Chavetas -Resistencia de materiales

Mecánica

RESUMEN PRESENTACIÓN CHAVETAS

INTEGRANTES: Darío Rivera, Pablo Campos, Richard Gallegos, José Anativia. CARRERA: Ingeniería En Maquinaria, Vehículos Automotrices y Sistemas Electrónicos ASIGNATURA: Resistencia De Materiales y Elementos De Máquinas. SECCIÓN: 131 PROFESOR: José Riffo Paz. FECHA: 11-07-2017

ÍNDICE

CONTENIDO

Pre-Chavetas:

4

 

Ejes Nervados:

4

 

Ejes nervados con flancos rectos

4  

Ejes nervados con flancos en evolvente

5  

Ejes nervados con dientes entallados

5  

2

INTRODUCCIÓN

Enesteinformederesumendelapresentacióndeestríassedescribirán Enesteinformederesumendelapresentacióndeest ríassedescribiránlostiposdechavetas,en estecasocomoalserlasegundapartedelaprese estecasocomoalserlas egundapartedelapresentacióncorresponderes ntacióncorresponderesumireltemadelas umireltemadelas máschicasysoncalculadas. nervaduras,lasnervadurassonchavetasperomás Lacantidaddenervadurasdependenneta Lacantidaddenervadurasdependennetamentedesuuso,ejemplo,siesu mentedesuuso,ejemplo,siesunanervaduraque nanervaduraque

másaltas,lamayoralturaesdebido transmitemuchotorqueybajasrevolucionessonnervadurasmásaltas,lamayoralturaes quealtransmitirleunaltotorquepormediodelejelascara quealtransmitirleunaltotorquepormediodelejelascarasdelasnervadura sdelasnervadurassonlasqueabsorben ssonlasqueabsorben esafuerza.

Lacantidaddeestríasquetieneunejes ecalculasabiendoaquerpmgiraráeseeje.Eltor queque setransmitetambié setransmitetambiénsedebesaberlaspropied nsedebesaberlaspropiedade adesdelaceroaocuparparadiseñ sdelaceroaocuparparadiseñarelejeya arelejeyaque que tenemosquesaberelíndicederupturaodedeformacióndelmaterialyaqueesomodificaeldiámetro deleje,nosotros comoalumnosdeingenieríaenmaquinariayvehículosautomotrices creemosque paraasegurarnuestrotrabajoalmomentoderealiz paraasegurarnuestrotrabajoalmomentoderealizarlodeberíamoscalcula arlodeberíamoscalcularundiámetromínimo rundiámetromínimoque sealamitaddeldiseñodenuestroejeyaqueasí aseguramoslacalidaddenuestrotrabajoyledamos unatoleranciadealrededordeuncincuentaporcientomásdeseguridad. Otrotemaimportanteatratarenestedocumentoeslastablasconeldiseñodelejesegúnsudiámetro, fórmul ulas as que que apar aparec ecen en en la son son tabl tablas as norma normaliz lizad adas as por por la norm norma a “Din” para para demo demost stra rar r las las fórm presentaciónocupandounejerciciopropuestodeunejeconunapoleaquepuedeserutilizadoenel ámbitoautomotriz,comolapoleaquegiraelcigüeñal,bombahidráulica,bombadeaguaydelárbol delevas. Nosotrostomamoselejercicioyocupandoelmismoacerocalculamoseldiámetromínimo quedebería

tenerelejedelahomocinéticaparaqueentreenlamasaconlamismacantidaddeestrías.Fueuna experienciamuyimportanteyrelevanteparanuestraformacióndeingenierosyaquehasidoalnivel deingenieríarelev deingenieríarelevante antey yater aterrizan rizandoennuestraár doennuestraáreade eadeautom automotriz otrizy ytamb tambiénsepuedeaplic iénsepuedeaplicarala arala maquinariaqueesdiseñar. InvestigamosSobreunsoftware InvestigamosSobreunsoftwaredenominadoAutodesk denominadoAutodeskInventor.Estepr Inventor.Esteprogramas ogramasimplificabasta implificabastantelo ntelo mencionadoanteriormente,yaqueesunsoftwaredeayudaaldiseñodecomponentesmecánicosal

