Elevador Electromecánico

8/17/2019 Elevador Electromecánico

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Resumen

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE GUANAJUATO

Elevador Electromecánico

Proyecto de diseño

Alumnos:

Cerca Mata Oscar AlredoPal!a Medi"a Ser#io

Re"ter$a Paredes L%is &"#el

Grado y #r%'o( )* +

Cort,-ar Gto. a /0 de a1ril del 02/3


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En este documento detallamos el proceso de diseño y análisis de un elevador

electromecánico para automóviles. Tiene como fin realizar la combinación de lo

aprendido en las materias de diseño que cursamos actualmente.

El diseño de una máquina de este tipo requiere de la intervención de varias ramas de lamecánica, es por ello que nos decidimos por esta máquina, necesitamos conocimientos

varios para su correcto desarrollo y culminación.

Los cálculos son la base de este diseño, además de la utilización del software

Solidwors, !racias al apoyo de este software somos capaces de plasmar di!italmente

nuestra idea, además de apoyarnos con la parte del análisis. "udiendo ele!ir qu#

material es el me$or a ele!ir, si %abrá falla al momento de car!ar el auto, etc.

"á!ina 1 de 42


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4"dice&esumen............................................................................................................................'

(b$etivo..............................................................................................................................)

(b$etivo espec*fico............................................................................................................)

+ustificación.......................................................................................................................)

ntroducción.......................................................................................................................)

-arco Teórico....................................................................................................................

Elevador de autos de autos de dos columnas................................................................../

L*mites de uso..............................................................................................................'0

1imensiones m*nimas y má2imas de los ve%*culos...................................................'0

3aracter*sticas de material 4ST- 5467......................................................................''

3aracter*sticas de acero al carbón '0).....................................................................'8

4plicaciones.................................................................................................................'8

3aracter*sticas de materia bronce al estaño...............................................................'8

"ropiedades mecánicas9..............................................................................................'8

3onsideraciones t#cnicas y de se!uridad relacionadas con la elevación de ve%*culos.....................................................................................................................................'6

:ormativas de se!uridad para elevadores de autos...................................................')

4nálisis por elemento finito en Solidwors......................................................................'

nformación del modelo................................................................................................'

"ropiedades del material.............................................................................................'7

nformación de modelo................................................................................................'/"ropiedades de material..............................................................................................80

3ar!as y su$eciones.....................................................................................................80

&esultados del análisis....................................................................................................8'

Tensiones ;on


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1esplazamientos..........................................................................................................88

1eformaciones unitarias..............................................................................................88

nformación de modelo................................................................................................8)

"ropiedades de material..............................................................................................8

&eferencia de modelo......................................................................................................8

"ropiedades.....................................................................................................................8

3ar!as y su$eciones.....................................................................................................8

&esultados del análisis Tensione ;on

3álculo del c*rculo de -o%r y análisis de la estructura...................................................6'

3álculos de la soldadura en la columna..........................................................................6=

3onclusión.......................................................................................................................6/

&eferencias......................................................................................................................6/

4ne2os "lanos de fabricación.........................................................................................)0

Tabla de ilustraciones

lustración '. 1ibu$o del elevador electromecánico.........................................................'0

lustración 8. "untos de apoyo para levantar un auto.....................................................''

lustración 6. &epresentación !ráfica del centro de !ravedad de un auto......................'6

lustración ). ?razo telescópico del elevador electromecánico......................................60

lustración . ;ista superior de la columna......................................................................6=

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Objetivo

1iseñar un elevador electromecánico de dos columnas, de brazos sim#tricos que eleve

y ba$e la car!a por medio de un sistema de motor y tornillos de potencia.

Objetivo específico

4plicar los cálculos necesarios aprendidos en las asi!naturas de diseño y ensamble

para manufactura, obtener un diseño óptimo y funcional y diseñarlo en Solid@ors.

