Examen Final Dibujo Mecanico II 01-12-2006-B-2

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ENERGÍA

DIBUJO MECÁNICO II

DIBUJO MECÁNICO II EXAMEN FINAL SOLUCIONARIO

ING. VICTORIANO SÁNCHEZ V.

CALLAO PERÚ

01-DICIEMBRE-2006

Autor: Ing. Sánchez Valverde, Valverde, Victoriano.

04/07/2014

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DIBUJO MECÁNICO II

EXAMEN FINAL

2006-B

SEMESTRE ACADEMICO

Viernes, 01 de diciembre del 2006. PROBLEMA Nº 1 Se deberá soldar una plancha de acero estructural a tope de 200*15mm como se muestra en la figura adjunta, sometido a una carga de tracción axial, cuyo esfuerzo admisible es 1200 Kgf/cm² y esfuerzo de la soldadura a la cizalladura es 750 Kgf/cm². Para las consideraciones propuestas se pide determinar: 1.- La carga o fuerza máxima requerida. 2.- La carga de corte de la soldadura requerida. 3.- Los parámetros de la fuerza normal y cortante. 4.- La longitud del cordón de aportación de la soldadura. 5.- La longitud total del cordón de la soldadura.

Solución: 1.- La carga máxima requerida. Área: A = 20*1.5 cm² P = A * soladm = 20*1.5*1200 = 36 000Kgf  Sol



N P .sen 2 45º P    1200 e .L e * L 2.e .b

Kgf cm ²

Carga permisible:  Sol



36000 2* 1.5* 20

Kgf  600 cm  1200 ²

Kgf cm ²

2.- La carga de cizallamiento o corte de la soldadura requerida. Longitud del cordón: l  b  20  28.28cm2 sen 45º

sen 45º

Aportación máxima de soldadura: a ≤ 0.707*e= 0.707*1.5=1.06cm Psol = A*soladm = 1.06*28.28*750=22 483Kgf Verificación:  Sol



T P . cos 45sen .45 22483    530  750 2* 1.06* 20 a . l a * l

Kgf cm ²

3.- Los parámetros de la fuerza normal y cortante. Fuerza o carga normal N = P. sen.45º= 36 000. sen.45º= 24500Kgf Carga cortante T = P. cos 45º= 36 000. sen.45º= 24500Kgf 4.- La longitud del cordón de aportación de la soldadura. Aportación de la soldadura. amax  0.707. 1.5 = 1.06cm l

P a * 65% *  Soladm



22500 1.06 * 0.65 * 1200

 27.19cm  272mm

5.- La longitud total del cordón de la soldadura. Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano.

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DIBUJO MECÁNICO II

L = l + 2.a = 43.5 + 2. (1.06)= 32.92cm = 329mm PROBLEMA Nº 2

En la figura adjunta se muestra un perfil de acero negro de alas desiguales de 100*65*11mm, cuya sección requerida es de 17cm², deberá soldarse a una cartela en un nudo de la estructura metálica de espesor determinado, de manera tal que, la sección del perfil en  puede ser sometido a tracción en su carga o fuerza total. El material requerido es acero de construcción con un esfuerzo admisible de la soldadura a tracción soladm  1200Kgf/cm², y el esfuerzo de corte admisible de la soldadura es soladm 750Kgf/cm². De lo sugerido, en cada ala se deberá soldar con la fracción de fuerza que deberá soportar cada cordón de soldadura, así como los cordones de la soldadura requeridos. Se pide determinar: 1.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P1. 2.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P2. 3.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l1. 4.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l2. 5.- La longitud total de cada cordón de la soldadura L1 y L2.

Solución:

1.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P1. P = Ao*admsol = 17*1200 = 20400Kgf. P1



P * e2 e1  e 2



20400* 66 100

 13464Kgf

2.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P2. P2 = P – P1= 20400 – 134645 = 6936Kgf. 3.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l1. Deposición máxima de la soldadura. a = 0.707*1.1 = 0.778cm l1



P1 a * 0.65 *  adm



13464 0.707 * 0.65 * 1200

 35.55cm

4.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l2. l2



P2 a * 0.65 *  adm



6936 0.707 * 0.65 * 1200

Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano.