materrial ial la canti antida dad d de revol evoluc ucio ione ness que que girar iraraa y el tor torque que que que reci recibi birrá calc calcul ulaa ubicar el mate automaticamente

el

diámetro

y

de estrías. Estesoftwarelograrealizarlaspiezasenformadedosdimensionescomoen dibujotécnicoytambién entresdimensionesparacrearlodeformamásrealcomoseacoplaríatodoelconjunto.

3

la

cantidad

PROCESODEANÁLISISDELDOCUMENTO 

PRE -C HAVETAS:

Laschavetashoyendíarepresentanunagranimportanciaenelámbitoautomotrizsiendoestoslosprincipales

lapotenciaentreloselementosunid entosunidostalescomo ostalescomoejesdelevaycigüeñal. ejesdelevaycigüeñal. elementosqueayudanatransmitir lapotenciaentreloselem Estoimplicaqueocurran2posiblesfallasenesteelementotalescomo: fallasporcizallamiento yfallaspor y fallaspor aplastamiento.. aplastamiento 

EJESNERVADOS :

Losejesacanaladosoejesnervadosseutilizancuandolapotenciaquesetransmiteesimportante.Los ejesacanaladossonelresultadoderealizareunasranurassobreuneje,dandolugaralosnerviosque

cumplenlamismafunciónquelaschavetas. 

EJESNERVADOSCONFLANCOSRECTOS Sonaptosparatransmitirgrandespares,peronosonaptosparagrandesvelocidadesde ,DIN5462((serie rotación.SusdimensionesvienendefinidassegúnlasnormasDIN5461 ,DIN5462 ligera), DIN5463 DIN5463((seriemedia)y DIN5464 (seriepesada). 

Seriesligeras: DIN5462  DIN5462 



Seriesmedias: DIN5463  DIN5463 



Seriesposada’s DIN5464  DIN5464 

4



Ejesnervadosconflancosenevolvente Permitengrandesvelocidadesderotaciónymuybuencentrodemasa.Susdimensionesvienen determinadasporlanorma DIN5482 DIN5482.. DIN5482  DIN5482 



Ejesnervadoscondientesentallados Seobtieneconellosunpeorcentrodemasaquelosdostiposanteriores,peropermiteajustarun

elementosegúndistintasposiciones.Susdimensio elementosegúndistintasposiciones.Susdimensionesvienendefinidassegúnlano nesvienendefinidassegúnlanorma rma DIN 5481.. 5481 DIN5481  DIN5481 

5

Acontinuaciónveremostablasparanormalizarestos“estriados”delosejesyaqueestosejesno dependendeunachaveta.Lasestríassimulanlaschavetasporqueconsolounaseromperíapor unesfuerzodecizalla,yaqueel ángulodetorsióndeunachavetaleafectaporqueeláreaque recibelafuerzaesmenormientrasqueconlosestriadossecalculalaprofundidadlaformadel cuboyenloscasosmás delavidarealyaqueenlasimágenescuestaverloenlosperfilesdelas

estrías tienenunpequeñoánguloqueayudamásarecibirlatorsión.

Enpalabras más simplesyparacerrarlaidealosejesestriadosseocupanenelámbitoautomotriz

enlashomocinéticas,enlosca enlashomocinéticas,enloscardanesalae rdanesalaentradadeldiferenc ntradadeldiferencialysalidade ialysalidadelacaja,semiejes,e lacaja,semiejes,en n losejesdelacajadetransmisiónyaseamecánicaoautomática.



