MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MÁQUINAS Trabajo práctico: Árboles y Ejes.

Ejercicio Nº1: Dimensionar el eje que se muestra en las siguientes figuras. El mismo debe maquinarse en acero AISI 1144. El eje es parte del impulsor para un sistema de ventilación que abastece de aire a un horno. El engranaje A recibe 200 hp del engrane P. El engrane C transmite la potencia al engrane Q. El eje gira a 600rpm y se apoya en los rodamientos B y D. Los cojinetes B y D están recostados sobre chaflánes con bordes cortantes y los engranajes A y C se recuestan sobre chaflánes de bordes redondeados. Considerar el corte puro solo en los estremos del eje.

Datos: Material: (Buena ductilidad) Sy=83.000 psi Su=118.000 psi S’n=27.200 psi Factor de diseño N=3 A: Engranaje cilíndrico o recto (20”); dientes a 20º C: Engranaje cilíndrico o recto (10”); dientes a 20º

AC

B D

10” 15” 10”

A

PQ

C

WtA

WrA

WtC

WrC

Giro

Ejercicio Nº2: El eje que se muestra a continuación recibe 110 hp de una turbina hidráulica por medio de una rueda dentada de cadena en el punto C. El par de engranajes en E transmite 80 hp a un generador eléctrico. La polea acanalada para banda en forma de V transmite 30 hp a una maquina elevadora que transporta granos hasta un sitio elevado. El eje gira a 1700 rpm. La rueda dentada, la polea acanalada y el engrane se colocan en posición axial mediante anillos de retención. A la polea acanalada y el engrane se le colocan chaveteros de corredera deslizable y hay un chavetero de perfil en la rueda dentada. Para el eje se utiliza acero AISI 1040 extruido en frío. Calcular los diámetros mínimos aceptables de D1 a D7 como se definen en la figura.

Datos: Material: Sy=71.000 psi Su=80.000 psi S’n=20.650 psi (resistencia a la durabilidad corregida) Factor de diseño N=3 A: Polea acanalada para banda en V (6”) C: Rueda dentada de cadena (10”) E: Engranaje cilíndrico o recto (12”); dientes a 20º

A C

B D

6” 6” 6”

E

6”

D2 D1

D5

D6 D7

D3

D4

F1

F2

60º

A C

40º

E

Q

Ejercicio Nº3: Un engranaje de tornillo sinfín se monta como se ilustra en la figura. El engrane transmite una potencia de 6.68 hp al eje a una velocidad de 101 rpm. Observar que hay un sistema de tres fuerzas ortogonales que actúan sobre el engranaje. La potencia es transmitida mediante una rueda dentada de cadena en B para impulsar un transportador que recoge fragmentos de metal fundido de un sistema de maquinado. Diseñar el eje.

Datos: WxG = 270 lb. (Axial) WrG = 962 lb. (Radial) WtG = 353 lb. (Tangencial) Fc = 1242 lb. (Tensión de la cadena. Entrando perpendicular al plano de la hoja en la parte inferior de la rueda dentada) Material: (AISI 1340) Sy=144.000 psi Su=132.000 psi S’n=43.350 psi Factor de diseño N=4 B: Rueda dentada de cadena (6.71”) D: Engranaje del tornillo sin fin (8.667”)

A C

B

D

5” 10” 5”

WrG

WxG

WrG

D1 D2

D3

D4 D5

Fc (Tensión en la cadena)

WtG