Diseño De Maquinas

1.- Un perno ISO M24, clase10.9 es utilizado para sujetar dos miembros como se observa. El primer miembro es de acero y el segundo de aluminio. El factor de seguridad para la carga estática es 2. Determine:

A. (2 Ptos) La longitud total, la longitud roscada y la longitud roscada en la junta.

Material Razón de Poisson ν Modulo de elasticidad E, GPa Constantes numéricas

Ai Bi

Acero 0.291 206.8 0.78715 0.62873

Aluminio 0.334 71.0 0.79670 0.63816

Cobre 0.326 118.6 0.79568 0.63553

Hierro fundido gris 0.211 100.0 0.77871 0.61616

B. (2Ptos) La rigidez del perno y la junta usando un cono de 45°. Usando los métodos de Shigley y Mischke, y el de Wileman

C. (3 Ptos) La precarga para conexiones permanentes.

D. (3 Ptos) La carga estática máxima que el perno puede soportar.

Solución

PERNO ISO M24 CLASE 10,9

ROSCAS BASTAS

Dc =24mm

Paso=3 mm

At=353= 353mm2

Sy=940MPa

Sp=830MPa

N=2

Calculo de la longitud roscada L>200mm

Longitud roscada

CALCULO DE LA RIGIDEZ DE PERNO Y JUNTA

Calculo del diámetro de la raíz

Longitud adicional de la parte roscada (L TE)

Longitud adicional de la parte no roscada (L se)

LUEGO

Calculo de la rigidez del perno

Calculo de la rigidez de la junta

Según Shigley y Mischke

Aluminio E1=71GPa L1=110mm

Aluminio E2=71GPa L2=40mm

Acero E3=206.8GPa L3=30mm

d3: diámetro exterior de la arandela

Seleccionamos en la tabla una arandela de diámetro interior mayor que el diámetro de la cresta

(*)

Remplazando en (*)

Por wileman y green

Calculo de la precarga para condiciones permanentes

Carga estática máxima que el perno puede soportar

Despejando

2.-Se muestra una Placa 1 de espesor de 1 pulgada soldada a una Placa 2 de ¾ de pulgada, este conjunto de placas soldadas está unida a la Placa 3 por medio de 6 pernos, las placas son de acero estructural A36 que presenta un límite elástico de 36,000Lbr/pulg2 y una resistencia ultima de tensión de 54,000Lbr/pulg2 y es lo suficientemente rígida. Se aplica una fuerza de 20,000 Libras.

Diseñe el tamaño de las placas, considerando las proporciones dadas y la parte económica.

Especifique el tamaño de los pernos considerando que son de ISO grado 8.8.

Todos los pernos se han precargado con cuidado considerando una unión no permanente

Considerar un factor de seguridad de 2 contra la fluencia

Esquema de diagrama de cuerpo libre.

Perno sometido a tracción

20/6 Klbf

Los lugares donde se

distribuye la fuerza en 6 partes iguales,

para que cada perno este sometido

a una carga externa de 20/6.

Primero partiremos en escoger el perno, dado que nos proporcionan la clase del perno

Sabemos entonces que los pernos a tomar en cuenta serán a partir del M16 dado que necesitamos un perno de clase 8.8.

Con ayuda del factor de seguridad determinaremos el área de tensión recomendada

Comenzaremos con M16

Hallando sus longitudes para así poder hallar sus rigideces y por lo tanto determinar el Ck del perno.

M16 entonces; H=14.8 mm; P=2 mm; E=206.8x103MPa; dr=dc-1.8025p=13.3825 mm.

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