Diseño De Ejes

Ejes

Un eje es un elemento constructivo destinado a guiar el movimiento de rotación a una pieza o de un conjunto de piezas, como una rueda o un engranaje. Un eje se aloja por un diámetro exterior al diámetro interior de un agujero, como el de cojinete o un cubo, con el cual tiene un determinado tipo de ajuste. En algunos casos el eje es fijo por lo tanto no gira, y un sistema de rodamientos o de bujes insertas en el centro de la pieza permiten que ésta gire alrededor del eje. En otros casos, la rueda gira solidariamente al eje y el sistema de guiado se encuentra en la superficie que soporta el eje.

Un eje es un elemento rotatorio, generalmente de sección circular, que transmite potencia. Por contraposición, un eje fijo es aquel que no transmite potencia; por ejemplo, el eje de una bisagra. A efectos de cálculo, un eje fijo es sólo un caso particular de eje de transmisión en el cual la potencia transmitida es nula.

Análisis bajo cargas estáticas

En el análisis por resistencia estática la mayor dificultad que se plantea es la de escoger cuál de las secciones transversales es la más desfavorable desde el punto de vista resistente. El procedimiento a seguir sería el siguiente: dibujar los diagramas de momento torsores, momentos flectores y esfuerzos axiales; seleccionar las secciones que pudieran ser las más desfavorables; calcular las tensiones por torsión, flexión y esfuerzo axial en cada una de las secciones transversales seleccionadas; calcular la tensión alternante equivalente en dichas secciones; calcular el factor de seguridad estático en cada sección, y seleccionar el menor de los factores de seguridad obtenidos. Para la tensión equivalente, aplicando los criterios de Tresca y Von Mises

Análisis bajo cargas dinámicas

El caso más general, con torsión, flexión y esfuerzo axial fluctuantes, constituye un caso de combinación de carga para el que únicamente es posible realizar cálculos a vida infinita manejando el diagrama de fatiga. Ahora bien, lo más habitual en un eje de transmisión es que la flexión sea alternante rotatoria, y la torsión y el esfuerzo axial constantes. En este caso, puesto que la tensión alternante sólo tiene componente de flexión, no hay combinación de cargas, y por tanto es posible corregir el límite de fatiga y realizar cálculos a vida finita.

Ejes huecos

La reducción de peso y uso de material en elementos de maquinas es una preocupación que constantemente atañe a las personas involucradas en el proceso de diseño y manufactura de estos, sin embargo no se ha profundizado suficientemente en tales aspectos, por ejemplo un eje hueco puede lograr tener una resistencia mecánica similar a la de un eje macizo, siempre que la geometría utilizada sea lo suficientemente apropiada. Una forma acertada de establecer comparaciones entre la resistencia mecánica y rigidez de ejes o árboles macizos y huecos es la utilización de teorías y ecuaciones ampliamente aceptadas y utilizadas.

Análisis por rigidez

Es sabido que la resistencia mecánica volumétrica de un árbol, es decir, la magnitud de las tensiones que surgen en su sección transversal bajo una carga determinada, está definida por el módulo de resistencia a la flexión y el módulo de resistencia a la torsión. Estos módulos de resistencia dependen de la geometría de la sección transversal del árbol.

Primero se exponen los criterios y expresiones fundamentales que se utilizan en la comprobación de la rigidez de los ejes. Como se ha expuesto anteriormente los ejes de las transmisiones mecánicas están sometidos a la acción de cargas, para los cuales es muy importante la valorización de la rigidez, pues es necesario que haya una garantía suficiente de esta a la hora de proyectar ejes. El cálculo a la rigidez tiene como fin aclarar las inflexiones y los ángulos de inclinación de la línea flexible del eje de la pieza, en determinadas secciones. Para la valorización de la rigidez es necesario tener en cuenta las ecuaciones generales de la elástica de una viga.

Velocidad critica

Todos los ejes, aun sin la presencia de cargas externas, se deforman durante la rotación. La magnitud de la deformación depende de la rigidez del eje y de sus soportes, de la masa total del eje, y de las piezas que se le añaden, del desequilibrio de la masa con respecto al eje de rotación y del amortiguamiento presente en el sistema. La deformación, considerada como una función de la velocidad de giro deleje, presenta sus valores máximos en las llamadas velocidades críticas. Un sistema de1 masa, será un sistema de 1gdl, y tendrá 1

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