Justificación

En la actualidad los talleres tienen la necesidad de disminuir los tiempos de reparación,

cuidar la salud de sus empleados y la comodidad en el momento de %acer el traba$o,para ello se presenta una propuesta de sistema de elevación de dos columnas por

medio de tornillos de potencia que pueda contribuir al fácil mane$o en la elevación de

automóviles %asta un má2imo de 800 ! , aplicando diversos cálculos para el diseño ,

con el me$or material que !enere un ba$o costo y un alto rendimiento a lar!o plazo.

Introducción

"roceso del diseño9

1efinir el problema que siempre nace de una necesidad.

La forma o esquema para resolver la necesidad y ele!ir uno para analizarlo. Estudio de

factibilidad.

1iseñar de forma preliminar la máquina, estructura, sistema o proceso seleccionadoA

permitiendo establecer las caracter*sticas !lobales y las espec*ficas de cada

componente.

&ealizar el análisis de todas y cada uno de los componentes y preparar los dibu$os

necesarios con sus respectivas especificaciones.

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El proyectista es creador y debe tener $uicio para la toma de decisiones, este $uicio es

en base de principios cient*ficos, suplementados con información emp*rica y

e2periencia.

Las ciencias sirven de fundamentos al diseño de máquinas. Son la matemática y laf*sica Bcinemática, estática, dinámica resistencia de materialesC, pero e2isten muc%as

otras materias a considerar9 El dibu$o, la econom*a, la metalur!ia, la termodinámica y la

transmisión de calor, la mecánica de los fluidos y la teor*a de circuitos el#ctricos.

Dn problema de proyecto de in!enier*a es frecuentemente una situación comple$aA la

comple$idad puede ser tan !rande que sea incluso dif*cil encontrar el problema a

resolver. La primera tarea del in!eniero es darse cuenta de la e2istencia de una

necesidad y despu#s decidir perfectamente si %acen o no %acen nada.

Marco Teórico

l dise!o de in"eniería#$ Es la creación de planos necesarios para que las máquinas,

las estructuras, los sistemas o los procesos desarrollen las funciones deseadas.

levadores de dos columnas#$ 3on tornillo sinf*n en las torres los cuales suben y

ba$an los carros de los brazos, pero se encuentran conectadas las columnas tambi#n

por un tornillo sinf*n, cone2ión por cardan o cadena, este tipo de elevador es muc%o

más resistente y de mayor duración tomando en cuenta que el medio de transmisión

siempre tiene que estar bien lubricado.

%oncepto de bra&os sim'tricos en el elevador#$ 1e automóviles, tienen su

e2plicación t#cnica en la forma como fue diseñada la distribución del peso a levantar.

En los sistemas sim#tricos la lon!itud de los brazos es i!ual atrás y adelante en este

tipo de elevadores no importa la forma como in!resemos el ve%*culo al elevador.

(os tornillos de potencia#$ Son aquellos destinados a la transmisión de potencia y

movimiento, y que !eneralmente se utilizan para convertir un movimiento an!ular o de

!iro, en un movimiento de traslación o lineal, acompañado además de una transmisión

de esfuerzo.

"á!ina ) de 42


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Los tornillos de potencia se usan en muc%as aplicaciones, como tornillos de avance en

máquinas %erramientas, mordazas, !atos mecánicos para elevación de ve%*culos,

prensas y otros dispositivos de elevación de car!as, máquinas universales de tracción

y compresión, etc.

En este sentido, es muy usual el empleo de mecanismos constituidos por tornillos de

potencia para la elevación o traslado de car!as, debido a que permiten desarrollar

!randes fuerzas a lo lar!o de su e$e.

(a tuerca portante#$ Se encuentra ubicada en cada una de las dos columnas del

elevador electromecánico. Estas constituyen parte de una transmisión por %usillo<

tuerca que permite la elevación o descenso de los ve%*culos, en dependencia del

sentido de !iro. Los ve%*culos se colocan sobre los brazos y carriles cuyos con$untos seencuentran soportados por las tuercas portantes. 3uentan con una !u*a deslizante que

les impide !irar con el %usillo. El tornillo !ira debido a una fuerza que le es transmitida

mediante poleas por un motor el#ctrico trifásico. Las tuercas son fabricadas de bronce

y el %usillo de elevación con acero )0, tratado t#rmicamente.

