Análisis de fuerzas en maquinaria

6LVWHPDV0HFiQLFRV
7(0$
$1É/,6,6'()8(5=$6(10$48,1$5,$
2%-(7,926
$QiOLVLV
GHDFHOHUDFLRQHV
$QiOLVLV
GHIXHU]DV
&iOFXORGH
IXHU]DVPRWULFHV
&iOFXORGH
UHDFFLRQHV
\WHQVLRQHV
7(0$
0pWRGRGH
UHVROXFLyQ
3ULQFLSLR
GH'·$OHPEHUW
(FXDFLRQHVGH
1HZWRQ
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
3ULQFLSLRGH
7UDEDMRV9LUWXDOHV
Ì1',&(
,QWURGXFFLyQ
(MHPSORGHDQiOLVLVGHIXHU]DVHQPHFDQLVPRV0pWRGRPDWULFLDO
)XHU]DV\SDUHVGHLQHUFLD3ULQFLSLRGH'
$OHPEHUW
(MHPSORGH339HQPHFDQLVPRV
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
$1É/,6,6'()8(5=$6
0RYLPLHQWRFRQRFLGR
2EWHQFLyQGH
IXHU]DVGHLQHUFLD
&iOFXORGH
IXHU]DVPRWULFHV
$QiOLVLVGH
DFHOHUDFLRQHV
&iOFXORGH
HVIXHU]RVHQEDUUDV
$1É/,6,6'()8(5=$6
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
&iOFXORGH
IXHU]DVHQDSR\RV
5($&&,21(6
$',&,21$/(6
)8(5=$6'(,1(5&,$
•Origen: movimiento de los componentes del mecanismo.
•Manifestación de las Fuerzas de inercia:
•Tensiones en los elementos de un mecanismo
•Fuerzas conductoras requeridas para mantener un determinado
estado de movimiento
•Fuerzas en los apoyos y la bancada sobre la que se soporta el
mecanismo.
•En mecanismos que operan a alta velocidad:
Fuerzas en barras
debidas al movimiento
acelerado
7(0$
Fuerzas en barras
debidas función principal
de la máquina
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
)8(5=$6'(,1(5&,$,,
•Efectos:
•Beneficiosos: Volantes de inercia, embragues centrífugos,… son
casos concretos.
•Perjudiciales. Acciones sobre bancada de máquinas. Deben
mitigarse con equilibrados.
•Herramienta de cálculo: Principio de D’Alembert.
•Permite resolver los problemas de análisis de fuerzas mediante los
métodos de la estática.
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
35,1&,3,2'('·$/(0%(57
•'DGRXQVyOLGRUtJLGRDLVODGRVHFXPSOHTXH
&
&
)
=
P
.
D
∑ L
*
75$6/$&,Ð1
& & P &
&
U
×
)
+
7
=
,
.
α
∑L L ∑ L *
527$&,Ð1
Q
L =1
Q
L =1
7(0$
L =1
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
35,1&,3,2'('·$/(0%(57,,
‡7UDQVIRUPDQGRODVHFXDFLRQHV
Q
&
&
)
−
P
.
D
∑ L
* =0
L =1
Q
& & P &
&
U
)
7
,
α
×
+
−
.
∑ L L ∑ L * =0
L =1
7(0$
L =1
&
− P.D* )XHU]DGHLQHUFLD
&
− , * .α 3DUGHLQHUFLD
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
35,1&,3,2'('·$/(0%(57,,,
Q
&
&
)
−
P
D
.
∑ L
* =0
L =1
Q
& & P &
&
U
)
7
,
×
+
−
.
α
∑ L L ∑ L * =0
L =1
(FXDFLRQHVGHHTXLOLEULRGLQiPLFR
3UREOHPDFLQHWRHVWiWLFR
L =1
‡(QXQFLDGRGHO3ULQFLSLRGH'·$OHPEHUW
8Q VLVWHPD PHFiQLFR VH HQFXHQWUD HQ HTXLOLEULR EDMR OD
DFFLyQGHIXHU]DV\SDUHVTXHORVROLFLWDQ\ODGHIXHU]DV\
SDUHVGHLQHUFLD
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
(-(03/2
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
(-(03/2,,
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
$1É/,6,6'()8(5=$6
Problema dinámico.
Previo: aplicar D’Alembert y reducirlo a uno cinetoestático
Resolución mediante procedimientos empleados en los
problemas estáticos:
•Aplicación de las leyes de Newton
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
$1É/,6,6'()8(5=$6
Leyes de Newton:
1) Descomponer el mecanismo en tantos diagramas de
sólidos libres como barras tenga el mecanismo
2) Plantear para cada uno de ellos:
- Las tres ecuaciones de equilibrio (cinetoestático),
si se aplica el principio de D’Alembert, o bien
- Las tres ecuaciones del movimiento
3) Se obtendrá un sistema de ecuaciones lineales
resoluble por métodos numéricos.
Método también aplicable a problemas puramente estáticos.
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
3
'$726*(20e75,&26,1(5&,$/(6 U2 = 22 $ = 0,05 P, U3 = $% = 0,20 P
P3 = 1,36 NJ , P4 = 0,90 NJ
, 2 = 0,00271 NJ.P 2 ,
'$726&,1(0É7,&26<',1É0,&26 θ 2 = 77
, 3 = 0,01071 NJ.P 2
)4 = 301
ω 2 = 7,17UDG / V α 2 = 111,38UDG / V 2 KRUDULDV
6(3,'(7 \UHDFFLRQHVHQORVSDUHV2$%\HQHOSDUSULVPiWLFR
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
%$55$
y
f32
Tin2
x
f32
y
f12
f12x
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
%$55$
y
f23
x
f23
Fin3
Tin3
y
f43
f43x
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
%$55$
t14
y
f34 f14
y
Fin4
f34x
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD
352%/(0$&,1(7267É7,&2
72'$6/$6%$55$6(67É1(1(48,/,%5,2
%$55$
Tin2
y
%$55$
f32
y
x
f23
f32
x
f23 Fin3
Tin3
y
f12
y
f43
f43x
t14
x
f12
y
f34 f14
y
%$55$
Fin4
f34x
7(0$
',00ÉUHDGH,QJHQLHUtD0HFiQLFD