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Elementos De Maquinas II

Enviado por sancar

Indice

1. Introducción

2. Planteamiento Del Problema

3. Suposiciones

4. Metodo de calculo y variables utilizadas.

5. Cálculos

6. Referencias Bibliográficas

1. Introducción

Las soldaduras como procedimiento de construcción de estructuras y piezas de maquina tiene especial importancia dado que permite obtener elementos livianos resistentes, económicos y seguros. Pero ello es solamente posible si los diseños y construcciones son realizados de acuerdo con losprocedimientos propios de la soldadura y se aplican criterios técnicos de ingeniería. Para lograrlo el ingeniero debe conocer los procesos y procedimientos requeridos para lograr una adecuada calidad de los cordones así como las bases de la concepción de piezas y estructuras soldadas.

En el presente trabajo se analizan dos soldaduras en filete que hacen parte de la unión de la estructura de una maquina (grúa), se calcula la altura del filete según la resistencia del material.

Se parte de dimensiones tomadas en el taller y de las propiedades del material base ASTM A36 y el metal de aporte E60XX.

2. Planteamiento Del Problema

Se pretende establecer la altura del filete adecuada, para las platinas que sostienen el brazo y el brazo con pivote de la grúa POL-A-CRANE del taller de maquinaria, ver Fig.1 y Fig. 2, de manera que responda en cuanto a diseño en general a las condiciones de servicio y condiciones criticas a las cuales puede estar sometida la maquina.

Fig. 1. Esquema general de la grúa modelado tridimensionalmente.

Fig. 2. Esquema general del brazo. Juntas 1 y 2 en estudio

3. Suposiciones

• La capacidad máxima de la grúa es de 4000 Lb = 17.8 KN

• El cable de la polea es inextensible y se desprecia las fuerzas de fricción, por lo tanto, la tensión en las poleas es W/2.

• En ambas soldaduras se supone que ambas platinas trabajan igual, aunque en realidad una de las dos puede estar mas esforzada que otra, en un momento critico, ambas trabajaran.

• La soldadura de la junta 2 se supone en el mismo plano, formando un rectángulo.

• El peso del brazo, Wbarra, se obtiene a partir de la densidad del acero ASTM A36 (Tabla 1) y del volumen del mismo, este volumen se extrae del paquete grafico en el cual se modela la grúa tridimensionalmente [1]:

• Las juntas son en filete, cuya altura h se determinara.

• El material base es ASTM A36.

• Todas las dimensiones mostradas, fueron tomadas en el taller con la ayuda de un flexometro y un calibrador.

• material homogéneo, elástico con un comportamiento plástico.

• La soldadura se considera ideal libre de esfuerzos residuales de origen térmico.

4. Método de calculo y variables utilizadas.

Para lograr el objetivo, se pueden aplicar tres procedimientos de cálculo. El primero basado en las ecuaciones teóricas de resistencia de materiales, el segundo en los procedimientos LRFD del Instituto Americano de Construcciones en Acero y el tercero aplicando el método de Elementos Finitos.

El método empleado, es el tratado en la referencia [3], que consiste básicamente en resistencia de materiales con algunas suposiciones como por ejemplo la geometría de la soldadura

Las unidades en el presente trabajo son las del sistema internacional SI a menos que se especifique lo contrario.

LONGITUD: m

TIEMPO: seg

ESFUERZO: Pa

ANGULOS: en grados

Materiales:

Material Base

El material que se emplea para la construcción de la estructura de la grúa es un acero estructural, el cual presenta propiedades optimas para las condiciones de servicio a las que esta sometida la grúa, es un material bastante resistente, no es frágil, presenta buena ductilidad a la vez que su resistencia es aceptable.

Por estas razones y por ser un material de fácil adquisición y costos relativamente bajos en el mercado se fabrica en acero estructural ASTM A36, el cual presenta la composición química y propiedades mecánicas registradas en la Tabla 1[2]:

COMPONENT C Cu Fe Mn P S

Wt. % 0.26 0.2 99 0.75 Max 0.04 Max 0.05

PHYSICAL PROPERTIES Metric English Comments

Density 0.284 lb/in³

MECHANICAL PROPERTIES

Tensile Strength, Ultimate 400 - 550 MPa 58000 - 79800 psi

Tensile Strength, Yield 250 MPa

36300 psi

Elongation @ break 20 % 20 % in 200 mm

Elongation @ break 23 % 23 % In 50 mm.

Modulus of Elasticity 200 GPa

29000 ksi

Compressive Yield Strength 152 MPa

22000 psi Allowable compressive strength

Bulk Modulus 140 GPa

20300 ksi Typical for steel

Poisson's Ratio 0.26 0.26

Shear Modulus 79.3 GPa

11500 ksi

Tabla 1. Composición química y propiedades mecánicas del acero estructural A36 [1].

Material de aporte.

El material de aporte, es el material del cual esta echo el electrodo de soldadura, de acuerdo a este material, se evalúan parámetros de resistencia en la unión.

Las platinas para la grúa son soldadas con un electrodo E60XX, ya que estos electrodos son de fácil consecución en el medio, su costo es bajo, su resistencia ultima y limite de fluencia,

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