 18.31cm

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DIBUJO MECÁNICO II 5.- La longitud total de cada cordón de la soldadura L1 y L2. L1 = l1 + 2*a = 35.55 + 2*0.778 = 37.106cm = 371mm L2 = l2 + 2*a = 18.31 + 2*0.778 = 19.866 = 199mm

PROBLEMA Nº 3 El reductor de velocidad, esta constituido de ruedas inclinadas (helicoidal), cuyo sistema tiene: el ángulo de hélice de 26º y el ángulo de presión normal es 20º, el engranaje al ingreso tiene una velocidad de giro de 1764 rpm y la salida es de 504 rpm, donde la potencia del motor eléctrico es 20Kw. Del mismo modo, el ancho del dentado tiene una relación b/n m= 20, y el material para el diseño del piñón es de 260 Kgf/mm² de dureza Brinill y la rueda es de 180 Kgf/mm² de dureza Brinill, el tiempo de vida nominal del conjunto es de 40 000 horas. Se pide determinar: 1.- El dentado virtual del piñón. 2.- La presión especifica del material del piñón. 3.- El modulo normal del piñón. 4.- La altura del pie y cabeza del dentado inclinado. 5.- El diámetro primitivo del piñón y mostrar en la vista de alzado. Solución: Pm = 20Kw = 27.2 Cv β = 26° n2 = 1764rpm b = 20*mn

n 1 = 1764rpm

1.- El dentado virtual del piñón. Zv



Z cos

3





16 cos3 26

 22

2.- La presión especifica del material del piñón. Kc = *K adm Por interpolación. 2500 - 24 1764 - X 1500 - 28 2500  1500



24  28

2500  1764 24  X 24000  2944 X  K adm  1000

 26.944Kgf / cm2

Kc = 0.5 * 26.944=13.47Kgf/cm² 3.- El modulo normal del piñón. Volumen del material: bn * d2 = 20*mn *22²*mn² = 9680 mn3 Momento torsor. Mt  71620*

mn

3

27.2  1105Kgf  cm 1764

0.8 * 6.25 * 1105 * (3.5  1) 9680 * 13.47 * 3.5

 0.379cm

mn = 4 4.- La altura del pie y cabeza del dentado inclinado. ha = 4 hf = 1.25*4 = 5 Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano.

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DIBUJO MECÁNICO II

5.- El diámetro primitivo del piñón y mostrar en la vista de alzado. mn 4 d1 = m*Z = *Z * 22  97.9  98mm cos 26

cos 26

PROBLEMA Nº 4

Ejecutar el análisis de la armadura mostrada en la figura con todos sus parámetros fundamentales, mostrando la geometría de las barras, los componentes de sus cargas, a cuya cercha se propone la acción de su peso propio de 28Kgf/m², la presión del viento es de 80 Kgf/m², la longitud de la nave es de 36m y la distancia entre cerchas del perfil doble es 6m. Para las consideraciones dadas se deberá tomar: escala de la estructura 1:100 y del cremona 1mm: 100Kgf. Se pide determinar: 1.- Indicar las cargas de la cercha a escala. 2.- Las fuerzas o cargas internas en cada nudo de la cercha. 3.- El desarrollo del cremona a escala sugerida. 4.- Las fuerzas del cremona en tensión y compresión. 5.- La selección del perfil critico.

Solución.

1.- Indicar las cargas de la cercha a escala.


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2.- Las fuerzas o cargas internas en cada nudo de la cercha. Carga inicial en la cercha. P

L 1.775 * (Pv  P A ) * c  * (28  80) * 6  575Kgf 2 2

Carga distribuida general: P2 = P3 = P4 = 2*P = 1150Kgf 3.- El desarrollo del cremona a escala sugerida.

4.- Las fuerzas del cremona en tensión y compresión. Barra Tensión (Kgf) Compresión (Kgf) 1 7200 2 7200 3 6800 4 6800 5=6=7 6900 8 1050 9 1050 10 1050 11 1300 12 1050 13 2020 14 2020


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Longitud 1.775m 1.775m 1.775m 1.775m 1.8m 1m 2.3m 2.3m 1.8m 1m 2.3m 2.3

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DIBUJO MECÁNICO II

5.- La selección del perfil critico. Barra Tensión (Kgf) 1

Compresión (Kgf) Longitud 7200 17.75cm

Radio de giro teórico. i YY



L1



177.5 200



 0.71cm

Selección de tablas: Perfil 55*55*10mm Área Ao = 10.1cm² iX-X = 2.02cm Relación de esbeltez. 

L1 i X X



177.5 2.02

 87.97  88

Coeficiente de pandeo. ω = 1.68

Comprobación del esfuerzo de carga. T 

P* Ao



7200 * 1.68 10.1

 1198  1200Kgf / cm²

PROBLEMA Nº 5 ELECTIVO.

