RESISTENCIA DE MATERIALES MATERIALES II
TRABAJO FINAL DE RESISTENCIA DE MATERIALES II
CONSTRUCCION DE UN BRAZO DE GRUA
OBJETIVO GENERAL
Construcción de una maqueta tipo brazo hidráulico para el análisis de las fuerzas y deformaciones en la estructura.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
Diseñar la maqueta Desarrollar los cálculos en base al diseño previamente establecido. Construir la maqueta Realizar comprobaciones
INTRODUCCION Mediante el siguiente proyecto nos hemos propuesto diseñar una estructura la cual está basada en un brazo hidráulico el cual está diseñado para soportar cierto tipo de cargas para las cuales ha sido fabricado con este proyecto pretendemos demostrar los principios de la resistencia de materiales y as! sacar provecho de los conocimientos adquiridos durante este ciclo. "a resistencia de materiales se aplica en su totalidad en todos los campos de la ingenier!a y es por ello la importancia de saber su aplicación para en un futuro poder aplicarlos en el diseño mecánico de estructuras o con#untos mecánicos. $l proyecto lo realizamos basándonos en nuestro campo que es la industria automotriz y por ello es la importancia del desarrollo de nuestros conocimientos conoc imientos en este campo ca mpo a su vez el proceso de selección de materiales se ha realizado de acuerdo a las cargas que se van a aplicar por ello es que la madera de balsa ha sido seleccionada para nuestro diseño.
BRAZO HIDRAULICO $l brazo hidráulico es un elemento indispensable en una maquita retroe%cavadora la cual se utiliza para remover ciertos tipos de materiales en la construcción tambi&n a su vez es utilizada en fábricas para poder mover materiales o maquinas dentro de las naves. $s un elemento indispensable y por ello es que su diseño debe garantizar seguridad y sobre todo estabilidad para poder cumplir las funciones a las cuales fue diseñado.
DESCRIPCION DEL DISEÑO
Como primer paso para empezar con el diseño se ha tomado en cuenta el material con el que se va a diseñar la estructura a su vez se tomó en cuenta muchos aspectos de la estructura como por e#emplo los cálculos de las fuerzas de la estructura del brazo de la gr'a mediante un análisis de nodos el pandeo que va a tener la columna de apoyo de la gr'a las deformaciones que va a sufrir el brazo de la gr'a con la carga ya establecida de ()lbs. $l diseño de la gr'a realizada esta hecho para que soporte un peso de () libras y para que falle con un peso de (* libras a su vez este diseño está basado en madera de balsa ya que por sur propiedades nos garantiza estabilidad y a su vez tambi&n nos ayuda a disminuir peso para de esa manera garantizar un diseño con menos elementos y de ba#o coste.
Materiales Estrutura!
Madera de balsa
Bases!
Madera MD+
Pe"a#e$t%! ,egamento rápido ,ega dos toneladas Cabe recalcar que las tablas de las propiedades esta presentadas en la parte de ane%os.
CALCULOS REALIZADOS
$l desarrollo de los cálculos se inició con el análisis de los nodos de la estructura lo cuales esta presentados a continuación-
ANALISIS DE NODOS /D/ 0
W = 5 lb
W = 22,24 N
Σ Fx =0
Σ Fy =0 FAC − FABcos 45 =0
W − FAB . sen ( 45 )= 0 FAC =0,70 FAB
−
FAB =−31,45 N
FAC =22,24 N
/D/ C
Σ Fx =0
Σ Fy =0 − FAC + FCD= 0
¿ 0 FCD= FAC
FCD= 22,24 N
/D/ 1
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FABcos 45 + FBDcos 45 + FBE =0 FBC − FABsen 45 + FBDsen 45 = 0 FBDcos 45 =31,45− FBE FBD =22,24 / sen 45 FBE =44,48 N FBD =31,45 N
+1C
/D/ D
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FCD + FDF + FBDcos 45 + FDEcos 45 =0
− FBDen 45 + FDEsen 45 =0−22.24 + FDF −22,24 + FDEcos 45 =0 FDE =31,45 sen 45 / sen 45 FDF =22,24 N FDE =31,45 N
NODO E
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FBE+ FEG + FDEcos 45 + FEFcos 45 =0 − FDEen 45 + FEFsen 45 =0 −44,48 + FEG + 22,24 + FEFcos 45= 0
FEF = FDEsen 45 / sen 45 FEG = 44,48 N FEF =31,45 N
NODO F
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FDF + FFH − FEFcos 45 + FFGcos 45 =0
− FEFen 45 + FFGsen 45 =0 −22,24 + FFH −22,24 + FEFcos 45 =0 FFG= FEFsen 45 / sen 45 FEG =22,24 N FFG= 31,45 N
NODO G
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FEG + FGI + FFGcos 45 + FGHcos 45 =0
