Resistencia de un eje de 50 mm diámetro

Esos datos son totalmente insuficientes para darte una respuesta, porque habria que considerar otras cosas como:

-¿Cómo esta soportado el eje?: Rodamientos en ambos extremos, ¿o es un eje largo y eso es solo el voladizo?. Un dibujo no vendria mal

-¿Cuál es el real material de eje?. "Hierro" es un nombre vulgar de algo que no se usa: es "Acero", y existen numerosas variedades de acero, y con resistencia muy distinta.

-El "peso de la carga" es otro dato insuficiente: Hace falta conocer sus dimensiones para saber cual es su MOMENTO INERCIAL, que es lo que dira finalmente si aguante o no. No es lo mismo que sea una rueda de 10 cm. De diametro, una de un metro, o una barra, o algo de forma irregular.

He tratado de enviar un dibujo, pero el sistema no admite el formato -pdf- .

El eje es de 39 cm. soportado por dos rodamientos con soporte en ambos extremos, 6 cm. de ancho cada rodamiento, estos rodamientos está soportados por dos barras de hierro de 70 cm. de altura, anclados en el suelo.

Los 39 cm. se distribuyen de la siguiente manera;

15 cm . entre los dos rodamientos,  donde está colocada la rueda de 110 cm de diámetro, doce radios y una barra de hierro cuadrada y curvada de 7 x 7 cm, que constituye la periferia de la citada rueda,  calculo un peso de unos 150 Kg.

6 cm de ancho cada rodamiento.

6 cm de voladizo por cada lado, en ese voladizo van colocados dos platos dentados de arrastre, uno en cada lado, para ser movidos por sendos motores.

Lógicamente debe de estar muy bien calibrado, ya que la prueba ha de ser al mayor número de rpm posible, me podrías aconsejar  que materiales debo de usar, lo más económico posible y si eso me lo pueden hacer en cualquier taller de mecanizados?

Estoy por salir, pero hacemos una vision rapida (si tengo tiempo a la tarde, le pongo numeros).

La disposicion de la rueda entre los dos rodamientos, esta perfecta. El mayor problema podria ser el "desbalance" que origine vibraciones... pero eso tendrias que corregirlo al probarlo, poniendo contrapesos soldados para balancearlo. Eso habria que ir haciendolo por "prueba y error" cuando lo pongas en marcha.

PDF no deja subir: Solo en formatos JPeg o similares: Podrias sacar una foto al dibujo o una captura de pantalla, y eso si, lo permite enviar.

El material para el eje, diria "Acero SAE 1045". SIN TEMPLAR. Ideal para ejes. Y si consigues una barra trafilada, tendra los 50 mm exactos para pasar dentro del rodamiento y ni necesitara mecanizado, salvo para los chaveteros imprescindibles para semejante masa. Prisioneros solos, no van a aguantar... y "Soldar sobre el eje" nunca conviene: se corre el riesgo que el acero se sobretemple y se ponga "vidrioso", y se quiebre con la fuerza.

Me preocupan dos cosas:

-El montaje de las cajas de rodamiento al soporte y estas al piso: Es una masa inercial muy grande: Por eso me gustaria ver el diagrama, para aconsejarte tal vez algun refuerzo.

-Leo "poner 2 motores": La disposicion de 2 motores, nunca es conveniente: Siempre uno "tira un poco mas que el otro", y termina trabajando uno con la mayoria del esfuerzo (sobrecargado), y el otro haciendolo muy liviano. La unica solucion para eso, es tener "Contro de corriente" sobre ambos motores, para que sean iguales. Pero es algo electronicamente muy complejo.

De momento, te dejo con esto, y a la tarde trato de ampliarte algo mas

La parte del eje situada entre un rodamiento y otro, tiene un diámetro superior a los 50 cm.(52 cm), para que me haga tope, el resto de eje que pasa por el interior de los rodamientos y voladizo, sí es de 50 cm, al final un chavetero para colocar los platos dentados de arrastre, prisioneros en un tramo de 2 cm, en el centro del chavetero un agujero roscado para poder sujetar el plato con un simple tornillo, por eso supongo que lo de la barra trafilada no va a ser posible.