En la figura mostrada de una vista de alzado, muestra un caballete de soporte para rodillos, donde: la parte superior muestra una brida pasante soldado como se muestra (líneas gruesas), y en la parte inferior, las patas soldados a solape, donde la aportación máxima es: 5  7.937  16  11  a  8.484  32   23 9.128  64 

Se pide determinar: 1.- Análisis de la deposición de la soldadura. 2.- Determinación del peso aparente de la soldadura. 3.- Calculo del peso real. 4.- Tipo de electrodo requerido. 5.- Calculo del tiempo hora maquina.


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DIBUJO MECÁNICO II

SOLUCIÓN: Datos. Esfuerzo Admisible de la soldadura es 1 200 kgf/cm 2 Disposición del filete para 8 mm es 0.634

1.- Análisis de la deposición de la soldadura. 2.- Determinación del peso aparente de la soldadura. 3.- Calculo del peso real. 4.- Tipo de electrodo requerido. 5.- Calculo del tiempo hora maquina.

2.- Longitud de la Soldadura de Trabajo P 1 5965   18 cm 11 = a.0.65 x Tsol . 0.5656 x 0.65 x 900 Longitud Total: L1 = 11 + 2a = 18 + 2(0.5656) cm =19.13cm L1 = 191.3mm. Longitud de Trabajo Extremo: P 2 2535   7.66 cm l2 = a.0.65 x Tsol 0.5656 x 0.65 x 900 L2 = 12 + 2.a = 7.66 + 2 x 0.5656 = 8.79 cm L2 = 88mm. 3.- El peso aparente y peso total de la soldadura de aportación. Peso Aparente: (carga P 1) kg Pa1 = Dep x L 1 = 0.634 0.634 x1.913 m  1.2128 kg . m Peso Real Pa1 1.2128   1.87  1.88 kg . Pr1 = 

0.65

Peso Aparente Carga 2 Pa2 = Dep. L2 = 0.634 x 0.879 = 0.5573 kg. Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano.

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Peso Real P e 0.5573  Pr2 =

 0.857 kgf

0.65



Peso Total de la Soldadura. P = P1 + P2 = 1.88 + 0.857 = 2.737 kg. 4. Amperaje y tipo de maquina ha soldar requerida. Amperaje: In = d    4.1  .  10  

 

=  4.1 

d

2





4.d

R

 11. 

3.175  10

3.175 2  4. 3.175   86 Amp 

1 8

 0.12 5 x 25.4 d  3.175

Amperaje de diseño: Id = 1.25.In = 1.25x86 =107.5Amp. 5.- Simbología de la soldadura requeridas en obra, e indicar el tipo de electrodo.


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EXAMEN FINAL SEMESTRE ACADEMICO

2006-B

Viernes, 01 de diciembre del 2006. Indicaciones: esta prohibido el uso de cualquier elemento de consulta, usar solo el papel cuadriculado oficial requerido. PROBLEMA Nº 1 Se deberá soldar una plancha de acero estructural a tope de 200*15mm como se muestra en la figura adjunta, sometido a una carga de tracción axial, cuyo esfuerzo admisible es 1200 Kgf/cm² y esfuerzo de la soldadura a la cizalladura es 750 Kgf/cm². Para las consideraciones propuestas se pide determinar: 1.- La carga o fuerza máxima requerida. 2.- La carga de corte de la soldadura requerida. 3.- Los parámetros de la fuerza normal y cortante. 4.- La longitud del cordón de aportación de la soldadura. 5.- La longitud total del cordón de la soldadura.

PROBLEMA Nº 2

En la figura adjunta se muestra un perfil de acero negro de alas desiguales de 100*65*11mm, cuya sección requerida es de 17cm², deberá soldarse a una cartela en un nudo de la estructura metálica de espesor determinado, de manera tal que, la sección del perfil en  puede ser sometido a tracción en su carga o fuerza total. El material requerido es acero de construcción con un esfuerzo admisible de la soldadura a tracción soladm  1200Kgf/cm², y el esfuerzo de corte admisible de la soldadura es soladm 750Kgf/cm². De lo sugerido, en cada ala se deberá soldar con la fracción de fuerza que deberá soportar cada cordón de soldadura, así como los cordones de la soldadura requeridos. Se pide determinar: 6.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P1. 7.- La fuerza o carga de la soldadura en el punto P2. 8.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l1. 9.- La longitud de trabajo del cordón de la soldadura l2. 10.La longitud total de cada cordón de la soldadura L1 y L2.


