ANÁLISIS DE FALLA DEL EJE DE UN VENTILADOR DE TIRO INDUCIDO

ANÁLISIS DE FALLA DEL EJE DE UN VENTILADOR DE TIRO INDUCIDO

INGENIO PROVIDENCIA

DARIO FERNANDO CASTRO ORDOÑEZ

CODIGO : 0623927

Cálculos y resultados estado de carga

Al realizar los cálculos ver tabla 1 y 2, en primera instancia se encontró la carga equivalente a la

cual estará sometido el eje ya que no fueron datos suministrados. Se encontró que el peso total del

ventilador es 1588lb y el peso del eje es 2346lb. Al chequear cual situación era mas critica, el eje

estáticamente determinado o estáticamente indeterminado, dio como resultado mas critico cuando

es hiperestático (4 reacciones) por lo cual hemos adoptado el momento flector dado por esta

condición como parámetro principal dentro de los cálculos. El eje cuenta con apoyos simples. De lo

anterior tenemos.

Figura 1. Estado de carga del eje.

En este diagrama de cuerpo libre no se observa sino las fuerzas externas presentes sobre nuestro eje

pero dentro de los cálculos realizados se encuentran las fuerzas producidas por el peso del eje en

cada sección dando como resultado los siguientes datos:

Figura 2. Diagrama de momento.

- En el sitio de la fractura lugar donde nos centráremos por su importancia tenemos:

M = - 2.7145* X 2 - 4324.721* X + 46256.607 0 < X < 21.375 in

M = -47425 lb-in

3

32*

*

M

d

s

p

=

3

32*47425 4013

*4.9375

s psi

p

= =

Figura 2. Diagrama de momento.

Se aplicó el método de elementos finitos (FEA) para conocer la distribución de esfuerzos en el eje.

Para este propósito, se desarrolló un modelo geométrico (CAD) del eje y su estado de cargas se

muestra en la figura 1.

Con base en la información Tabla 1 y Tabla 2 obtenida el modelo se desarrolló y analizó en ALGOR

(figura 3), en las tablas 1 y 2 se puede observar el numero de elementos utilizados y su tipo, para

este modelo se utilizo el criterio de convergencia de malla, como lo podemos ver en la figura 3, en

este modelo se colocaron las restricciones en la parte de los apoyos ya que en estos dos lugares no

existe desplazamiento (lugar de las chumaceras) Muestra una mayor concentración de esfuerzos en

la zona de cambio de sección que no tiene radio de acuerdo para reducir el efecto.

Tabla 1. Calculo peso del eje.

σ =27,7 Mpa

Tabla 2.Frecuencia natural.

Figura 3. Visualización estado de carga para el eje.

Factores que modifican el limite de fatiga

Ka = Factor de superficie

Kb = Factor de tamaño

Kc = factor de carga

Kd = Factor de temperatura

Ke = Factor de efectos diversos

S´e = Limite de resistencia ala fatiga de la muestra de viga rotatoria

Se = Limite de resistencia a la fatiga

Se = KaKcKdKbKeSe´

Para cargas Dinámicas es necesario modificar el factor de concentración de esfuerzos teórico

(estático), con base en la sensibilidad a las muescas del material, fatiga e K , aplicable a esfuerzos

dinámicos nominales.

1

e

f

K

K

=

Donde f K se obtiene de la expresión

= × ( - 1) + 1 f t K q K

la sensibilidad de las muescas q, se observa en la siguiente gráfica 5.16 [7].

Pero debido a que en el cambio de sección del eje no existe un radio que suavice la diferencia de

diámetros el valor de r es nulo, aunque se sabe que en la realidad en este tipo de construcciones es

imposible definir un radio 0, y además para efectos de calculo no resultaría conveniente.

Teniendo como parámetro que el radio de acuerdo muy pequeño Þ qn tiende a ser pequeño

entonces

...