Analisis de Carga

ANALISIS DE CARGA

ANALISIS DE CARGA

El eje del cigeal de un compresor de aire de un cilindro gira a 1800 rpm. El rea del pistn es de 200 mm2 y la carrera del pistn es de 50 mm. Suponer un caso simple idealizado donde el promedio de la presin de gas que acta en el pistn durante su carrera de compresin es 1 Mpa y la presin durante la carrera de admisin es insignificante. El compresor trabaja con una eficiencia de 80%. Un volante proporciona el control adecuado de la fluctuacin de la velocidad.

a). Qu potencia de motor (KW) se requiere para impulsar el cigeal ?

b). Qu par de torsin promedio se aplica a la flecha ?

DATOS:A= 200 mm2 = 0.0002 m2

L= 50 mm = 0.05 m

p m = rpm = 1 Mpa = 1E6 (N/m2 )

N = 180 rpm ( W= 188.5 rad/s

( = 80%

ENCONTRAR:

P = ?

T = ?

P = T*W [ de la mecnica ]

P = ( p* dV [ de la termodinmica ]

V = A*L = 0.0002*0.05 = 0.00001 m3.

Pt= potencia terica

Pt= 1E6 (N/m2) *0.0003 (m3/s) = 300 (Watt)

El eje del cigeal de una pequea prensa punzonadora gira a 100 rpm. El par de torsin de la flecha flucta entre 0 y 1000 N-m, de acuerdo a la curva A de la figura. La prensa recibe impulso (a travs de un engrane reductor) por un motor a 1200 rpm. Sin considerar las prdidas de friccin, calcular la potencia que se requiere tericamente.

a). Con un volante adecuado para minimizar las fluctuaciones de velocidad

b). Sin volante

DATOS:

N = 1000 rpm

T max= 1000 N-m

W = 104.71 rad/s

a) Pm = Tm*W = 250*104.7 ( Pm = 26175 (Watt)

b) P = Tmax*W = 1000*104.7 ( P = 104700 (Watt)

Repetir el problema anterior utilizando la curva B

a). Pm = 318*104.71 ( Pm = 33297.78 (Watt)

b). P = 104710 (Watt)

Un compresor de aire del tipo de pistn con una presin de entrada de 1 atmsfera gira a 1800 rpm y suministra 0.1m3/min de aire comprimido a una presin manomtrica de 4 atmsfera. Para simplificar que la compresin es isotrmica y que la eficiencia del compresor es de 50%.

a). Qu par de torsin promedio debe suministrarse al eje del cigeal ?

b). Suponiendo un volante adecuado, Qu potencia de motor se requiere?

DATOS:N = 1800 rpm ( W = 188.5 rev/s

v2 = 0.1 m3/min = 0.00167 (m3/min)

p2= 5 atm = 500000 (N/m2)

p1= 1 atm = 100000 (N/m2)

( = 50 %

p1*v1 = p2*v2 = p*v (compresin isotrmica)

El dibujo es un diagrama de composicin de un motor de 1200 rpm, una caja de engrane y un ventilador a 600 rpm. Las cajas de engrane pesan 20 libras, con el centro de gravedad en la mitad entre los dos montajes. Todas las flechas giran en el sentido contrario al de las manecillas del reloj, vistas desde el ventilador. Sin considerar las prdidas de friccin, determinar todos las cargas que actan en la caja de engrane cuando la salida del motor es 1 HP. Indicar en un esquema la caja de engrane como un cuerpo libre en equilibrio.

R1 + R2 = 20 Lbs ( R1 = 20- R2.

(R1 - R2 ) 5 = 52.5 10.5

(20 - R2 - R2 ) = 8.4

20- 8.4 = 2 R2

R2 = 5.8 Lb

R1 = 14.2 Lb

El dibujo muestra un reductor de engranes cnicos impulsados por un motor de 1800 rpm que suministra un par de torsin de 10 N-m. La salida impulsa una carga a 600 rpm. El reductor se mantiene en su lugar mediante fuerzas verticales aplicadas a los montajes A, B, C y D. Determinar las fuerzas aplicadas al reductor en cada uno de los montajes:

a). Suponiendo eficiencia del 100 % del reductor

b). Suponiendo eficiencia del 95% del reductor.

Te = 10 N-m

Ts = (1800/60) * 10 Ib ( Ts = 30 N-m

RA = RB10 N-m = 0.1 (m)*RARA = 100 N

a). ( = 100%

Ts = 30 N-m

b). ( = 95 %

Ts = 28.5 N-m

FUERZA AERODINAMICA

Cd : 0.35 0.51

( = 1.225 Kg/m3V = 100 Km/h = 27.8 m/s

Area = 1.5*1.05 = 1.58 m2.

