caso de diseño con empaque confinado

CASO DE DISEÑO CON EMPAQUE CONFINADO. CONFINADO. La sección mostrada en la figura, corresponde a la de un cilindro que soporta una onda de presión repetida. Deben utilizarse N pernos para resistir una fuerza de separación que varia de 0 a 36 Kip. Utilícese un FS min = 3.0 para determinar la precarga apropiada en el perno como el número adecuado de sujetadores para una confiabilidad del 50%.

1. Definir una configuración para la junta 2.

Evaluación de cargas: Conocidas.

3. Propiedades del material del Sujetador: Tabla 8-5 (Shigley) SP = 65 Kpsi S’e

SUt = 115 Kpsi

Syt = 100 Kpsi

2

At = 0.226 in

= 19.2 + 0.314· 0.314·S SUt = 19.2 + 0.314*115 = 55.31Kpsi

Ahora:

1

Se 

n

 k  S i

, e

i 1

,

Se 

Se k  f 



55.31 Kpsi 3.0

 18.4 Kpsi

Se trata de rosca mecanizada.

4. Constantes de rigidez de los elementos de la junta: K b  K m 

c

 AE  l



2

d   E 

  

4l



  

 Ed 

  

 5l  0.5d  2 ln    l  2.5d   K b

K b  K m

 ( 5 8 ) 2 in 2 * 30 *10 6

lb

in 2

4 *1.5in



  

*12 *10 6

lb

in 2

* 5 i in

 51.5  0.5 * 5 8  2ln    1.5  2.5 * 5 8 

 6.13 *10 6

lb

 10.86 *10 6

in

lb

in

 0.361

Como se trata de un perno la constante kb se calcula con la longitud de agarre

5. Determinación de la precarga y el numero de pernos: Por Fatiga (Condición Crítica) F i apl   At  S Ut  

c * FS *

Pt 

2

  S  N     Ut   1   S e  

F i apl  0.226in *115 *10 2

F i apl  25.99 *10  3

 N req 



2 N 

   1   18.4  

 N 

141.3 *10 3 25.99 *10 3  F i apl

F min  8.81Klb

 N máx 

in 2

0.361* 3 * 36 *10 3 lb  115

141.3 *10 3

0.6 F  p  F i apl  0.9 F  p

 N min 

3 lb

dónde F  p   A p S  p  14.69Klb

y F máx  13.22Klb

141.3 *10

3

25.99 *10 3  F min 141.3 *10 3 25.99 *10 3  F máx

 8.22  8 pernos  11.06  11 pernos

Pernos a utilizar: 9 ó 10 pernos. 2

Para 10 pernos: F i   Para 9 pernos: F i  

141.3 10

141.3 9

F i

 25.99  11.86Klb 

 25.99  10.29Klb 

Recomendación, 10 pernos con

F i

F  p F i F  p

 0.8

 0.7

= 11.86 Klb

6. Par de apriete recomendado: T i  kF i d   0.2 *10.29Klb * 5 8 in T i  1.286Klb  in  1286lb  in

7. Verificación a falla estática: FSestático 

 At S yt   F i c

Pt 

 N 

0.226in 2 *100 Klbin 2  10.29Klb   9.5 (Conservador) 36Klb 0.361* 10

8. Recomendaciones adicionales: Habría que verificar si el espaciamiento entre pernos es el adecuado, no se dispone de datos sobre las dimensiones de la línea de gramil 3d   S  6d 

9. Revisión de aflojamiento o separación: Pt 

F i  1  c   1  0.361  N  F i  2300lb OK

36 *103 lb 10

10.Verificación de Sellado No se dispone de información sobre el empaque, ni propiedades del material, se supone que se debe seleccionar con base a las características del fluido y el entorno. Asumamos que conocemos las dimensiones y Pmin de sellado requerida para el material del empaque, debería verificarse que:

Fimin>((1-C)P/N+PminAg/N)) FS ó

(Fimin/((1-C)P/N+PminAg/N)))>1.0

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