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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE
CIUDAD JUÁREZ
CARRERA:
Ingeniería en procesos y operaciones industriales
MATERIA:
Resultado de aprendizaje
REPORTE TECNICO FINAL
ALUMNOS:
Edgar Jair Gonzalez Avila
GRUPO:
IPIW
MAESTRA:
Verónica Rodríguez Galván
FECHA: 08 de marzo del 2022
¿Qué es un eje?
El término eje, que viene del latín (axis o axe) posee múltiples usos, definiciones y aplicaciones. En sus orígenes representaba la barra que unía las ruedas de las carretas y, más adelante, la línea imaginaria que cruza el planeta Tierra de polo a polo.
En el campo de la mecánica, por ejemplo, un eje está considerado como una pieza constructiva que resulta útil a la hora de dirigir el desplazamiento de rotación de un elemento o de un grupo de piezas, como puede ocurrir al trabajar sobre una rueda o un engranaje.
Los ejes de un vehículo, en cambio, representan líneas imaginarias de dirección transversal frente a las cuales giran las ruedas cuando el coche avanza de forma recta. En los vehículos que tienen ruedas a ambos lados, el eje es la recta transversal que permite unir los centros de dos de ellas.
- Generalmente los árboles se construyen escalonados para el mejor posicionamiento de las piezas.
- Con el fin de reducir problemas de alineamiento, los ejes se soportan sólo en dos apoyos.
- Ubicar las piezas cerca de los apoyos para reducir momentos flectores.
- Proponer la forma general para la geometría del eje a la hora del montaje de loselementos elegidos.
- Determinar los esfuerzos sobre los distintos elementos que van montados sobre eleje. Los elementos de transmisión de potencia como las ruedas dentadas, poleas y estrellas transmiten a los árboles fuerzas radiales, axiales y tangenciales. Debido a estostipos de carga, en el árbol se producen generalmente distintos tipos esfuerzos:
- Por flexión
- Torsión
- Carga axial
- Cortante
- Calcular las reacciones sobre los soportes.
- Calcular las solicitaciones en cualquier sección. Siendo solicitaciones las reacciones internas que se producen en una sección de un sólido como consecuencia de las fuerzas externas aplicadas sobre el mismo.
- Seleccionar el material del eje y de su acabado. El más utilizado es el acero y se recomienda seleccionar un acero de bajo o medio carbono, de bajo costo. Si las condiciones de resistencia son más exigentes que las de rigidez, podría optarse por aceros de mayor resistencia.
- Seleccionar el coeficiente de seguridad adecuado, en función de la manera en que se aplica la carga.
- Localizar y analizar los puntos críticos en función de la geometría y de las solicitaciones calculadas.
- Verificar su resistencia:– Estática – A la fatiga – A las cargas dinámicas
- Verificar la rigidez del árbol: – Deflexión por flexión y pendiente de la elástica – Deformación por torsión. Los árboles deben tener suficiente rigidez, con el objetivo de evitar que las deformaciones excesivas perjudiquen el buen funcionamiento de las piezas que van montadas sobre éstos. Por otro lado, los cojinetes (de contacto rodante o deslizante) se pueden ver afectados si las pendientes del árbol en los sitios de los
cojinetes son muy grandes. Como los aceros tienen esencialmente igual módulo de elasticidad, la rigidez de los árboles debe controlarse mediante decisiones geométricas.
- Comprobar la deformación.
- Comprobar la velocidad crítica.
- Determinar las dimensiones definitivas que se ajusten a las dimensiones comerciales de los elementos montados sobre el eje. Además de estas fases, algunas recomendaciones que hay que tener en cuenta durante el diseño de ejes son:
- Se intentarán evitar las concentraciones de tensiones mediante radios de acuerdo generosos en los cambios de sección.
- Los ejes tienen que ser tan cortos como sea posible para evitar solicitaciones de flexión elevadas. Con la misma finalidad, los cojinetes y rodamientos de soporte se colocarán lo más cerca posible de las cargas elevadas.
- Con el fin de evitar problemas de vibraciones, los árboles de giro rápido exigen un buen equilibrado dinámico, buena fijación de los soportes y una rígida configuración.
- Los árboles huecos permiten mejorar el comportamiento frente a vibraciones, aunque son más caros de fabricar y de mayor diámetro.
- La rigidez suele ser el factor más crítico en el diseño de los árboles y para evitarla se utilizarán aceros. El contemplar cada punto anterior en el diseño del eje permitirá que se optimice el proceso previniendo que se den deformaciones, fallas o algún otro problema otro problema.
Procedimiento para diseñar un eje con entrada funcional
Diseño de un eje
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión depotencia Eje. En la ficha Diseño:
- En el cuadro Posición, especifique la posición del eje en el ensamblaje, si es necesario. La definición de la posición no es necesaria para diseñar un eje con el Generador de ejes.