Tuerca de se"uridad#$ La cual realiza la función de sostener el peso del ve%*culo en

caso de que la tuerca de servicio sufra una aver*a catastrófica. Esta, en su cuerpo,

tiene una marca que, se!Fn el fabricante, cuando se desplaza dos mil*metros de su

posición es señal de que la tuerca de servicio debe cambiarse por el ries!o de

cizallamiento de los %ilos de la rosca del %usillo debido al des!aste.

(a llave dinamom'trica o llave de torsión o tor*uímetro#$ Es una %erramienta

manual que se utiliza para a$ustar el par de apriete de elementos roscados.

(os tornillos#$ 3omo elementos de su$eción o de unión entre piezas, constituyen uno

de los componentes más utilizados en el diseño de todo tipo de estructuras ymáquinas.

Los tornillos de unión, los que comFnmente conocemos, se emplean para unir o

ase!urar dos o más partes estructurales de una máquina o estructura, y pueden ser de

distintos tipos9

"á!ina + de 42

https://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_manualhttps://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_manualhttps://es.wikipedia.org/wiki/Par_de_aprietehttps://es.wikipedia.org/wiki/Roscadohttps://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_manualhttps://es.wikipedia.org/wiki/Herramienta_manualhttps://es.wikipedia.org/wiki/Par_de_aprietehttps://es.wikipedia.org/wiki/Roscado


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, Tornillos de cabeza.

, Tornillos prisioneros o de fi$ación.

, "ernos.

G Espárra!os, etc.

-olid.or/s -imulation#$ Hue permite una rápida resolución, para !arantizar la

calidad, el rendimiento y la se!uridad del producto. Las soluciones de Solid@ors

Simulation y sus funciones pueden convertirse en un elemento %abitual del proceso de

diseño, lo que reduce la necesidad de realizar costosos prototipos, acaba con las

repeticiones de traba$o y las demoras, y a%orra tiempo y costes de desarrollo.

Dtiliza el m#todo de formulación de desplazamientos de elementos finitos para calcular

desplazamientos, deformaciones y tensiones de los componentes con car!as internas y

e2ternas.

0actor de se"uridad#$ Si se tiene que evitar una falla estructural, las car!as que una estructura

es capaz de soportar deben ser mayores que las car!as a las que se va a someter cuando este en

servicio. 3omo la resistencia es la capacidad de una estructura para resistir car!as, el criterio

anterior se puede replantear como si!ue9

La resistencia real de una estructura debe ser mayor que la resistencia requerida. La

relación de la resistencia real entre la resistencia requerida se llama factor de se!uridad.

sfuer&os admisibles#$ Los factores de se!uridad se definen e implantan de diversas

formas, para muc%as estructuras es importante que el material permanezca dentro del

intervalo linealmente elástico, para evitar deformaciones permanentes cuando se

quiten las car!as. En estas condiciones se establece el factor de se!uridad con

"á!ina de 42

http://www.solidworks.es/sw/products/simulation/capabilities.htmhttp://www.solidworks.es/sw/products/simulation/capabilities.htm


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respecto al esfuerzo de fluencia o la resistencia a la fluencia se obtiene un esfuerzo

admisible o esfuerzo de traba$o que no se debe rebasar en li!ar al!uno de la

estructura.

(ímite de fluencia#$ Es la zona limite a partir de la cual el material se deforma

plásticamente, tambi#n denominado limite elástico aparente indica la tensión que

soporta una probeta del ensayo de tracción en el momento de producirse el fenómeno

de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lu!ar en la zona de transición entre lasdeformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la

deformación sin aumento apreciable de la car!a aplicada.