− FFGen 45 + FGHsen 45= 0− 44,48 + FFH + 22,24 + FEFcos 45 =0
FGH = FFGsen 45 / sen 45 FGF =44,48 N FGH =31,45 N
NODO H
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FFH + FHJ − FGHcos 45 + FHIcos 45= 0 − FGHen 45 + FHIsen 45 =0 −22,24 + FHJ −22,24 + FHIcos 45= 0
FHI = FGHsen 45 / sen 45 FHJ = 44,48 N FHI =31,45 N
NODO I
+23 +53
+34 +36
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FGI + FHICOS 45 + FIJcos 45 + FIK = 0 FHIen 45+ FIJsen 45 =0 FIK =66.71 − FIJcos 45 FIJ =− FHI FIK =−44.48 N
FIJ =−31,45 N
NODO J
+24
+4"
++34
+46
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FHJ + FIJ + FJKcos 45 + FJL=0 FIJen 45 + FJKsen 45 =0 FJL =22.24 + 22.24 + 22.24 FJK =− FIJ FJL=62.72 N
FNO=31,45 N
NODO &
+46
+6"
+36
+6M
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FIK − FIKCOS 45 + FKLcos 45 + FKM =0 FJKen 45 + FKLsen 45 =0 FMK = 44.48 + 22.24 + 31.45 ( cos45 ) FKL=− FJK FKM =88.95 N
FKL=−31,45 N
NODO L
+3"
+"
+6"
+"M
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FJL− FKLcos 45 + FLMcos 45 + FLN =0 FKLen 45 + FLMsen 45=0 FLN =66.72 −24.36 −22.24 FKL=− FLM FLN =20.12 N FKL=31,45 N
NODO M
+"M
+M
+6M
+M/
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FKL− FMLCOS 45 + FMNcos 45 + FMO =0 FLMen 45 + FMNsen 45 =0 FMO =88.95 + 22.24 + 22.24 FMN =− FLM FMO=133.43 N FMN =−31,45 N
NODO N
+"
+,
+M
+/
Σ Fx =0 Σ Fy =0 − FLN + FMN + FNOcos 45 + FNP =0 FMNen 45 + FNOsen 45 =0 FNP =−22.24 −22.24 + 20.12 FNO=− FMN FNP=−24.36 N
NODO O
+/
+/,
+M/
Σ Fy =0 FNOen 45 + FOPsen 45 =0 +/,7+/ +/,789(.:*
NODO P
+,
+/,
+,;
FNO=31,45 N
Σ Fy =0 FOPen 45− FPQ =0 FPQ =− FOPsen 45 FPQ =22.24 N
DEFORMACION DE LAS VIGAS VIGAS PE'UEÑAS δ =
PL AE
DEFORMACION IJ δIJ =
31,45 N ∗40 2
16 ∗2200 MP!
δIJ =0.035
DEFORMACION &L δKL=
31,45 N ∗ 40 2
16
∗2200 MP!
δKL= 0.035
DEFORMACION J& δJK =
31,45 N ∗40 2
16
∗2200 MP!
δJK =0.035
DEFORMACION LM
31,45 N ∗40
δLM =
16
2 ∗
2200 MP!
δLM =0.035
DEFORMACION MN δMN =
31,45 N ∗40 2
16
∗2200 MP!
δMN = 0.035
DEFORMACION NO δNO=
31,45 N ∗40 2
16
∗2200 MP!
δNO= 0.035
DEFORMACION VIGAS GRANDES
DEFORMACION I& δIK =
44.48 N ∗ 40 2
16
∗2200 MP!
δIK = 0.035
DEFORMACION JL δJL =
66.72 N ∗40 2
16 ∗2200 MP!
δJL=0.023
DEFORMACION &M δKM =
88.95 N ∗40 2
16
2200 MP!
∗
δKM = 0.032
DEFORMACION LN δIJ =
20,12 N ∗40 2
16 ∗2200 MP!
δLN =0.0072
DEFORMACION MO δMO =
133.43 N ∗40 2
16 ∗2200 MP!
δMO=0.047
DEFORMACION NP δNP =
24,36 N ∗ 40 16
2
∗2200 MP!
δNP =0.0086
RESULTADOS OBTENIDOS
•
$n el análisis de nodos se obtuvieron fuerzas diferentes para cada nodo pero tambi&n se pudo apreciar que en las vigas pequeñas las fuerzas se parecen mucho eso se debe a la simetr!a que tienen las vigas.
•
$n el análisis de la deformación de cada viga se pudo apreciar que en las vigas pequeñas la deformación va a ser igual en todas las vigas mientras tanto que en las vigas grandes va a ser distinto en cada tramo de estas.
•
"a madera que utilizamos tienen un módulo de elasticidad que permite a la gr'a resistir las cargas para las cuales fue diseñada.
•
$l área de las vigas pequeñas es de (
PLANOS CAD DETALLADOS ,ara el desarrollo de los planos C0D se ha utilizado el programa >olid ?or@s =)(* en el cual se puede hacer una simulación completa cabe destacar que las cotas no se las puede especificar ya que como es un programa para simulación no permite que se agreguen cotas es desarrollo de las imágenes está especificado a continuaciónVISTA FONTAL
VISTA SUPERIOR
VISTA SUPERIOR
VISTA LATERAL EN PERSPECTIVA
VISTA SUPERIOR EN PERSPECTIVA
VISTA LATERAL
VISTA FRONTAL
VISTA EN SU TOTALIDAD CON LA DESCRIPCION DEL PROGRAMA CAD
VISTA EN PERSPECTIVA
CONCLUSIONES •
>e deben realizar caculos de nodos para saber mo se distribuye la fuerza a lo largo
•
del brazo "a polea superior está colocada en la estructura de forma triangular para que se
•
•
pueda distribuir la carga sim&tricamente "a carga aplicada se la divide para = porque la maqueta está diseñada en 9 dimensiones >e ocupa el módulo de elasticidad seg'n tablas Aver ane%osB en donde ten!amos tres opciones de las cuales elegimos el menor para que la maqueta falle
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS http-.conafor.gob.m%bibliotecacatalogo8maderas8tomo=.pdf
ANE(OS
