Diseño de una maquina para pruebas de flexión rotativa

Soy estudiante de Ing Mecánica y tengo que diseñar como proyecto, una maquina de pruebas de flexión rotativas. Estas son maquinas en las que un motor eléctrico hace rotar un eje el cual tiene peso colgando de el a fin de el eje este sometido a flexión rotativa y mediante un contador, cuenta los ciclos a la ruptura.
Bueno, el propósito es hacer una maquina que haga esto mismo, pero diferente a la ya existente.
Si tienes alguna idea te lo agradecería mucho.
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La verdad es que no hay mucho que cambiar. De cualquier forma que nos planteemos el diseño de esta maquina, siempre necesitamos el movimiento retacional del motor. Por lo tanto mis propuestas son las siguientes. A continuación te voy nombrando por partes de la maquinas que puedes hacer.
1- Necesitas un motor Eléctrico. Pero estos vienen con un numero predeterminado de velocidades fijo. Queda a tu juicio en que rango de velocidades necesitas trabajar, me refiero a las RPM. Eliges tu motor de acuerdo al requerimiento máximo, es decir para el caso más desfavorable que pienses probar en la maquina referente a RPM, Potencia y par consumido.
2- Para trabajar en un rango de velocidades para realizar las pruebas, necesitamos un dispositivo reductor. Para esto podemos usar un variador de frecuencia el cual seria lo mejor porque te permite variar las revoluciones del motor desde 0 hasta el limite máximo. Este es el que usan en los laboratorios. La otra opción es diseñar una caja reductora con un numero determinado de etapas de reducción, esto dependerá de tus requerimientos. Si te decides por la caja reductora te recomiendo la diseñes con un tren de engranajes planetario de diente helicoidal. Otra opción un poco complicada puede ser un transmisor de bola, este sistema trabaja con el mismo principio empleado de las cajas CVT de los automóviles. Este consiste en un embrague sincrónico que varia la velocidad de rotación al desplazar las bolas a distintos diámetros de un disco pista.
3- Dependiendo del tamaño de los ejes para los que vas a diseñar maquina. Recuerda colocar los cojinetes necesarios.
4- La aplicación de la carga, en vez de guindar un peso, es mejor usar un actuador hidráulico que se desplace por un riel o un tornillo sin fin que aplique una carga gradualmente para realizar el estudio. Otra opción puede ser un dispositivo mecánico con un dinamómetro el cual pueda ser graduado a la fuerza que necesite. Yo usaría un mecanismo de transmisión de movimiento igual al sistema automático de carro portacuchilla de los tornos maquina herramienta. Si te fijas un torno en realidad es una maquina de prueba de flexión rotativa. Trabaja exactamente igual.
Ok, lo del actuador hidráulico como seria.
Yo también había pensado lo del tornillo sin fin, pero me encontré con este problema, el eje va a estar girando constantemente y si le pongo un tornillo sin fin como carga el tornillo tendría que estar en contacto permanente con el eje provocando mucha fricción
Espero tu respuesta, gracias
El tornillo sin fin no tiene que estar en contacto con el eje, este gira por medio de la misma caja de engranajes que tiene la relación de velocidades del eje de prueba. Te recuerdo, que un torno maquina herramienta es un excelente ejemplo, te recomiendo que analices como funcionan. La carga no es problema esta seria añadida por un operador moviendo el carrete con la leva que representa la masa (el mismo caso que la cuhilla de un torno).
Con el actuador hidráulico seria el mismo caso solo que la fuerza es proporcionada por el actuador. Y el desplazamiento del carro que porta el actuador puede ser proporcionado por otro actuador, conectado a una válvula de control. De hecho podrías conectar todo a una central hidráulica.
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Bien el principio básico que describes es una maquina con un motor posicionado lateralmente, con una barra agregada asu eje y este mismo rotando.
1. Debes tomar en cuenta los elementos de fijación del eje del motor contra el eje a probar.
2. Supongo que la rotación debe ser 1der/1izq y así hasta que se venza o flexione la barra de pruebas tendrías que darle; no se unas dos o tres vueltas de cable lo suficientemete rígido como para eliminar la variable de elongación del cable y colocar pesos a ambos lados del alambre, como un reloj de péndulo, agregas un contador para establecer lacuenta de ciclos y ademas agregas un indicador de caratula de la precisión que necesites al extremo voladode la barra de prueba.
3. Primero verificas la concentricidad de tu barra.
4. Registras el dato de la flexión de la barra en reposo, aplicando los pesos de prueba.
5. Pones a funcionar tu motor con el movimiento izq/der (Tipo lavadora) y registras periódicamente los datos que te de el indicador de caratula (1/2hr, 1hr, el lapso que tu definas)
****Importante***
Recuerda que primero deberías tener los datos calculados en estático para tu barra con el peso aplicado en su extremo, y corroborarlo físicamente con los datos que te proporcione anteriormente, si no corresponden anótalo, define las variaciones y trata de dilucidar a que se pueden deber tales para que puedas agragarlas como variables y tus datos puedan acercarse más a la realidad.
El estudio realmente se llevaría algo de tiempo pero tu decidirías los espesores de las barras y si es necesario hacer alguna extrapolacion según materiales, longitudes, condiciones ambientales, etc...
Mucho campo de estudio, y muy interesante...
Espero que mi aportación sea de tu ayuda, y espero tu retroalimentación y así desarrollar un proyecto viable.
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Perdona por el retraso en contestar, pero no acostumbro a contectarme mucho.
Mi idea es la siguiente, aunque no se si es exactamente lo que buscas.
Pensando en ese efecto, me he acordado que cuando se montan los rodamientos de bolas en una máquina, para definir que cara (exterior o interior), va con ajuste apretado y cual con ajuste fino se tiene que tener en cuenta si la carga está montada sobre el eje de rotación o la bancada, y si la carga es rotativa o estacionaria (lo puedes consultar en muchos catálogos de rodamientos, por ej. INA).
Pues se trataría de una máquina que abarcara la simulación de las 4 combinaciones.
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En el siguiente enlace podrás encontrar una guía para tu proyecto.
www.fi.uba.ar/materias/6716/Fatiga_1_EI.pdf

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