Metodologia Para El Diseño De Ejes

2.1 METODOLOGÍA PARA EL DISEÑO DE EJES

El diseño de ejes consiste básicamente en la determinación del diámetro adecuado del eje para asegurar la rigidez y resistencia satisfactoria cuando el eje transmite potencia en diferentes condiciones de carga y operación.

Los ejes normalmente tienen sección transversal circular: macizos – huecos Para el diseño de ejes, cuando están hechos de aceros dúctiles, se analizan por la teoría del esfuerzo cortante máximo.

Los materiales frágiles deben diseñarse por la teoría del esfuerzo normal máximo.

El código ASME define una tensión de corte de proyectos o permisible que es la más pequeña de los valores siguientes:

t d = 3.30Syt (Ec4.5) Ó t d = 0.18 Sut (Ec 4.6)

Si hay concentración de tensiones debido a un acuerdo o un chavetero, la norma dice que hay que disminuir en un 25% la tensión de corte permisible.

La tensión de corte en un eje sometido a flexión y torsión viene dado por:

τ_(max )=√((σx/2)^2 )+〖τ_(xy )〗^2 (ec.4.7)

EL ESFUERZO DE TORSIÓN:

τ_xy= tr/j=16t/(πd^3 ) Para ejes macizos (ec.4.8)

τ_xy= 16tde/(π〖(de〗^4-〖di〗^4)) Para ejes huecos (ec.4.9)

EL ESFUERZO DE FLEXIÓN:

σ_x= tr/j=16t/(πd^3 )

Un procedimiento general para el cálculo y diseño de ejes se puede condensar en las siguientes etapas:

1 Desarrollar un diagrama de cuerpo libre, reemplazando los diversos dispositivos por sus correspondientes acciones o solicitaciones, de manera de obtener un sistema estático equivalente.

2. Evaluar los momentos flectores, torsores, esfuerzos de corte y esfuerzos axiales en el tramo completo del eje.

3. Seleccionar las secciones más conflictivas y de ellas los puntos más conflictivos. Esta tarea está asociada a la determinación de factores de concentración de tensiones debidos a entallas geométricas y otros factores debidos.

4. Evaluar los estados tensionales en los puntos conflictivos.

5. Seleccionar el criterio o teoría de falla estática o dinámica en función del tipo de material (frágil o dúctil) y tipo de rotura estimada (fatiga, etc.)

6. Evaluar la seguridad de los puntos conflictivos.

7. Efectuar un replanteo en términos de diámetro y configuraciones geométricas o material en tanto que los resultados obtenidos no satisfagan las condiciones de diseño. La mayor parte de las flechas de máquinas se fabrican a partir de un acero al bajo o medio carbono, ya sea rolado en frío o en caliente, aunque también cuando se requiera de su superior resistencia, se aplican aceros de aleación.

2.2 Diseño bajo cargas estáticas.

Una carga estática es una acción estacionaria de una fuerza o un momento que actúan sobre cierto objeto. Para que una fuerza o momento sean estacionarios o estáticos deben poseer magnitud, dirección y punto (o puntos) de aplicación que no varíen con el tiempo.

_ Distorsión o deformación plástica: la pieza adquiere una deformación plástica tal que le impide su misión. El % de deformación admisible depende de cada aplicación. El límite elástico nominal de los materiales suele definirse para un 0,2% de deformación plástica.

_ Rotura: el fallo por rotura puede ser de dos tipos

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