Diseño Por Rigidez Y Analisis Dinamico

| 2010 |
| UNPRG-FIME
Neiker D. Arévalo Roque
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[DISEÑO POR RIGIDEZ Y ANÁLISIS DINÁMICO] |
Para diseñar un eje que transmite potencia y garantizar que sea seguro respecto de los esfuerzos cortantes de torsión y flexionante, los procesos de diseño se han concentrado en el análisis de esfuerzos; pero además del análisis de esfuerzos, la rigidez del eje es un asunto muy importante.También el comportamiento dinámico puede volverse peligrosamente destructivo si funciona cerca de su velocidad crítica. |

DISEÑO POR RIGIDEZ Y ANÁLISIS DINÁMICO

Contenido

TEMA Págs.
Introducción. 3
DEFORMACIÓN Y VIBRACIÓN TORSIONAL. 4
Deformación torsional. 4
Esfuerzo cortante torsional. 4
Deformación por torsión 6
Vibración torsional.9

VELOCIDAD CRÍTICA Y FRECUENCIA NATURAL. 9
Velocidad crítica. 9
Frecuencia natural. 16

DEFORMACION Y VIBRACION TRANSVERSAL. 18
Deformación transversal. 18
Vibración transversal. 20

BIBLIOGRAFIA. 22

ANEXOS. 23

DISEÑO POR RIGIDEZ Y ANÁLISIS DINÁMICO
Para diseñar un eje que transmite potencia y garantizar que sea segurorespecto de los esfuerzos cortantes de torsión y flexionante, los procesos de diseño se han concentrado en el análisis de esfuerzos; pero además del análisis de esfuerzos, la rigidez del eje es un asunto muy importante y existen muchas razones para ello:
i. Una deflexión radial excesiva del eje puede provocar que queden desalineados los ejes menos activos, con el consecuente bajo rendimiento odesgaste acelerado. Por ejemplo las distancia entre centros de los ejes que tengan engrane de presión no deben variar más que 0.005 pulgadas (0.13 mm), aproximadamente, respecto de la dimensión teórica. Habría engranado inadecuado de los diente de los engranajes, y los esfuerzos flexionante y contacto reales podrían ser bastante mayores que los calculados en el diseño.
ii. También la deflexión deun eje contribuye de manera importante a su tendencia a vibrar, mientras gira. Un eje flexible oscila en los modos de deflexión y de torsión, lo cual causa movimientos mayores que las deflexiones estáticas debidas solo a la gravedad y a las cargas y los pares torsionales aplicados. Un eje largo y esbelto tiende a azotar y a girar con deformaciones relativamente grandes respecto de su eje teórico.iii. El eje mismo y los ejes que se montan en el deben estar balanceados. Cualquier desbalanceo causa fuerzas centrifugas, las cuales gira con el eje. Los grandes desbalanceos y las altas velocidades de rotación pueden crear fuerzas de magnitud inaceptable, y agitación del sistema giratorio. Un ejemplo con el que podríamos familiarizarnos es el de la rueda de un automóvil “desbalanceada”. Alconducir, en realidad se puede sentir la vibración a través del volante. Si se mandan a balancear el neumático y la rueda, se reduce la vibración a magnitudes aceptables.
iv. El comportamiento dinámico del eje puede volverse peligrosamente destructivo si funciona cerca de su velocidad crítica.

1. DEFORMACIÓN Y VIBRACIÓN TORSIONAL.

Los elementos sometidos a torsión se encuentran enmuchas situaciones de ingeniería. La aplicación más común la representan los ejes de transmisión que se usan para transferir potencia de un punto a otro, de una turbina de vapor a un generador eléctrico, o de un motor a una máquina herramienta, o del motor al eje trasero del automóvil. Estos ejes pueden ser sólidos, o huecos.
Por ejemplo en un sistema TURBINA-GENERADOR, la turbina ejerce un torque Tsobre el eje, y que el eje ejerce un torque igual sobre el generador. El generador reacciona ejerciendo un torque igual y opuesto T´ sobre el eje, y este ejerciendo el torque T’ en la turbina.
El funcionamiento de la máquina hace que existan deformaciones en los componentes de ésta, y entre ellos, los ejes.

2.1. Deformación torsional.

2.2.1. Esfuerzo cortante torsional....