(ímite elstico#$ Tambi#n denominado l*mite de elasticidad, es la tensión má2ima que

un material elastoplástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se

aplican tensiones superiores a este l*mite, el material e2perimenta un comportamiento

plástico deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma ori!inal

al retirar las car!as. En !eneral, un material sometido a tensiones inferiores a su l*mitede elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Iooe.

(e de oo/e#$ (ri!inalmente formulada para casos de estiramiento lon!itudinal,

establece que el alar!amiento unitario que e2perimenta un material elástico es

directamente proporcional a la fuerza aplicada sobre el mismo.

"á!ina 5 de 42

https://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)https://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3n#Deformaciones_el.C3.A1stica_y_pl.C3.A1sticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_elasticidad_de_Hookehttps://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_mec%C3%A1nicahttps://es.wikipedia.org/wiki/Plasticidad_(mec%C3%A1nica_de_s%C3%B3lidos)https://es.wikipedia.org/wiki/Deformaci%C3%B3n#Deformaciones_el.C3.A1stica_y_pl.C3.A1sticahttps://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_elasticidad_de_Hooke


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levador de autos de autos de dos columnas

Car#a !,5i!a( 0622 7#

Caracter$sticas t8c"icas(

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"eso má2imo 800 J!

4limentación el#ctrica 880;"otencia del motor 6 J@

"eso '800J!

;elocidad de subida y descenso 0.06mKs

4ltura má2ima de elevación '>00mm

(ímites de uso

El elevador está proyectado y construido para el levantamiento de ve%*culos li!eros.3ualquier uso de la máquina para levantar otros ve%*culos u ob$etos de mayor tamaño

no está contemplado como correcto o se!uro para el operador.

7imensiones mínimas m8imas de los ve9ículos

Lar!o 4ltura 4nc%o1imensión m*nima mm 8800 '00 '8001imensión má2ima 600 '=00 '>00"untos de apoyo para levantar un auto9

El ele9ador de dos col%!"as %"cio"a atre9es de dos tor"illos de

'ote"cia co" %" di,!etro de 0 i": co" %" 'aso de 2.06 i" y %"a

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rosca ti'o ac!8 de ;letes ;"os 'ara lo#rar %"a %er-a de

a a >0Jsi.• Soldabilidad es adecuada.• Se desarrolló para la fabricación de estructuras remac%adas, atornilladas y

soldadas.

%aracterísticas de acero al carbón 1:4)

• 4cero de medio carbono con muy buena for$abilidad en caliente y buena

maquinabilidad.• ?uena soldabilidad.• &esponde fácilmente a tratamiento t#rmico de temple y revenido.

;plicaciones

Sus principales aplicaciones están destinadas a la elaboración de partes de transmisión

y aplicaciones mecánicas como9 flec%as, pernos, rotulas, tornillos sin fin.

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%aracterísticas de materia bronce al esta!o

• Los bronces al estaño se caracterizan por tenacidad, alta resistencia a la

corrosión.• ?a$o coeficiente de fricción y libertad de presencia de fisuras por esfuerzo de

corrosión.• Se utilizan ampliamente para diafra!mas, fuelles, arandelas de su$eción,

se!uros, bu$es, discos de embra!ue y resortes.

En ocasiones, el zinc se emplea para sustituir parte del estañoA esto da como

resultado una me$or*a en las propiedades de las piezas fundidas y en la

tenacidad del mismo, con poco efecto sobre la resistencia al des!aste.• eneralmente se le añade plomo al bronce y al estaño a fin de me$orar la

maquinabilidad y la resistencia al des!aste.

=ropiedades mecnicas>

• &esistencia a la tracción9 6000psi B8)0 -paC• Elon!ación9 80M en 0mm• 1ureza9 7 I?• -odulo elástico en tensión9 ''.7 2 '07psi B>8"aC• &esistencia al impacto, ft ciclos

3entro de !ravedad del ve%*culo

4ntes de elevar un ve%*culo, se debe saber dónde se %alla apro2imadamente el centro

de !ravedad del ve%*culo. El centro de !ravedad del ve%*culo en forma !en#rica es un

punto ubicado entre el e$e delantero y trasero alrededor del cual se %alla

equitativamente distribuido el peso del ve%*culo.

