MEC 2255 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM EJERCICIO TIPO DE SOLDADURA

Transcripción

1 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM Enunciado EJERCICIO TIO DE SOLDADURA Diseñar la juna soldada si la carga es de 300 lbf y la disancia desdes la columna es de 8 pulg. Se conoce que el esfuerzo admisible a core es de 11 ksi. Objeivo En el problema se busca: Dimensionar el espesor de la soldadura para la configuración presenada. Normalizar el diámero del elecrodo. DATOS Maerial del perfil y de las placas A36 E ksi 3000lbf L1 5in L 4in ANÁLISIS σ ua36 58ksi σ ua kgf cm σ ya36 36ksi σ ya kgf cm La resolución se da de acuerdo a los siguienes pasos: 1. Se encuenra el cenro geomérico de la soldadura.. Se obiene el área de la soldadura. 3. Se calcula la inercia polar de la soldadura. 4. Se obiene los momenos y fuerzas solicianes. 5. Se elige el o los punos más alejados para ener el radio desde el cenro de gravedad de la soldadura hasa ese puno. 6. Se calculan los esfuerzos por dirección (x e y). 7. Se obiene la resulane de la cual se despeja la carga admisible. Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 1 de 7

2 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM DESARROLLO 1) Diagrama de cuerpo libre RESOLUCION CONTEMLANDO EL SEGUNDO MOMENTO OLAR DE AREA A 1 = L1 A = L A = A 1 A ) se encuenra el cenro geomerico de la soldadura x m A x = y m A = A y A L1 x.5 in L 5 in L1 Lin m = y ( 5in 4in) m = ( 5in 4in) La disancia d1 y d serán: y m d 1 = x m x 1 d = x x m y y m Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana de 7

3 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM ) Se encuenran los momenos de inercia polares Momeno polar de 1 1 = I 1x I 1y 5in 3 ( 5in) 3 5in 3 I 1x = I 1 1y = I 1 p1 = 1 ( 5in) 3 1 Momeno polar de = I x I y 4in 3 ( 4in) 3 ( 4in) 3 I y = I 1 x = I 1 p = 1 4in 3 1 rasladamos los momenos de inercia al cenro geomérico ras = Ad 5in 3 I 1p = 1 = ( 4in) 3 1 ( 5in) 3 1 4in 3 1 L1d 1 Ld = I 1p 4) Las fuerzas y momenos solicianse serán: Fuerza corane: F c momeno: ex = 5in x m Mom = ( ex 8in) 5) Se analiza el puno más alejado por inspeccion visual, ese es el exremo inferior, por ano: 4in y m r = 5in x m 6) Se obienen los esfuerzos y las componenes de los ESFUERZOS α = asin 5in x m r Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 3 de 7

4 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM Esfuerzo por corane direca: τ c = A Momr Esfuerzo por momeno corane τ m = Esfuerzos en el eje "X" τ mx = τ m cos( α) Esfuerzos en el eje "Y" τ my = τ m sin( α) τ c El esfuerzo oal será: τ max = τ mx τ my 11ksi Bien, ahora para poder resolver el ejercicio, se omará la magniud de la soldadura como uniaria, por cuano: 1mm El área: A 9in 0.35 in El cenro de gravedad L1 x.5 in L 5 in L1 Lin m y ( 5in 4in) m ( 5in 4in) x m 91.7 mm y m.86 mm La disancia d1 y d serán: x 1.5in x 5in y in d 1 x m x 1 y m d x x m d 1 36 mm d 45 mm Momeno polar de 1 y y m 5in 3 ( 5in) 3 5in 3 ( 5in) 3 I 1x I 1 1y I 1 p1 I 1 1 p cm 4 Momeno polar de 4in 3 ( 4in) 3 ( 4in) 3 4in 3 I y I 1 x I 1 p I 1 1 p 8.74 cm 4 5in 3 ( 5in) 3 I 1p L1d I 1p cm 4 Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 4 de 7

5 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM ( 4in) 3 4in 3 Ld cm 4 I 1p 6.85 cm 4 Fuerza corane: F c F c kgf momeno: ex 5in x m Mom ( ex 8in) Mom 34.5 kgf m 4in y m r 5in x m r 86.9 mm 5in x m α asin α 4.13 deg r Esfuerzo por corane direca: τ c A Momr Esfuerzo por momeno corane τ m τ I m ksi p Esfuerzos en el eje "X" τ mx τ m cos( α) τ mx ksi Esfuerzos en el eje "Y" τ my τ m τ c τ my ksi El esfuerzo oal será: τ max τ mx τ my 9. ksi Enonces los esfuerzos que hemos obenido son por unidad de longiud en pulgadas τ max = τ adm τ max 11ksi mm 0.33 in Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 5 de 7

6 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM RESOLUCION CONSIDERANDO EL MOMENTO OLAR DE INERCIA DE AREA UNITARIA La abla siguiene es exracada del exo de "Diseño en Ingenieria Mecanica", Shigley. b 5in d 4in el area: los cenros de gravedad 0.707( b d) 0.5 m A = 0.5mh b d x m 35.8 mm y ( b d) m.58 mm ( b d) El momeno polar uniario de inercia ( b d) 4 6b d J u 1( b d) cm 3 la disancia al puno más alejado: r x m El momeno será: 4in y m radio 8in x m 9.39 in mm Mom radio lbfin Mom 34.5 kgf m Esfuerzo por corane direca: τ c = 6.3inh Momr Esfuerzo por momeno corane τ m = Esfuerzos en el eje "X" τ mx = Momr cos( α) Esfuerzos en el eje "Y" τ my = Momr sin( α) 6.3inh enonces se recurre a la igualdad: = 0.707hJ u Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 6 de 7

7 MEC 55 ELEMENTOS DE MÁQUINAS 1 SEM reemplazando en la ecuación compuesa: El esfuerzo oal será: τ max = τ mx τ my 11ksi 0.5m 9.84 in τ max = facorizando radior cos( α) 0.707hJ u radior sin( α) 0.707hJ u 9.84inh 11ksi τ max = h radior cos( α) 0.707J u radior 0.707J u sin( α) in resolviendo h 10mm dado 11ksi = h radior cos( α) 0.707J u radior 0.707J u sin( α) in h buscar( h) h 0.33 in NORMALIZANDO SE ESCOGE UN ELECTRODO DE DIAMETRO 3/8" 3 d elec in 9.5 mm in 8.38 mm Elaborado por: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana 7 de 7