Resistencia a la fatiga para los pernos
Enviado por Pablo Evangelista • 21 de Noviembre de 2022 • Ensayos • 1.398 Palabras (6 Páginas) • 173 Visitas
Contenido
Resistencia a la fatiga para los pernos 1
Datos de diseño para los pernos 1
Resistencia a la fatiga real estimada para el perno 3
Diseño de la barra por esfuerzo a la flexión. 5
Considerando los datos de diseño para la viga 5
Resistencia a la fatiga real estimada para la barra 9
Resistencia a la fatiga para los pernos
[pic 1]
Acot. pulgadas
Datos de diseño para los pernos.
Carga mínima 85 lb
Peso del motor 225 lb
Carga máxima (85 + 225) = 310 lb
Esfuerzo al que será sometido en los apoyos es cortante por carga, pero al tener 2 pernos en los apoyos se modifica el área
τ=[pic 2]
Donde:
τ = | Esfuerzo cortante por carga | N/m2, N/mm2 o lb/in2 |
V = | Carga | N o lb |
A = | Área | mm2, cm2 o in2 |
Proponer el material para los pernos, considerando que no sea de costo elevado, que sea fácil de conseguir (comercial), y sin definir restricciones de dimensiones. AISI 1020 Estirado en Frío Sy = 51 ksi & Su = 61 ksi Elongación 15 %
Cálculo de las fuerzas media y alternante que se presentarán en los pernos.
Fm= = = 197.5 lb[pic 3][pic 4]
Fa= = = 112.5 lb[pic 5][pic 6]
Esfuerzo de fatiga para AISI 1020 EF
Sn = 0.5*Su = 0.5*(61ksi) = 30.5 ksi
Resistencia a la fatiga real estimada para el perno
De la figura 5-8 con un valor de Su = 61 ksi y con un maquinado para los pernos, se tiene un valor del esfuerzo de fatiga modificado de 24 ksi
Aplicar un factor de material Cm = 1 (forjado)
Aplicar un factor de tipo de esfuerzo Cst = 0.8 (cortante)
Aplicar un factor de confiabilidad CR = 0.9 (confiabilidad de 90%)
Aplicar un factor de tamaño Cs = 1 debido a que no se desean esfuerzos cercanos a los barrenos y el tamaño propuesto de la barra es de 2 pulgadas
Calcular la resistencia a la fatiga estimada real S´n
S´n= Sn*Cm*Cst*CR*Cs
S´n= (24)*(1)*(0.8)*(0.9)*(1) =17.28 ksi
Ahora utilizando la ecuación de Goodman para esfuerzos cortantes fluctuantes
= + [pic 7][pic 8][pic 9]
Donde:
N = | Factor de seguridad | adimensional |
τm = | Esfuerzo cortante medio | N/m2, N/mm2 o lb/in2 |
τa = | Esfuerzo cortante alternante | N/m2, N/mm2 o lb/in2 |
kt = | Concentrador de esfuerzos | adimensional |
Sn = | Resistencia a la fatiga | N/m2, N/mm2 o lb/in2 |
S´n = | Resistencia a la fatiga real estimada | N/m2, N/mm2 o lb/in2 |
Con un diámetro constante del pasador el concentrador de esfuerzos kt = 1
Al sustituir para el esfuerzo cortante medio y el esfuerzo cortante alternante la ecuación
= + [pic 10][pic 11][pic 12]
Proponiendo un factor de seguridad N = 4, se despeja el área de la ecuación
A = + ][pic 13][pic 14]
A = + ][pic 15][pic 16]
A = 0.025971653 in2
Para la sección circular del perno, el área está determinada por la ecuación:
A = [pic 17]
Despejando el diámetro de la ecuación
[pic 18]
Entonces el diámetro mínimo del perno es de 0.1818 in, este se ajustará a un diámetro nominal comercial.
Diseño de la barra por esfuerzo a la flexión.[pic 19]
[pic 20][pic 21][pic 22]
Considerando los datos de diseño para la viga
Carga mínima = 85 lb
Carga máxima (85 + 225) = 310 lb
d (pernos en los apoyos) = 0.25 in
d (al centro de la viga) = 0.5 in
t = 0.5 in
h propuesta inicialmente = 2 in; este valor se verificará si es adecuado.
Considerando que el diseño se proyecta para fabricar varios miles de piezas para líneas de producción, por lo que se requiere que el costo del acero no represente alta inversión.
Se propone un AISI 1020 Laminado en Caliente con Sy = 30 ksi & Su =55 ksi
El esfuerzo de flexión se determinará con:
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