 

6

7

Fórmulasprincipales:

T:torsiónN-m Ka:factordeaplicación Sv:factordeseguridad Ta:Su*0.8*0.5esfuerzodecortepermisible

Kf:factordevidaútil.

Esta fórmula permitecalculareldiámetromínimodelejesinquesefatigueenpalabras mássimplesquese rompa,paraestoenla rompa,paraestoenla formula tenemosquesabervarias tenemosquesabervariasvariabl variablescomoa escomoa cuantafuerzaestarásometidola

piezaesdecireltorque,elKafactordeaplicación,eldeseguridadqueandaentre3y5generalmente,elesfuerzo decortepermisibleyporultimocuantopretendodedarledevidaútilalapieza.

Ds:(D+d)/2diámetromedio Pdim:presiónadmitidaenlasuperficiedeejeonervadura Hst:h-2Salturadeconexión,seschaflan H:(D-d)/2alturadenervadura

Km:factordedistribucióndecarga(0.6a0.8) Presiónmínimaadmitida:

Lf:1.7*d3mmlongitudactiva d3seobtieneporlastablas

8

Unvolanteestaacopladoa Unvolanteestaacopladoaunejedeseis unejedeseisestríasrectangularestalcomosemues rectangularestalcomosemuestraenlafig traenlafigura,determinarlas ura,determinarlas

dimensionesquetendráelejeestriadodeseisnervadurasqueseemplearanparatransmitirunparmáximode 500N-m sieselsistemarotaraa1200RpmelmaterialesunacerobohlerV155.

Datos: T:500N-m Ka:1 Sv:5 Kf:1 Ta:850*0.8*0.5:340N/mm Primeroquenadacalculareldiámetromínimoreemplazandoenlafórmula:

Dmin:33.33mm

9

Toyota Yaris 1.500centímetros cúbicos :73Kw/Rpmal6000rpm 125N-m. 1,7mm. 55,75mm 26. 27,10mm.

Utilizandoelacerodelejeanteriorcalculamoseldiámetromínimo quedeberíamostenerpara fabricarnuestra homocinéticaluegoaltenereldiámetrovemoslasespecificacionesportablasegúnlanorma

10



11

AutodeskInventoreselprogramaparadiseñomecánicoavanzadoen3D,conmodeladoparamétrico,directoy

libre,tieneunacapacidadbasepararealizardiseñodepiezas,susdibujosyensamblesdepartes.Enunaversión profesional,Invent profes ional,Inventorofrecesimula orofrecesimulaciónporelemento ciónporelementoss finitos finitos,sistemas ,sistemasde demovimie movimientos, ntos,chapametálica,ruteo chapametálica,ruteo decables,plástico,moldesyadministracióndedatos. ConunprogramacomoAutodeskInventor,los Conunprograma comoAutodeskInventor,losdiseñadores,ingenierosyemprendedores diseñadores,ingenierosyemprendedorespuedenconceptualizar puedenconceptualizar ideas,crearmodelos3Dydocumentarlosparalavidareal,tambiénesposiblesometereldiseñoaunavalidación

virtualvariandosusparámetros,analizandosuresistencia,d suresistencia,desdelaoptimización esdelaoptimizaciónsuforma suformahastalapreparación demoldes.Esteescenariose demoldes.E steescenariosepuedecontemplar puedecontemplarparaunapiez paraunapiezaopara aoparaunamaqu unamaquinaconformadap inaconformadaporensambles orensambles

depiezas.Inventortieneunenlaceconlaaplicaciónenlanube “Fusion360” queleelosdatosdelageometría sólidayextiendelainformacióndeldiseñoamáspersonasenlanube. Laaplicaciónpuedecreargeom-e tríascomosuperficiesysolidos Basadosensukernel propietario AutodeskShapeManager(ASM) DesarrolladoentreAutodesk,ACIS