3ada ve%*culo posee un centro de !ravedad diferente debido a9

• La distribución del peso.• La ubicación de las ruedas.• La ubicación de la transmisión.

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En la mayor*a de los casos el centro de !ravedad de los ve%*culos con transmisión

trasera se %alla ba$o la silla del conductor y para los ve%*culos de transmisión delantera

se %alla li!eramente frente a la silla del conductor.

%onsideraciones t'cnicas de se"uridad relacionadas con la elevación de

ve9ículos

• Dn elevador de ve%*culos no es una !rFa este %a sido diseñado Fnicamente

para elevar y soportar ve%*culos.• Los elevadores para ve%*culos deben ser operados solo por el personal

entrenado.• ?a$o nin!una circunstancia se debe intentar modificar un elevador si este se

encuentra dañado o no traba$a apropiadamente, debe ser reparado por

personal calificado.• 4ntes de in!resar al ve%*culo al área de traba$o del elevador se debe ase!urar

que se %alle libre de !rasas y aceites, %erramientas, lazos cadenas o

man!ueras, basura o cualquier otra suciedad.• :unca se debe sobrecar!ar un elevador.

?ormativas de se"uridad para elevadores de autos

;?-I @1)3#1 Aautomotive lift < safet re*uirements for t9e construction

care and use#

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Esta "or!a tie"e 'or o1


16/42

Información del modelo

"á!ina 1) de 42

?ombre del modelo> columnas

%onfi"uración actual> =redeterminadoF%omo mecani&adaG

Sólidos

Nombre de documento y

referencia

Tratado

como

=ropiedades

volum'tricas

Ruta al

documentoB0ec9a de

modificación

MatrizL1

-ólido

Masa>26:#41 /"

Dolumen>:#:3+6646

mH3

7ensidad>5): /"BmH3

=eso>254+#:2 ?

nBa


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=ropiedades del material

Referencia de modelo =ropiedades

?ombre> ;-TM ;3+ ;cero

Tipo de modelo> Isotrópico elstico

lineal%riterio de error

predeterminado>

7esconocido

(ímite elstico> 2#)e::5 ?BmH2(ímite de tracción> 4e::5 ?BmH2

Módulo elstico> 2e:11 ?BmH2%oeficiente de =oisson> :#2+

7ensidad> 5): /"BmH3Módulo cortante> #63e:1: ?BmH2

Tensiones ;on


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Oactor de se!uridad 3ar!a '8878. : 0actor de se"uridad 4#)

?razo sim#trico 3ar!aN7'6'.8 :

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Información de modelo

?ombre del modelo> bra&os telescopicos


SólidosNombre de documento y

referenciaTratado como =ropiedades volum'tricas

Ruta al documento

de modificacióCortar-Etruir1!

-ólido

Masa>+)#:1: /"

Dolumen>:#::5251+2 mH3

7ensidad>5): /"BmH3

=eso>+3#1:) ?

:K4

"á!ina 15 de 42


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=ropiedades de material

Referencia de modelo =ropiedades

?ombre> ;-TM ;3+ ;ceroTipo de modelo> Isotrópico elstico

lineal%riterio de error

predeterminado>

7esconocido




%ar"as sujeciones

?ombre de

sujeciónIma"en de sujeción 7etalles de sujeción

0ijo$1

ntidades> 3 caraKsLTipo> eometría fija

0uer&as resultantes

"á!ina 16 de 42


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?ombre de

car"a%ar"ar ima"en 7etalles de car"a

0uer&a$1

ntidades> 1 caraKsLTipo> ;plicar fuer&a

normalDalor> +131#2) ?

