Diseño 3 diseño de chaveta

Diseño de chaveta de sección cuadrada
Diseño de chaveta de sección cuadrada

La chaveta permite la transmisión
de potencia entre los elementos
unidos.
Ello implica dos posibles fallas de
dicho
elemento:
falla
por
cizallamiento,
y
falla
por
aplastamiento.

Falla por cizallamiento

La tensión en la sec.
de corte es:

Utilizando el criterio de Tresca, aplicado a
Utilizando el criterio de Tresca, aplicado a
materiales dúctiles ,, la longitud necesaria para
materiales dúctiles la longitud necesaria para
que no produzca falla considerando coeficiente
que no produzca falla considerando coeficiente
de seguridad ns será
de seguridad ns será

Falla por aplastamiento
Falla por aplastamiento
La tensión de compresión sobre las caras
laterales de la chaveta será:
Pero
Luego:

Donde la tensión admisible de aplastamiento
se considera 2 veces la tensión máxima
admisible

La longitud se calcula:

Se escogerá la longitud más
desfavorable obtenido por los dos
casos. El factor de seguridad se puede
considerar hasta 3

Ejemplo de Aplicación:
El acoplamiento entre el
El acoplamiento entre el
eje de salida del motor
eje de salida del motor
mostrado y una polea
mostrado y una polea
que va acoplada sobre
que va acoplada sobre
él, se realizará con una
él, se realizará con una
chaveta cuadrada.
chaveta cuadrada.
La potencia a transmitir es 100 KW con 1200 rpm.
La potencia a transmitir es 100 KW con 1200 rpm.
El material del eje y la chaveta es acero ASSAB
El material del eje y la chaveta es acero ASSAB
7210 M. Calcular: El diámetro del eje y la chaveta
7210 M. Calcular: El diámetro del eje y la chaveta
con factor de seguridad 2
con factor de seguridad 2

a) Cálculo del eje:
a) Cálculo del eje:

d1=31,718

mas 30% por chaveta

d= 41 mm

b) Determinando dimensiones de la chaveta
b) Determinando dimensiones de la chaveta

Determinando la longitud de la
Determinando la longitud de la
chaveta por falla de cortadura:
chaveta por falla de cortadura:

Determinando la longitud de la chaveta por
Determinando la longitud de la chaveta por
falla de aplastamiento
falla de aplastamiento

Pasos a realizar para calcular chaveta cuadrada
Pasos a realizar para calcular chaveta cuadrada

1. Click en Key
2. Seleccionar el sistema ANSI

3. Seleccionar el material de la chaveta , y del eje

4. Colocar P, rpm. diámetro de eje y factor
de seguridad
5. Colocar Design Key length

Seleccionar el sistema ANSI para chaveta de secc.
Seleccionar el sistema ANSI para chaveta de secc.

Colocar la Potencia, rpm, diámetro del eje, material a emplear, y factor de
seguridad

DISEÑO DE CHAVETAS WOODRUF
DISEÑO DE CHAVETAS WOODRUF
Una cuña es un elemento de máquina que se coloca
en la interfase del eje y la masa de una pieza que
transmite potencia con el fin de transmitir torque.

Donde hay ensamble y desarmado relativamente
sencillos así como una carga ligera debe considerarse
una cuña Woodruff

Ejemplo de Aplicación
Una cuña Woodruff de 5x21,63 se usa
para acuñar un engranaje a un eje de
acero SAE 1035 de diámetro 22 mm. La
cuña se extiende 1,8 en el cubo del
engranaje. Determinar la capacidad del
momento de torsión de la cuña con
factor de seguridad 1,5 basado en la
resistencia de fluencia del material.

