Diseño de Maquinas.

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Universidad Autónoma de Nuevo León

Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Diseño de maquinas

Proyecto final

M.C Jesús Gabino Puente Córdova

Alumno: Juan Antonio Cerda Sauceda

Matricula: 1587859

M3

Ciudad Universitaria, San Nicolás de los Garza

Lunes 30 de mayo de 2016

Objetivo

El objetivo de este proyecto es demostrar el uso de conocimientos que se adquirieron durante el curso de Diseño de Maquinas aplicándolos en la realización de un diseño de algún componente de una máquina, estructura o algo relacionado con lo que se vio durante el curso.

Así como también demostrar la importancia del uso de Software  utilizado para la elaboración de este proyecto, ya que si bien, se puede diseñar sin la ayuda de un software, pero es más recomendable ya que se visualiza mejor como se comportaran los diferentes componentes, se tiene una mejor idea de cómo quedara el producto terminado. En conclusión el uso de un software para poder diseñar en la actualidad es indispensable y de eso dependerá la eficiencia del producto.

Justificación

Para este proyecto se optó por la realización de una grúa estática o de “pluma”. Basándose en los diferentes tipos de grúas que existen como grúas torre, grúas móviles. Se eligió la grúa estática debido a que es esta puede ser la más compacta y más económica que las demás.

Debido a que este tipo de grúa no conlleva muchos componentes existen una gran variedad de diseños, que van desde lo más simples hasta los más complejos.

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Este tipo de grúas debido a su poca complejidad de diseño es muy utilizado en cualquier tipo de taller. Dependiendo de la carga a la cual se someterá la carga será el diseño de la grúa y debido a que el elemento principal y primordial de ese tipo de grúa es una viga, esto ayudara a demostrar de forma  concreta lo aprendido en el curso referente al tema que involucra, pero esto se mencionara más adelante.

Por lo anterior dicho se concluye que la elaboración del proyecto se debe a que la grúa estática es un elemento de gran importancia en la industria y en cualquier lugar de trabajo que se requiera mover una carga de peso considerable. El diseño se puede adatar a cualquier tipo de trabajo y su diseño es “simple” es por esto que es un elemento que a permanecido en uso por muchos siglos.

Metodología del diseño

Debido a que no hay una metodología concreta o establecida para el diseño de grúas estáticas, se tuvo que tomar como parte primordial del elemento la viga. La viga es la que mueve la carga de forma horizontal, es en la viga donde se producen los principales esfuerzos. Por lo tanto lo primero que se planteo fue el diseño de la viga tomando en cuenta las características que se desearían. Para el diseño de la viga se utilizaron los cálculos de esfuerzos. se mencionara a continuación de manera breve  la parte teórica sobre esto.

Esfuerzo: La distribución de fuerza que actúa en un punto sobre la superficie es única y tendrá componentes en las direcciones normal y tangencial llamados esfuerzo normal y esfuerzo cortante tangencial, respectivamente. Los esfuerzos normales y cortantes se identifican con las letras griegas σ (sigma) y τ (tau), respectivamente. Si la dirección de σ es saliente de la superficie se considera un esfuerzo de tensión y es un esfuerzo normal positivo. Si σ entra hacia la superficie es un esfuerzo compresivo y comúnmente se considera una cantidad negativa.

Las ecuaciones para representar los esfuerzos normales en flexión en vigas rectas se basan en los siguientes supuestos:

• La viga se somete a flexión pura; esto significa que la fuerza cortante es nula y que no hay cargas de torsión o axiales presentes.
• El material es isotrópico y homogéneo.
• El material cumple con la ley de Hooke.
• Inicialmente la viga es recta, con una sección transversal constante en toda su longitud.
•  La viga tiene un eje de simetría en el plano de la flexión.
• Las proporciones de la viga son tales que fallaría ante la flexión, en vez de fallar por aplastamiento, corrugación o pandeo lateral.
• Las secciones transversales de la viga permanecen planas durante la flexión.

. La magnitud máxima del esfuerzo en flexión ocurrirá donde y tiene la magnitud más grande. Si se designa σmáx como la magnitud máxima del esfuerzo en flexión y c como la magnitud máxima de y

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La mayoría de las vigas presentan fuerzas cortantes y momentos flexionantes. Sólo en ocasiones se presentan vigas sujetas a una flexión pura, es decir, vigas con fuerza cortante igual a cero. No obstante, la fórmula de la flexión se desarrolló bajo el supuesto de flexión pura. De hecho, la razón para suponer flexión pura simplemente fue para eliminar los efectos complicados de la fuerza cortante en el desarrollo. Para propósitos de ingeniería, la fórmula de la flexión es válida, sin que importe si una fuerza cortante está presente o ausente.

Después se planteó el diseño de los demás componentes pero para esto se utilizó el software SolidWorks, para agilizar más el proceso.

Para el caso de la viga se utilizaron ecuaciones de esfuerzos y se reforzó esto con el uso de simulaciones en SolidWorks. Para el caso de los demás componentes solo se utilizó  simulaciones en SolidWorks.

Desarrollo del diseño

La grúa diseñada contara con 5 elementos, esto serán nombrados y se hara una descripción detallada de cada uno

1. Viga
2. Sujetador de gancho
3. Gancho
4. Tapa
5. Placa de empotramiento

Para todos los elementos de la grúa, se decidió utilizar el Acero AISI 1010 laminada en caliente que cuenta con las siguientes características.

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1. Viga

Para el diseño de la viga se tomaron en cuenta diversos factores

• Carga a soportar
• Longitud
• Diámetro
• F.S

Se trató de buscar un balance entre estos factores sin descuidar ninguno, para esto se tenía que hacer cálculos repetitivos, pero se tomó la decisión de hacer una tabla en Excel con todos los datos y ecuaciones necesarias (ANEXO, 1.0) para ver con claridad todos los datos, esto primordialmente para ahorrar tiempo.

Se llegó a la decisión que la viga cumpliera con las siguientes características:

• Longitud: 1.8 m
• Diámetro: 0.1 m
• Capacidad máxima: 1700 N
• F.S: 5.7

(Los cálculos de la vida seleccionada están en el ANEXO 1.1)

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