ySpatial,sutecnologíaha Evolucionadoparaqueconnumero Bajodepasosenoperacionesde

puedancreargeom ncreargeometríascom etríascomplejas plejas,loquetehacemáseficien ,loquetehacemáseficienteeneldíaadía.ConAutod teeneldíaadía.ConAutodesk esk Modelado,se pueda ergonómicayhacerleajustes,crearmallastrianguladas, Inventoresposiblemodelarsuperficiesdeformalibre,ergonómica repararlasyconectarlasconsuperficiesodividirlas. Unavezcreadalapiezapuedediseñarseensamblesque conformenunsistemaconectado conformenun sistemaconectadointeligente,una inteligente,unamaquina maquinaporejemplo, porejemplo,dondecadacomponen dondecadacomponenteesid teesidentificado entificado e

interrelacionado

con

los

demás.

También

es

posible

documentar

estos

diseños

y

colabor borar arcon con otr otras asáre áreas asrev revisan isando doy y com coment entand ando o en enlíne línea a los pro proyec yectos tos de dedis diseño eño.. almacenarlos(Vault), cola

12

.



13

Uniónporajusteapresión: Una uniónporajust uniónporajustea ea presión presión oporaprieteesaquel oporaprieteesaquellaqueserealiz laqueserealizacuand acuandoel oel eje esmás grande grande que el .Estauniónimpideelmovimientoentr ientoentreambasp eambaspiezas.Podemosdiferenciardos agujerodondevaairubicado .Estauniónimpideelmovim elementos:elejeeslapiezainterioryelagujeroeslapiezaexterior.

Dependiendodeladiferenciaentrelasdosmedidas,elaprieteserámásfuerteomásdébil.Enelprimercaso, paraintroducirunapiezadentrodelaotra,sera necesariocalentarlapiezadondeestésituado elagujeropara quesedilateyseguidamente,poderintroducirelejeconfacilidad.Cuandoambaspiezasalcanzanlatemperatura

ambiente,launiónestarárealizada.Conestemétodoseintroduce,porejemplo,elbulónenlabielayesto,asu vez,enelconjuntobiela- pistóndeun motordeautomóvilenequeelbulónvafijoalabiela.Paraajustescon

pocadiferenciaseintroduceunapiezaenlaotrapormediodepresión,yaseaaplicandounmétodomanualo ayudándosedeprensashidráulicas.

ConceptodeajusteLamayorpartedelosproductosfabricadosporlaindustriaestáncompuestospordiversas

piezasacopladasunasaotras.Paraqueelfuncionamientoseacorrectoseránecesarioqueunaspiezasestén fijasyotraspuedangirarlibremente.

14

Dependiendodelasmedidasdecadaunasetendrá

•Cuandod<Dexisteloquese •Cuandod<Dexisteloquesedenomin denominajuego.Ju ajuego.Juego=D ego=D-d.Aestetipodeajusteseledenominaajuste libreomóvil. •Cuandod>Dhabráloquesedenominaaprieto.Aprieto=d–D.Aestetipodeajusteseledenominaajuste forzadoofijo.

LafiguramostradaesunajustemontadoaprensaentreuncasquillodecalidadH7yunejedecalidadu6 ambossondeacero.Sesabequelaspresionesdecontactoqueseoriginanenloscasos máximoymínimo aprietesonde245N/mm2y84N/mm2,siendoelcoeficientederozamientof=0,15. aprietesonde245N/mm2y84N/mm2,siendoelcoeficientederozamiento f=0,15. Calcular: a) Lafuerzatotaldecontacto. b) Lafuerzaderozamientooriginada. c) Parnecesarioparahacergirarelcasquillo.



15

Fmax=Pmax*A Fmin=Pmin*A

 ʄ *Fmin Fr= ʄ  *Fmin Mt=Fr*R 1) Paraempezartenemosquecalcularlafuerzatotaldelcontacto

Conesteresultadopodemosverqueelvalorquemenosnosfavoreceeselmayor.