- En el área del cuadro Secciones, use la lista desplegable para diseñar una forma del eje. Según haya sido su selección, se mostrarán los comandos dentro de la barra de herramientas. a. Seleccione Secciones para insertar operaciones y secciones de eje.
División de cilindro de eje seleccionado
Al diseñar un eje con cilindro, puede dividir el cilindro seleccionado en dos piezas. La longitud del cilindro se conserva. En la ventana gráfica o el área de vista preliminar en 2D de la ficha Diseño, seleccione el cilindro y pulse Dividir sección seleccionada en la barra de herramientas.
Especificación de soportes
Si es necesario, arrastre los soportes por toda la longitud del eje. Solo un soporte lleva la carga axial y su representación diagramática es distinta de las demás.
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión de potencia Eje.
- En la ficha Diseño, diseñe una forma de eje. Cambie a la ficha Cálculo:
- En el área Cargas y soportes, seleccione Soportes en la lista desplegable. Los comandos Añadir soporte fijo y Añadir soporte libre aparecen en la barra de herramientas.
- Añada un soporte libre o fijo.
- Utilice la lista desplegable Tipo del cuadro de diálogo para seleccionar el rodamiento en el ensamblaje. Los datos de rodamiento se introducen en los campos de edición. La plasticidad se calcula automáticamente según los parámetros.
- Dependiendo del tipo de soporte seleccionado, se activan los campos de edición para poder editar los valores.
Nota: Se activa una lista desplegable si se anula la selección de la casilla de verificación Personalizado que se encuentra en la esquina inferior izquierda del cuadro de diálogo de la ficha Diseño.
Especificación de cargas
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión depotencia Eje.
- En la ficha Diseño, diseñe una forma de eje. Seleccione la ficha Cálculo:
- En el área Cargas y soportes, seleccione Cargas en la lista desplegable. Los comandos disponibles se muestran en la barra de herramientas.
- Pulse o para añadir carga común o continua.
Especificación de fuerzas
Las fuerzas se especifican en todas las direcciones. Fx (axial), Fy (plano XY) y Fz (plano XZ). La fuerza positiva actúa en la dirección opuesta al eje de coordenadas positivas.
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión de potencia Eje.
- En la ficha Diseño, diseñe una forma de eje. Cambie a la ficha Cálculo:
- En el área Cargas y soportes, seleccione Cargas en la lista desplegable. Los comandos disponibles se muestran en la barra de herramientas.
- Pulse o para añadir fuerza radial o axial.
Especificación de momentos
Especifique momentos en todas las direcciones. Mx (par de torsión), My (plegado; plano XZ) y Mz (plegado; plano XY). El momento positivo actúa en sentido no horario.
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión de potencia Eje.
- En la ficha Diseño, diseñe una forma de eje.
- Cambie a la ficha Cálculo: o En el área Cargas y soportes, seleccione Cargas en la lista desplegable. Los comandos disponibles se muestran en la barra de herramientas. o Pulse para añadir momento de plegado.
Especificación del par de torsión
El par de torsión se especifica por medio de dos fuerzas opuestas entre sí. Una fuerza representa el par de torsión real y la otra fuerza debe ser negativa (por ejemplo, 150 Nm y -150 Nm). La suma de todos los pares de torsión (Máx) debe ser igual a 0.
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión de potencia Eje.
- En la ficha Diseño, diseñe una forma de eje.
- Cambie a la ficha Cálculo:
- En el área Cargas y soportes, seleccione Cargas en la lista desplegable. Los comandos disponibles se muestran en la barra de herramientas.
- Pulse para añadir el par.
Definición de opciones de eje
En el Generador de ejes, puede definir opciones de visibilidad de operaciones y secciones internas en la vista preliminar gráfica en 3D y la vista preliminar en 2D.
La disponibilidad de opciones depende de la ficha utilizada para abrir el cuadro de diálogo Opciones. Las opciones varían en las fichas Diseño y Cálculo. Las selecciones efectuadas en la ficha Diseño se aplican a esa ficha en particular.
- En la cinta de opciones, haga clic en la ficha Diseño panel Transmisión de potencia Eje.
- En la ficha Diseño o Cálculo, seleccione Opciones.
- En el cuadro de diálogo Opciones puede realizar lo siguiente: o En el área del cuadro Vista preliminar en 3D, defina las opciones de visibilidad en 3D de operaciones y muestre el sistema de coordenadas de eje. o En el área del cuadro Vista preliminar en 2D, defina las opciones de vista preliminar en 2D en la ficha Diseño.
- Pulse Aceptar.