Que dos motores giren al mismo número de rpm, roza lo imposible, pero es que el tema va por ahí, no es necesario que coincidan en eso para lo que tratamos de investigar o probar.

Lo que si me gustaría saber es como se hace la "prueba y error" o calibrado de rueda, una vez anclado todo el conjunto correctamente en suelo , además lo he de situar en un terreno al aire libre.       

Bien.. el que sea barra trafilada no te va a afectar: Igual el tornero le podrá hacer las roscas y chaveteros.. y te vas a ahorrar de mecanizar toda la barra para que ajuste en los rodamientos.

Una ADVERTENCIA: Con ese ejede 50 mm, la potencia aplicable a ese eje para no tener problemas de torsión, estaría en el orden de 12 CV, ya bien con un solo motor, o con dos motores que sumen esa potencia.

Para balancearlo: dejas todo "libre". Lo haces girar a mano, y esperas que se detenga. Una marca con tiza de lo que quedo "hacia abajo": Repites la prueba varias veces... y tendrás una "zona marcada", que sera la parte más pesada: Le sueldas algo de contrapeso (un trozo de planchuela) en el extremo diametral opuesto, y repites la prueba, agregando o sacando contrapeso, hasta que al hacerlo girar a mano varias veces, siempre caiga en lugares muy distintos, y que no "se repita una única zona"

También necesitaré para acoplarlos a los motores, dos chaveteros con piñón de ataque de  10 dientes c/u y dos platos dentados de arrastre  para conseguir una proporción de giro de 1/10, ambos elementos unidos por una cadena de moto, con los 12 CV de potencia tengo suficiente

 Con que material me deberían de construir esos elementos, me lo puede hacer el tornero, o es muy complicado?

Los piñones de ataque los he visto por internet en tiendas de recambios de moto, pero se tendrían que soldar y a lo mejor resultaría un poco chapucero.

A ver... ahi te señalo varios problemas:

Primero: Un piñon de 10 dientes, en paso de media pulgada como son las cadenas de moto, seguro tiene el agujero central tan chico que no quedara lugar para mecanizar.

Segundo: Aunque uses cadena de media pulgada, te recomendaria usar PIÑONES INDUSTRIALES, que vienen con maza para tornear el agujero del eje, poner chavetero y prisioneros, como corresponde. Soldar los de moto... seria una chapuceria, efectivamente. Ademas que dificilmente quedarian bien centrados, e iria todo a los saltos y tironeando... porque la cadena no deja mucho lugar a diferencias de centrado, como la correa.

Tercero: ¿Por qué no usar correas?. Las cadenas, con esas RPM suelen ser terriblemente ruidosas, y un pequeño descentrado, las hara saltar y probablemente hasta romper el piñon. NO olvides que en las motos, estan A LA SALIDA, donde las RPM son mas bajas.

Y si... un tornero puede hacer todo eso.

El eje, como dije, 1045 sin templar. Las chavetas, ya suele venderse la barra cuadrada para hacerlas: 1045 templado en ese caso. Las poleas y piñones, "industriales", son de fundicion de hierro o aluminio. Para algo fuerte, me inclino por el hierro... y tambien facilmente trabajables en un torno. Los "Piñones de moto"... ahi viene otro problema: Suelen hacerse de chapas mas blandas, en el orden de acero 1020, estampadas o mecanizadas en una creadora de engranajes, segun el tamaño y calidad... Su costo, suele ser mas bajo que el de un "piñon industrial", pero su calidad, tambien suele ser muy inferior. En una moto, suelen durar 3 o 4 años, y luego se cambia todo... en una maquina, que tiene mas horas de uso que una moto, las industriales, duran 20 años.

Correas hay de todos los tamaños ? porque aquí necesitaría una correa bastante grande.

No patinará la correa ?, ten en cuenta que un motor va a frenar al otro, por ese motivo es por lo que quiero poner cadenas, un motor es de 13,5 KW y el otro de5,5 KW, éste último es que efectúa el  frenado regenerativo, se trata de unas pruebas.

Las correas, correctamente instaladas, pueden transmitir potencias altisimas. He visto en mis trabajos, motores de 150 CV con transmisiones de correa.