Resultados del anlisis

Tensiones Don$mises

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7espla&amientos

7eformaciones unitarias

"á!ina 21 de 42


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0actor de se"uridad mín 2#

"á!ina 22 de 42


24/42

Información de modelo

?ombre del modelo> sujetador de bra&os 1 derec9o


SólidosNombre de documento y

referencia

Tratado

como=ropiedades volum'tricas

Ruta al documentoB0ec9a de

modificación

Estructura su"etadora

-ólido

Masa>5#)41+ /"

Dolumen>:#:1:::)3 mH3

7ensidad>5): /"BmH3

=eso>+6#: ?

%>NsersN%9e/oN7es/topNelevador

electromecanicoNsujetador de

bra&os 1 derec9o#-(7=RT

;pr :6 1+>21>): 2:1+

Su"etador de brazos

-ólido

Masa>4:#::)3 /"

Dolumen>:#::):6+22 mH3

7ensidad>5): /"BmH3

=eso>362#:)2 ?

%>NsersN%9e/oN7es/topNelevador

electromecanicoNsujetador de

bra&os 1 derec9o#-(7=RT

;pr :6 1+>21>): 2:1+

"á!ina 23 de 42


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=ropiedades de material

%ar"as sujeciones

?ombre de

car"a%ar"ar ima"en 7etalles de car"a

0uer&a$1

ntidades> ) caraKsLTipo> ;plicar fuer&a

normalDalor> +132#2 ?

Resultados del anlisis Tensione Don$mises

"á!ina 24 de 42

&eferencia de modelo "ropiedades

?ombre> ;-TM ;3+ ;cero

Tipo de modelo> Isotrópico elstico lineal%riterio de error

predeterminado>

7esconocido





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7espla&amientos

7eformación unitaria

"á!ina 2) de 42


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0actor de se"uridad mín 2#3

%lculo de tor*ue para elevar la car"a

7atos

P=6.35

"á!ina 2+ de 42


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F =2500kg=24525 N

L= P

Coeficientede fricción=0.15

3oeficientes de rozamiento en los tornillos de potencia Si las superficies de los %ilos de

rosca son lisas y están bien lubricadas, el coeficiente de rozamiento puede ser tan ba$o

como fN0.'0, pero con materiales de mano de obra de calidad promedio, Iam y &yan

recomienda fN0.'8. Si la e$ecución es de calidad dudosas e puede tomar fN0.'.

"ara el aumento en el arranques e aumentan estos valore son 60


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P0órmula para bajar la car"a

l− Pi( f )(dm)sec / Pi (dm)+f (l)(sec)=¿TL= Fdm/2∗¿

6.35 Pi (0.15)(47.625)(1.154)/ Pi (47.625)+0.15(6.35)(1.154)24.525 KN (47.625)/2∗¿

=75.71N*m/2 = 37.855N*m por cada tornillo

P sfuer&o cortante nominal en torsión del cuerpo del tornillo

T =16Tr/ Pi (dr )3 ? 16(62.46E3)/ Pi*(44.45)3 = 3.65Mpa

sfuer&o a8ial en el cuerpo del tornillo debido a la car"a 0

Esfuerzonormal= F

= 4 F

Pi (dr )2=¿ 4(24.525E3 )/Pi(44.45)2= -15.8Mpa

Pficiencia del tornillo

E=¿/TR= F (l) /2( Pi)(TR) ? 24.525*6.35/2Pi*(62.46)=.3!6

P%lculo para encontrar la potencia re*uerida para impulsar un tornillo

7atos>

Diámetro deltornillode !otencia=50.8mm

Rosca sim!le

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30/42

Paso=6.35mm

"elocidad a la #uese moverá latuerca0.03m /s

P=T ∗(velocidad angular)

T =tor#ue !araelevar la carga

" =velocidad lineal del tornillo

Pntonces la velocidad lineal se convierte en velocidad an"ular

" =

30mm

s ∗1 Rev6.35mm

=4.724 Revs

∗2 Pi rad1 Rev

=¿ [email protected])rads

El tie!'o re=%erido 'ara la ele9aci>" de la car#a ser, de 32s Por

c%al la t%erca estar, a9a"-a"do B2!! s.E"to"ces la 9elocidad li"eal se co"9ierte e" 9elocidad a"#%larCo" %" a9a"ce de 3.B6 !! te"e!os =%e 'or cada re9ol%ci>" o

