Departamento de Tecnología. IES Nuestra Señora de la Almudena Mª Jesús Saiz EJERCICIOS TEMA 11: ELEMENTOS MECÁNICOS AUXILIARES 1. A una máquina punzonadora para taladrar chapa se le acopla un volante de inercia en el eje de giro. Este eje gira a 700 rpm. El volante de inercia tiene 30 cm de diámetro y una masa de 500 g. Calcula: a) Explica la función que realiza el volante de inercia b) La energía cinética media del volante Solución a) La máquina punzonadora sólo aplica fuerza de corte cuando el punzón atraviesa la chapa, mientras que en el resto del recorrido la máquina trabaja en vacio. Por tanto, el volante debe acumular energía mientras en el recorrido que trabaja en vacio y ceder dicha energía cuando corta la chapa para evitar irregularidades en el giro. b) Hay que pasar la velocidad de giro a rad/s: 700 rev/min . 2π rad/rev . 1min/60s = 73,3 rad/s , . , (J) = . , = 15,04 J 2. El motor de una máquina-herramienta, cuyo giro es de 1500 rpm lleva acoplado un volante de inercia de 40 cm de diámetro con una masa de 550 g. Calcula: a) La energía cinética media del volante Solución a) 135,7 J 3. Se tiene un freno de zapata exterior para detener el giro del árbol de una máquina después de que haya parado el motor. El radio del disco es de 50 mm, su masa de 1,8 kg, gira a 1200 rpm y el coeficiente de rozamiento con la zapata es de 0,35. Calcula el número de revoluciones que dará el disco si presionamos la zapata con una fuerza de 130 N. Solución E cinética del disco = E absorbida freno E cinética del disco = E absorbida freno = fr e = F µ 2 π r n´ Departamento de Tecnología. Mª Jesús Saiz IES Nuestra Señora de la Almudena Para calcular la energía cinética del disco debemos calcular el momento de inercia y también necesitamos pasar la velocidad de giro a rad/s 2 2 I= = 1,8 . 0,05 / 2 = 0,0022 Kg.m W = 1200 . 2π / 60 = 125,66 rad/s = 1,8 . 0,052. 125,662 / 4 = 17,37 J E absorbida freno = F µ 2 π r n´ 17,37 J = 130 . 0,35 . 2 π . 0,05 . n´ n = 1,21 vueltas 4. Calcula la fuerza que será necesario aplicar sobre las zapatas de un freno de tambor de una máquina que está girando en vacio a 2500 rpm, si su masa es de 8 kg y queremos que se detenga después de haber girado 4 vueltas completas. El coeficiente de rozamiento entre la zapata y el tambor es de 0,4 y el radio es de 10 cm. Solución 27,27 N 5. Un dispositivo está formado por los siguientes elementos: – Un motor, capaz de suministrar 14900 W y un par motor máximo 140 Nm - Un embrague de grafito sobre acero – Un volante de inercia macizo, cortado en chapa de acero de masa 80 kg y con un radio de 40 cm. embrague volante inercia M El volante, inicialmente en reposo, se pretende llevar a una cierta velocidad. Para ello se conecta el embrague, actuando el motor a su potencia máxima y suministrando un par máximo. Calcular: a) Velocidad de giro que alcanzará el volante en rpm b) Energía cinética del volante de inercia Solución a) n = 106,43 rad/s = 1016 rpm b) Ec = 36247,5 J Departamento de Tecnología. Mª Jesús Saiz IES Nuestra Señora de la Almudena 6. El sistema de la figura está formado por: - Un motor, cuya par máximo es de 120 Nm. - Un embrague cónico de asbesto impregnado sobre acero - Un volante de inercia macizo, cortado en chapa de acero de masa 210 kg y con un radio de 35 cm. volante inercia embrague M Se pretende llevar el volante de inercia desde el reposo en que se halla inicialmente hasta una velocidad de giro de 600 rpm. Para ello, se conecta el eje del motor al eje del volante mediante el embrague, y se hace trabajar al motor a su máxima potencia hasta que se alcanza la velocidad deseada en el volante. Determinar: a) Potencia que ha de poseer el motor. b) Energía cinética del volante de inercia Solución a) P = 7539,8 W b) Ec = 25384,6 J