3) Paracontinuartenemosquecalcularlafuerzaderozamientooriginada.

 ʄ *Fmin Fr= ʄ  *Fmin Fr=0,15*73500 Fr=11025N

4) ParacontinuartrabajaremosconelvalormenordeF,consi ParacontinuartrabajaremosconelvalormenordeF,considerandoelcasodemayorag derandoelcasodemayoragujeroconel ujeroconel menoreje,alosefectosdeseguridadcontraelgiro.

5) FinalmentecalculamoselParnecesarioparahacergiar Mt=Fr*R 25∗10 e−3

Mt=11025*

2

Mt=137,81N-m 16

Enlosvehículospodemosencontrarelpasadordepistóndenominadotambién bulón.Esteelementoqueasegura launiónentrela bielayelpistónyposeelamisióndetransmitirlafuerzadeéstealabiela.Porellodebetener granResistenciamecánicaysefabricadeacero caysefabricadeaceroduro.SuelecolocarsehacialamitaddealturaDelcuerpodel duro.SuelecolocarsehacialamitaddealturaDelcuerpodel pistón. Encualquiercasoelmontajedeberealizarsecuidadosamente,congranprecisiónenelajuste.Paramontarun

ejeflotanteconvieneelevarlatemperaturadelpistónsumergiéndoloenaguaoenaceitecalientes,afinde permit permitirun irun aument aumento o dediámetro dediámetro por dilatac dilatación ión del metal.Los metal.Los ejes ejesde de pistón pistón mal montad montadoso oso con holgur holgura a excesiva(tantodelejeenelpistóncomodelejeenelpiedebiela)producen excesiva(tantodelejeenelpistóncomodelejeen elpiedebiela)producenungolpeteometálicoseco,cuando ungolpeteometálicoseco,cuando enralentíseavanzaunpocoelencendido.

17

Paraconcluirnuestroinformerecalcamosyagradecemoslosinmensosavancestecnológicos actuales paraayudararealizarlaslaboresdeingenierosalmomentodecalcular, diseñaryfabricarnervaduras auneje,sinmenospreciarl oslibrosdondeelprocesoesmá slargoytediosoperoesunafuentede

respaldosindudaalgunatambiéncertera. Alrealizarnuestraexperiencianosotrosmedimoseldiámetrodelamasadondevalahomocinéticay nosotroscalculamosat ravés deesoeldiámetrodelapuntadelejefueunaexperienciarelevantepara noso nosotr tros os aunq aunque ue ocup ocupam amos os las las espe especi cifi fica caci cion one es del del acer acero o de un ejer ejerci cici cio o prop propue uest sto o hech hecho o

anteriormenteperosihubiésemosocupadootroacerotenemosquecalcularotrosfactoresqueactúan torsióndeleje. enelacerocomoporejemploelmomentodetorsió ginan n por por form formac ació ión n en cali calien ente te no teníam teníamos os Por último, el tem tema de las las tens tensio ione nes s que se ori origina conocimientoquesepodíacalcular.Generalmentelaspersona .Generalmentelaspersonasenuntallers senuntallersimplementeloc implementelocalientan alientan yposicionaneneleje,peroeltemadelcálculoesimportante,yaquetenemosquesaberciertos factorescomolapresiónmáximaqueseaplicaráenelejeyencuantasuperficiedelejeseapoyará,

esdecir,eneláreadecontactodeestauniónencaliente. Comoexperiencia,enesteinformeencontramos queeldiseñodeejesysobretodoeltemadelas chavetasescomplicado,peroconlaayudadelosejerciciospropuestossehace más fácilentender

cómo aplica fácil diseñar, diseñar, complement complementándo ándose se con el aplicar r las formu formulas las. . Con esa forma forma se hace hace más fácil softwaresimplificanuestralaborcomoestudia softwaresimplificanuestralaborcomoestudiantesyfuturosingenier ntesyfuturosingenieros. os.

18