9%elta =%e d8 el tor"illo 9a a9a"-ar esta dista"cia.E"to"ces P? Tr9elocidad a"#%larP? 30.F3N! [email protected])rads ? /.)6H ? 0.6P

Es+eci,caciones del motor a utilizar son: un motor de .+

trifásico de ##!/%

"á!ina 26 de 42


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%lculo del círculo de Mo9r anlisis de la estructura

El análisis del brazo telescópico solo se analizará solo un elemento de los cuatro conlos que cuenta el elevador ya que ambos soportaran la misma car!a, y son

e2actamente i!uales por lo cual son sim#tricos as* que el brazo se tomara como un

elemento separado, y se consideró como una vi!a en voladizo para su análisis estático.

7atos>

La fuerza má2ima a soportar es de 800! y se dividirán en ) brazos telescópicos, as*

que la car!a que soportara en cada brazo 78!

OuerzaN9.81

m

s2

(625kg)¿C

ON 6.1312 ´ KN

El lar!o del brazo es9 '.0//>m

&especto a los datos anteriores se calculará su momento de la vi!a.

-N (6.1312 KN ⃗ i ) (1.0998 $ ⃗ % )

"á!ina 3: de 42


32/42

-N 6.7430 KN ∗ $ k

4%ora se calculará la reacción resultante mediante una sumatoria de fuerzas en y.

∑ f&

R&−6.1212 KN =0

R&=6.13 KN

3álculo de sus esfuerzos y cortante.

3omo la vi!a está en voladizo, solo está aplicando una fuerza puntual sobre ella y unmomento en fle2ión, procedemos a calcular sus esfuerzos normal y cortante.

sfuer&o normal considerando el momento flector calculado anteriormente>

' (= 6.743 KN ∗m (0.063m)

( 112 ) (0.0485m ) (0.126m3 )

' (=51.974 $Pa

3onsiderando que a la vi!a le %acemos un corte con la fuerza, consideramos la fuerza

como una cortante y se calculara respecto a su área.

4N (0.125m) (0.0485m )

4N 6.0625 ) 10−03

m2

¿ 6.131 KN

0.006062m2

¿1.011 $Pa

"á!ina 31 de 42


33/42

sfuer&o promedio>

' !rom=51.974

2

' !rom=25.987 $Pa

;9ora calcularemos nuestra❑ma(

❑ma(=√ 25.9872+1.0112

❑ma(=26 $Pa

sfuer&os principales

' 1=25.987 $Pa+√ 25.9872+1.0112

' 1=51.98

' 2=25.987 $Pa−√ 25.9872

+1.0112

' 2=−0.013

=lanos principales

2*=tg−1 (2) (1.011 )51.974

*=2.13+

=lanos secundarios

"á!ina 32 de 42


34/42

2*=tg−1 (51.974 )(2) (1.011 )

*=42.86+

%oordenadas del círculo de Mo9r>

(51.974,1 .011)

C (25.987,0)

,(0,−1.011)

1e acuerdo a la teor*a de la má2ima

ener!*a de distorsión B;on -isesC9

' =√ (51.982−(51.98 ) (−0.013)+ (0.0132 ))

' =51.986

0actor de se"uridad>

SyN 80 -"a

Fs=250 $Pa

51.986

Fs=4.8

El análisis del perno se considerará con un momento interno producido por el brazo

telescópico de 7.=)6J:P-. Q con una fuerza producida con el brazo telescópico

sostenido a la columna.

"á!ina 33 de 42


35/42

7atos>

Ouerza en el perno.

OuerzaN (625kg)(9.81m /s2

)

ON 6.1312 ´ KN

-omento interno que estará sometido respecto al brazo telescópico.