Te dejo en enlace a un manual que te enseña a calcularlas, y de paso estan los diametros comerciales que vienen... porque como dije antes: Un piñon de 10 dientes tendra apenas un diametro ligeramente mayor que el eje del motor... y no se podria poner.

https://repository.eafit.edu.co/bitstream/handle/10784/2981/ANEXO%20K-Manual%20Calculo%20de%20Transmisiones.pdf?sequence=12&isAllowed=y

No puedo acceder al enlace que me has enviado, por internet he visto que hay unas poleas dentadas que serían ideales, pero me surgen algunos problemas.

Para conseguir una proporción de 1x10 rpm, las ruedas donde van acopladas las poleas, deberían ser,... la de ataque lo menor posible, por ejemplo diámetro 7 cm y la de arrastre 70 cm, es posible   o existe algún problema ?, es complicado de construir esas ruedas, me lo puede hacer el tornero ?, porque supongo que estandar, un par de ruedas para conseguir la citada proporción no existen.

Como puedo tensarlas ?

El enlace se abre bien. ¿Lo estas intentando abrir de un celular?. Puede que no tenga memoria suficiente, porque es todo un manual. Intentalo desde una PC o Notebook y se abrira... y veras todas las opciones de diseños con correas en "V".

Las "dentadas" son mas bien para cosas que no puedan salirse de punto... y no necesariamente son fuertes. Son mas fuertes las en "V", si uno usa para tu caso, una "doble canal tipo B".

Volvemos a los engranajes: de 7 dientes para el eje de ese motor no vas a encontrar, o hara tanta fuerza que destrozara los dientes en un minuto. Deberias usar como minimo 15 o 20 dientes... y "por diez" de 150 o 200 dientes, tampoco vas a encontrar nada comercial

Con las poleas, parecido: Una de 700 mm dudo que venga comercial. ¿Hacerla tornear?. No cualquier tornero, porque necesita un torno de volteo muy grande, y te saldra CARISIMA, no "cara".

La unica solucion que le veo, para que queden "cosas razonables", es hacer la reduccion den DOS PASOS: Del motor, a un eje intermedio, y del eje intermedio al eje principal. Cada etapa le das una reduccion de "5", asi tendrias con piñones, 2 de 15 dientes y 2 de 75 dientes... que son grandes, pero conseguibles. Y con poleas, 2 de 60 mm y 2 de 300 mm, que tambien son conseguibles comercialmente.

El manual, justamente, te indicara las medidas comerciales y la forma de montarlas y ponerles tensores, por eso te recomiendo "ir a un computadora, abrirlo y estudiarlo"

Ya he podido acceder al manual y es muy interesante, ya me lo leeré mas a fondo.

Tengo la opción de poner una polea motriz de 60 mm y la polea conducida de 400 mm, poniendo motores de 6 polos 1000 rpm ya consigo  las revoluciones que pretendo, que son unas 140 o 150 rpm de la rueda, resultará un poco mas caro pero es igual.

Lo que me dices de instalar 2 poleas de 60 mm y 2 de 300 mm, no entiendo bien como irían colocadas, entiendo que se tendrían que colocar mas ejes, o no es así ? 

Que problema hay si coloco la polea motriz  60 mm.  y la de trabajo de 600 mm, me he leído el manual y no he encontrado ningún problema, siempre y cuando estén a la distancia correcta y se use la correa adecuada.

Se me ha pasado algo por alto.

Dos cosas:

-Una que digo desde el principio: una polea MUY CHICA, ¿cómo una de 60 mm... estas seguro que al tornearla le queda pared para agarrarla al eje de tu motor?. Normalmente poleas de 50 o 60 mm, son para usar en motores de no mas de 1 CV... porque mas de eso, el eje tiene tanto diametro que practicamente te corta la polea.

-Segunda... con una polea tan chica, para transmitir potencias de varios CV, vas a tener que usar dos o tres canales, porque sino, la superficie de contacto sera muy poca, y habra que tensar en exceso (riesgo de rotura de rodamientos) para que no patine.

¿Y me olvidaba... una polea secundaria de 600 mm?. ¿Estas seguro que viene "comercial"?. Las mas grandes que he visto, suelen estar en compresores... y no pasan de 500 mm. Mas de eso, si hay que hacer fundir una pieza y luego tornearla, te saldra una pequeña fortuna.

