simples:

Esf. Simples:

- Tensión. - Compresión (Elementos cortos)- Flexión - Torsión

Esf. Combinado: Dos o más esfuerzos simples.

σn= Esfuerzos normales. σn(máx.) = Esfuerzo normal máximo. σn(min) = Esfuerzo normal mínimo.

σ n=σ x+σ y

2∓√(

σ x+σ y

2)2

+δ sy2

σx= Esfuerzos en la dirección delos ejes de la x y ocurre en un punto crítico de un elemento de máquina.

σ x=∓PA∓ M

Z Donde + a tensión y – a comprensión.

δ sy❑ = Esfuerzo de corte y es causado por cargas de tensión transversal, o la combinación de

ambas, se representa en la superficie perpendicular al eje x.

¿Tr

J=T r

δó∓δ sy

❑=T r

δ+σ v

σmin¿

T min

J x r óσ min=T min

δ