Datos:
Datos:
Ф=22 mm. L=21,63 mm. b=5 mm f=1,8
Ф=22 mm. L=21,63 mm. b=5 mm f=1,8
f.s =1,5 .. Acero SAE 1035
f.s =1,5
Acero SAE 1035
Su=569,4 MPa Sy =333,2 MPa
Su=569,4 MPa Sy =333,2 MPa

Solución:
Solución:
1. El esfuerzo cortante permisible
1. El esfuerzo cortante permisible
según el código ASME es el más
según el código ASME es el más
pequeño de 0,18*Su ó 0,30*Sy
pequeño de 0,18*Su ó 0,30*Sy

2. La capacidad del momento de torsión del eje
con una reducción del 25% por el cuñero será:

T=156,742 N-m
3. La capacidad del momento de la cuña en
corte , usando un área As es:

As=0,95*A
As=0,95*A

A=108,15 mm2
As=102,742 mm2
As=102,742 mm2

T1=150,629 N-m
T1=150,629 N-m
Capacidad del momento de la cuña en
corte , usando un área As

4. La capacidad de momento de torsión de la cuña
en compresión será:
(La cuña se extiende dentro del cubo t/2)
Considerando esfuerzo a
la compresión igual a Sy:

T2=132,13 N-m

Luego la capacidad del momento de
torsión depende de la capacidad de
la cuña en compresión

Eje Estriado
Eje Estriado

Se denominan ejes estriados a los ejes que se les
mecaniza unas ranuras en la zona que tiene para
acoplarse con un engranaje u otros componentes para
dar mayor rigidez al acoplamiento que la que produce un
simple chavetero.

Dimensiones principales
Dimensiones principales
de los ejes nervados
de los ejes nervados

Perfiles de ejes nervados y cubos ranurados para máquinas herramientas
Perfiles de ejes nervados y cubos ranurados para máquinas herramientas

Fórmulas principales:
Fórmulas principales:

T

Torsión N-m

Longitud mínima de las nervaduras
Longitud mínima de las nervaduras

N número de nervaduras

Presión mínima admitida
Presión mínima admitida

Un volante está acoplado1a un eje de seis estrías
Un volante está acoplado1a un eje de seis estrías
rectangulares tal como se muestra en la figura.
rectangulares tal como se muestra en la figura.
Determinar las dimensiones
Determinar las dimensiones
que tendrá el eje estriado
que tendrá el eje estriado
de seis nervaduras que se
de seis nervaduras que se
empleará para transmitir un
empleará para transmitir un
Par máximo de 500 N-m. si
Par máximo de 500 N-m. si
el sistema rotará a 1200 rpm
el sistema rotará a 1200 rpm
El material considerado
El material considerado
para el eje es acero Bohler
para el eje es acero Bohler
V155
V155

Solución:

Donde:
T=500 N-m Par máximo
Ka=1 Factor de aplicación
Sv=5 Factor de seguridad
Kf= 1 Factor de vida útil

Reemplazando valores en la fórmula se
tiene:

Luego de tabla eje nervado es 36* 42* 8

2. Determinando la longitud mínima de
las nervaduras

Luego:

Longitud mínima

S= 0,5 de tabla

Colocar: Par máximo, rpm, factor de seguridad
Colocar: Par máximo, rpm, factor de seguridad
Click en calculate, luego para verificar resultado poner
el valor de nervadura determinada y click en calculate

Tensiones que se originan en las
uniones forzadas en caliente
En los casos de uniones forzadas en
caliente, debe calcularse el incremento de
temperatura necesario para que el eje entre
en el cubo sin dificultad.
Luego el cubo debe calentarse hasta la
temperatura ∆t grados centígrados para
obtener la dilatación δ.

d Diámetro nominal del eje en mm.
d Diámetro nominal del eje en mm.
α Coeficiente de dilatación lineal
α Coeficiente de dilatación lineal
δ Apriete
δ Apriete

Cálculo de un asiento forzado:
Cálculo de un asiento forzado:
La figura mostrada es un ajuste montado a prensa entre
un casquillo con calidad H7 y un eje con 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.
Calcular:
a)La fuerza total de contacto
b)La fuerza de rozamiento originada
c)Par necesario para hacer girar el casquillo

Solución:
Solución:
1. Determinando la fuerza total de contacto

De ambos valores, el mas desfavorable es
De ambos valores, el mas desfavorable es
el mayor
el mayor
2. Determinando la fuerza de rozamiento
originada

Ahora tomaremos el valor menor de F,
considerando el caso del mayor agujero con
el menor eje, a los efectos de seguridad
contra el giro.
3. Par necesario para hacer girar
3. Par necesario para hacer girar

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