Una última información y ya no te molesto mas, he escogido la opción e utilizar motores de 1000 rpm, seis polos, correa del tipo A,  diámetro polea motriz 3" y de arrastre 16", dime si puedo tener problemas con esta opción, es para evitarme tener que poner multiplicadoras de revoluciones. 

Los ejes de las chavetas de los motores son de 30 mm, supongo que los chaveteros de las  poleas de 3" encajaran sin problema. 

Esos diámetros de poleas los veo mejor!. Si... en la de 3" aunque siga siendo fina, ya la pared sera razonable para poner el chavetero, sin riesgo que se quiebre.

Por la correa... yo me iría a B y doble canal: hablamos en su momento de potencias de 12 CV... y con una A simple, patina seguro. No me guio por "tablas" sino por experiencia, va mi pequeña lista de guía rápida: Lógico... habría que calcular bien cada caso, esto es solo "una idea rápida", para no tener problemas

-Correa A simple: motores de hasta 1,5 CV

-Correa A doble o B simple: motores de 1 a 4 CV

-Correa B doble: motores de 4 a 12 CV

-Más de 12 CV: Correas C, o B múltiples, según la potencia (3, 4 o más canales).

Ok, ahora abusando un poco mas de tu amabilidad, no sabrás de ninguna empresa donde pueda adquirir esos elementos por aquí por Barcelona o Girona y provincia ?

Que peso aproximado puede tener una polea doble para correa tipo B de 16". 

El peso de la polea, dependerá si es "Fundición gris", o "Fundición de Aluminio". Así... aproximado, una de fundición gris, pesara unos 20 -25 kilos, y la equivalente de aluminio, alrededor de la mitad. Ojo... ese el el peso TERMINADA. Si hay que tornearla, habrá que partir de una pieza que pese casi el doble..

Empresa... imposible: Estoy a 12 mil kilómetros de Barcelona, más o menos, ja ja

Si terminamos, no olvides calificar la respuesta!

No entiendo porque hay que tornearla, yo entiendo que ya existen las poleas de doble canal de 16" estándar, que cuentan con su chavetero en el eje para sujetarlas a una chaveta..... o no es así ? 

Primero: Tu hablaste hace unos dias de "Si no la consigo la mando a tornear", por eso te dije de bajar el diametro para conseguir una comercial.

De 16 pulgadas y doble canal B, si, seguro se consigue, es comercial... PEROOO (Todo tiene su pero!): Igual hay que tornear para el eje y el chavetero. Como las medidas de ejes posibles son muy amplias, los fabricantes de poleas las hacen con solo un agujero central muy pequeño que sirva de guia para el tornero... que las labrara a la medida y les hara el chavetero.

Asi como se ve en la figura:

Con "agujero central a medida", solamente algunas muy pequeñas de uso muy comun (por ejemplo poleas para hormigoneras "trompito", o bombeadores de agua pequeños), o las de uso automotriz. El resto... se debe tornear siempre el agujero central.

¡Gracias! 

A ver si me puedes aclarar un par e cosas:

Que es una polea ciega ?

Que es el diámetro primitivo ?

Que diferencia hay en las clases de poleas  SPA, SPB y SPZ.

Polea "Ciega", es lo que te comente: Que solo tiene un agujero pequeño de guía, y debe ser torneado para la medida de eje.

Diámetro "Primitivo", es el diámetro sobre el cual trabaja la correa en esa polea: Cuando dices "Polea de 75 mm", ese el diámetro Primitivo. El diámetro REAL de la polea, es siempre algo mayor.

SPA... B... Z, son clasificaciones tecnicas de las poleas para "Correas trapezoidales".

SPA: Es la normal para correa A, SPB: similar para la B.

SPZ: Usa una correa muy pequeña, inutil para tu caso.

Al final no me ha quedado claro el peso que puede soportar el eje de 50 mm de diámetro, le voy a colocar unos 250 Kg y los voy a girar a unas 200 rpm, tendré algún problema ?, teniendo en cuenta que estará todo bien mecanizado.