-N B7.'6'8J: iCB'.0//>-

' (=6.743 KN ∗m (0.03219m )

( - 4 )(0.03219m4 )

' (=256.236 $Pa

sfuer&o considerando la fuer&a puntual p

RreaN (0.228) (0.228)

4N 0.088 m2

"á!ina 34 de 42


36/42

- ¿0.032192

¿

' (=6.1312 KN

¿

' (=1.883 $Pa

;9ora sumamos los 2 esfuer&os

' (=258.119 $Pa

%alculamos el esfuer&o promedio

' !rom=258.119

2

' !rom=129.0595 $Pa

;9ora calcularemos nuestra ❑ma(

❑ma(=√ 129.05952

❑ma(=129.0595 $Pa

sfuer&os principales

' 1=129.0595 $Pa+√ 129.05952

' 1=258.119

"á!ina 3) de 42


37/42

' 2=129.0595 $Pa−√ 129.0595 2

' 2=0

=lanos principales

2*=tg−1 (2 )258.119

*=0.221

=lanos secundarios

2*=tg−1 (258.119)

(2 )

*=44.778

%oordenadas del círculo de Mo9r>

(258.119 .0)

C (129.59, 0)

,(0,0)

7e acuerdo a la teoría del

esfuer&o cortante m8imo K%ML#

"á!ina 3+ de 42


38/42

3aso 9 ' /0/ ' 0

❑ma(=129.0595 $Pa

7e acuerdo al material utili&ado en el perno ;cero ino8idable ;I-I 3:2

Esfuerzo de fluencia N 80-"a

¿❑ &=(0.5)¿ 80-"aC N 870-"a

Fs=260 $Pa

129.0595

Fs=2.014

%lculos de la soldadura en la columna

La columna va unida a su base por medio de una soldadura en la parte e2terior lateral

del cuerpo. 3omo lo indica la flec%a a continuación.

Ilustración 1. Vista superior de la columna

"ara fines de análisis se analiza con la misma car!a a la que está su$eta un solo brazo

de la máquina.

"á!ina 3 de 42


39/42

7atos>

Ouerza aplicada9 7.'6'8 J:

1istancia al centroide de la soldadura9 '.0//>m 0.'')6m N '.8')' m

% N '0mm

La vi!a está %ec%a de un acero 4ST- 467, cuya resistencia a la fluencia es de9

800"a.

%alculamos Iu>

1u=d

3

12

=9.95519.9551 (10−3

m3

%alculamos I>

1 =0.707 2 1 u=2,8566 (10−4

m4

%alculamos el momento del bra&o 9asta el centroide de la soldadura>

$ = F ∗d=(6.1312 KN ) (1.2141m )=7.4438 KN ∗m

Q calculamos el esfuer&o>

*= $c

1 =

(7.4438 KN ∗m)(0.1146m)

2.8566 ( 10−4

m4

=298 $Pa

4 partir del esfuerzo, usamos la tabla de las propiedades de diferentes electrodos parapoder decidir qu# electrodo usar a razón de tener un diseño con un factor de se!uridad

confiable.

"á!ina 35 de 42


40/42

Eli!iendo el electrodo E/022, dado su resistencia a la fluencia, el factor de se!uridad

resulta9

F 3 S 3=531 $Pa

298 $Pa=1.78

%onclusión

El desarrollo de este proyecto se llevó a cabo de manera satisfactoria, la simulación

realizada en el software Solidwors indica que nuestro diseño es capaz de cumplir con

el peso propuesto de car!a sin sufrir fallas. :uestro diseño resulta en una máquina

capaz de car!ar un auto de 800 !. Los cálculos indican, de la misma manera en que

lo %izo el software, que nuestro diseño es capaz de soportar sin fallas el peso

propuesto inicialmente para el diseño.

Referencias

Ahmsa. B'> de enero de 80'C. (btenido de a%msa9

%ttp9KKwww.a%msa.comK4ceroK3omplemK-anual3onstruccion80'6K3apitulo'.

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