ANÁLISIS DE FALLA DEL EJE DE UN VENTILADOR DE TIRO INDUCIDO
Enviado por dafer • 10 de Agosto de 2011 • 1.085 Palabras (5 Páginas) • 1.777 Visitas
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 respecto a la gráfica q = 0.6
Considerando D/d=1.4177, r/d=0 y tomando como base la figura 78 [8] para
...