Diseño de elementos de maquinas problema de ejes

Instituto Tecnológico Superior

de lagos de Moreno

Diseño de elementos de maquinas

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10 Diciembre 2007

El eje es parte de una maquina diseñada para recuperar latas de aluminio. El engrane B transmite 5 HP a una cortadora. La polea acanalada para banda en forma de V que se ubica en D transmita 3HP a un ventilador que distribuye aire hacia la cortadora. La polea acanalada para banda en V transmite 3HP a un transportador que lleva el aluminio despedazado hacia un sitio elevado. El eje gira a 480 RPM. Toda la potencia llega al eje por medio de la rueda dentada ubicada en C. Utilice acero AISI 1137 OQT 1300 para el eje, las piezas que se encuentran en B, C, D, E se mantienen en su posición mediante anillos de sujeción y cuñas en cuñeros en perfil. El diámetro del eje debe ser uniforme, excepto  en sus extremos donde van a montar los cojinetes.

[pic 1]

Propiedades del acero Su = 87 Ksi, Sy = 60 Ksi Sn = 36 Ksi, [pic 2]

Cs = 0.85, Cr = 0.81, N = 3

S’n = Sn Cs Cr = (63000 psi)(0.85)(0.81) = 24786 psi

T= 63000(P)/n = 63000(5)/480= 656.25 lb*in

TD = TE = 63000(3HP)/480 RPM = 393.75 lb*in

Fuerza B (engrane recto)

FtB = 2T/D = 2(656.25)/ 3 = 437.5 lb     FrB = FtB tan θ = 159.24 lb

Fuerza C (Rueda dentada de cadena)

FC = T/(D/2)=656.25/(10/2) = 131.25 lb  

Fuerza D (Polea acanalada para banda)

FD = 3T/D = 3(393.75)/4 = 295.31 lb

Fuerza E (Polea acanalada para banda)

FE = 3T/D = 3(393.75)/4 = 295.31 lb

Fuerza C

FCX = FC sen(15°) = 33.97 lb (hacia la izquierda)

FCY = FC Cos(15°) = 126.77 lb (hacia la abajo)

Fuerza E

FEX = FE sen(30°) = 147.655 lb (hacia la derecha)

FEY = FE Cos(30°) = 255.75 lb (hacia la arriba)

En el eje X

[pic 3]

 [pic 4][pic 5]

[pic 6]

[pic 7]

 RFX = 216.12 lb

En el eje Y

  [pic 8][pic 9][pic 10]

[pic 11]

[pic 12]

[pic 13]

RFY = 384.97 lb

Punto A

[pic 14]

[pic 15][pic 16]      (De A a la derecha)

[pic 17][pic 18]    T = 656.25 lb*in     Ty = 60000 ksi

MB = [pic 19][pic 20] = 1926.77 lb*in

Kt = 3 para anillos de sujeción    Kt = 2 para cuñeros

D2 = 1.4343 in   d= 1.2564 con Kt = 2 (tomamos el diámetro mayor) de B a la derecha.

Punto C

T= 656.25 lb*in

Mc = = [pic 21][pic 22]

Como tenemos flexión y corte usamos la formula [pic 23][pic 24]

Con Kt = 3, D3 = 1.4185 in

Con Kt = 2, d = 1.2418 in, usamos el diámetro mayor que es de 1.4185 in

Punto D

T= 393.75 lb*in

Mc = = [pic 25][pic 26]

Como tenemos flexión y corte usamos la formula [pic 27][pic 28]

Con Kt = 3, D4 = 1.333 in

Con Kt = 2, d = 1.1.068 in, usamos el diámetro mayor que es de 1.333 in ( de D a la derecha)

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