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PROBLEMA Nº 3 El reductor de velocidad, esta constituido de ruedas inclinadas (helicoidal), cuyo sistema tiene: el ángulo de hélice de 26º y el ángulo de presión normal es 20º, el engranaje al ingreso tiene una velocidad de giro de 1764 rpm y la salida es de 504 rpm, donde la potencia del motor eléctrico es 20Kw. Del mismo modo, el ancho del dentado tiene una relación b/n m= 20, y el material para el diseño del piñón es de 260 Kgf/mm² de dureza Brinill y la rueda es de 180 Kgf/mm² de dureza Brinill, el tiempo de vida nominal del conjunto es de 40 000 horas. Se pide determinar: 6.- El dentado virtual del piñón. 7.- La presión especifica del material del piñón. 8.- El modulo normal del piñón. 9.- La altura del pie y cabeza del dentado inclinado. 10.- El diámetro primitivo del piñón y mostrar en la vista de alzado. bn*d²=

0.8 * 6.25 * M t * (i1,2  1) Kc * i1,2


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PROBLEMA Nº 4

Ejecutar el análisis de la armadura mostrada en la figura con todos sus parámetros fundamentales, mostrando la geometría de las barras, los componentes de sus cargas, a cuya cercha se propone la acción de su peso propio de 28Kgf/m², la presión del viento es de 80 Kgf/m², la longitud de la nave es de 36m y la distancia entre cerchas del perfil doble es 6m. Para las consideraciones dadas se deberá tomar: escala de la estructura 1:100 y del cremona 1mm: 100Kgf. Se pide determinar: 6.- Indicar las cargas de la cercha a escala. 7.- Las fuerzas o cargas internas en cada nudo de la cercha. 8.- El desarrollo del cremona a escala sugerida. 9.- Las fuerzas del cremona en tensión y compresión. 10.La selección del perfil critico.


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PROBLEMA Nº 5 ELECTIVO.

En la figura mostrada de una vista de alzado, muestra un caballete de soporte para rodillos, donde: la parte superior muestra una brida pasante soldado como se muestra (líneas gruesas), y en la parte inferior, las patas soldados a solape, donde la aportación máxima es: 5  7 . 937   16  11  a  8.484  32   23 9.128  64 

Se pide determinar: 1.- Análisis de la deposición de la soldadura. 2.- Determinación del peso aparente de la soldadura. 3.- Calculo del peso real. 4.- Tipo de electrodo requerido. 5.- Calculo del tiempo hora maquina.

SOLUCIÓN: Datos. Esfuerzo Admisible de la soldadura es 1 200 kgf/cm 2 Disposición del filete para 8 mm 1

Refuerzo

2

es 0.634

k g m

16

in

0.071

ft

=0.10588 kg/m.

P = 8500 kg. 1L = 55 x 55 x 8. L1 = 4.5 cm L2 = 2.0 cm A = 16.5 cm2 Autor: Ing. Sánchez Valverde, Victoriano.

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ix-x = 1.64 cm. a = 0.707 x e = 0.707 x 8 = 0.5656cm 1.- Carga de Soporte de la Soladura.

T soladm = 900 kgf/cm 2

Pe.1.64 = (3.86 + 1.64).P 2 P2 =

 adm

Tad =

3



1 200 3

8500 x 1.64  2535 kg 5.5

P1 = 8 500 – 2 535 = 5 965kg 2.- Longitud de la Soldadura de Trabajo P 1 5965   18 cm 11 = a.0.65 x Tsol . 0.5656 x 0.65 x 900 Longitud Total: L1 = 11 + 2a = 18 + 2(0.5656) cm =19.13cm L1 = 191.3mm. Longitud de Trabajo Extremo: P 2 2535   7.66 cm l2 = a.0.65 x Tsol 0.5656 x 0.65 x 900 L2 = 12 + 2.a = 7.66 + 2 x 0.5656 = 8.79 cm L2 = 88mm. 3.- El peso aparente y peso total de la soldadura de aportación. Peso Aparente: (carga P 1) kg Pa1 = Dep x L 1 = 0.634 0.634 x1.913 m  1.2128 kg . m Peso Real Pa1 1.2128   1.87  1.88 kg . Pr1 =

0.65



Peso Aparente Carga 2 Pa2 = Dep. L2 = 0.634 x 0.879 = 0.5573 kg. Peso Real P e 0.5573   0.857 kgf Pr2 =

0.65



Peso Total de la Soldadura. P = P1 + P2 = 1.88 + 0.857 = 2.737 kg. 5. Amperaje y tipo de maquina ha soldar requerida. Amperaje: In = d    4.1  .  10  

 

=  4.1 

d

2





4.d

R

 11. 

3.175  10

3.175 2  4. 3.175   86 Amp 

1 8

 0.12 5 x 25.4 d  3.175

Amperaje de diseño: Id = 1.25.In = 1.25x86 =107.5Amp. 5.- Simbología de la soldadura requeridas en obra, e indicar el tipo de electrodo.


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