Un eje hueco de acero de transmisin se conecta a un eje slido hecho de aleacin de aluminio 2024-13, por medio de un perno de de dimetro como se muestra en la figura, cul es el mayor torque que se puede aplicar con el conjunto para que este no falle si rota a razn de 200 rpm, cul es la potencia mxima que se puede transmitir.

Aluminio { Sy = 270 Mpa ( 40 KPSI)}

Acero { Sy = 390 Mpa ( 57 KPSI)}

CORTANTE SOBRE EL PERNO

(max = 0.58 Sy ( 226.2 MPa (33 KPSI)

CORTANTE SOBRE EL ALUMINIO

(max = 40*0.55 = 22000 PSI

2.-

T = 20000Lb-pulg

d = 0.75.D

Su = 100.000 Lb/pulg2.

F.S = 4

Flecha rectificada

r = D/2

un esfuerzo torsor se mantiene esencialmente constante durante la rotacin de la rueda, a menos que el momento torsor vare su valor en el tiempo o durante la rotacin, pero en este ltimo caso se debe especificar claramente la forma de variacin del mismo.

Si se supone la falla por fluencia:

Sy = 1.05 Su 30000

Sy = 1.05*(100000) 30000

Sy = 75000 PSI

T.E.C.M: Ssy = 0.5*(75000) ( Ssy = 37500 PSI

T.E.D: Ssy = 0.58*(75000) ( Ssy = 43500 PSI

3.-

Fmin ( (min = 2 mm

Fmax ( (max = (2+n) = 6 mm

Mmax = 95*F

Deflexin de viga en Cantiliver

Su = 245000 PSI = 1688 MPA

Se = 0.5*(1688) = 844 ( N/mm2)

K1 = 1 (tamao)

K2 = .5 = 0.4 (Conc. Esf.)

K3 = 0.75 (Maquinado-rectificado)

K4 = 1 ( confiabilidad)

K5 = 1 (Temperatura)

Se = 0.4*0.75*844 ( Se = 253. MPa

( la pieza fallar a fatiga.

El estado de esfuerzos queda fuera an de la zona recomendada (confiable)

Determinar el dimetro para la flecha mostrada en la fig.

Determinacin de las cargas en el elemento:

F = 5000 Lbs

M = 5000*10 = 50000 Lb-pulg

T = 5000*5 = 25000 Lb pulg

Determinacin de esfuerzos crticos:Se producen en las fibras exteriores de la seccin A

Esfuerzo equivalente (T.E.C.M)

Comparacin con las propiedades del material;

Teora de la energa de la distorsin:

6.8 la fig., muestra una manivela en la que acta una fuerza de 300 lb que produce flexin y torsin del elemento. de dimetro empotrada a un soporte situado en el origen del sistema de referencia. En realidad, el apoyo puede ser una masa inercial que se desea girar, pero para los fines de anlisis de la resistencia puede considerarse que se trata de un problema de esttica. El material del eje es de acero AISI 1018, laminado en caliente. Aplicando la teora del esfuerzo cortante mximo, determinar el factor de seguridad con base en el estado de esfuerzos en el punto A.

T= 300*4 = 1200 Lb-pulg

M = 300*6 = 1800 Lb-pulg

RESISTENCIA ULTIMA = 58000 PSI (Su)

AISI 1018

RESISTENCIA A LA FLUENCIA = 32000 PSI (Sy)

T.E.C.M.:

(EL ELEMENTO TRABAJA SOBRECARGADO, NO HAY SEGURIDAD A LA CEDENCIA.

6.14.- La fig., presenta un rbol o eje de transmisin montado en cojinetes A y D con poleas en B y C.

Las fuerzas que actan en las superficies de las poleas representan las tensines de las bandas. Ele eje sera de hierro fundido ASTM grado 25. Utilizando un factor de diseo n = 2.8 Qu dimetro debe tener dicho eje de transmisin?.

PUNTO B, CRITICO

Para materiales frgiles la T:E:N:M es apropiada

INCRUSTAR Equation.2










Fa = 0.2*V2*Area

Fa: 55 75 (Kg)

V ( 96.6 (Km/h)

MARKS






















INCRUSTAR AutoCAD.Drawing.14
















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_1013171605.unknown

_1013186060.dwg

_1013191164.dwg

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_1013199444.dwg

_1013202158.dwg

_1013202408.dwg

_1013201549.dwg

_1013197929.dwg

_1013196235.dwg

_1013194393.dwg

_1013195070.dwg

_1013193583.dwg

_1013189483.dwg

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