LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

(FRICCIÓN EN BANDAS O CORREAS)

PRESENTADO POR:

PRESENTADO A:

FACULTAD DE INGENIERIA

BARRANQUILLA

2014

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CONTENIDO.

Pag.

1. INTRODUCCIÓN

2. OBJETIVOS………………………………………………………………………4

2.1OBJETIVO GENERAL…………………………………………………………4

2.2OBJETIVOS ESPECÍFICOS………………………………………………….4

3. MARCO TEÓRICO……………………………………………………………..5

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL (MATERIALES UTILIZADOS)……….9

5. CÁLCULO, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PREGUNTAS……………10

6. CONCLUSIÓN

7. BIBLIOGRAFÍA

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1. INTRODUCCIÓN.

La resistencia de materiales es la ciencia que desarrolla la relación entre las

fuerzas externas aplicadas a un cuerpo deformable y las fuerzas internas

producto de esas fuerzas externas o en otras palabras “La resistencia de un

elemento se define como su capacidad para resistir esfuerzos y fuerzas

aplicadas sin romperse, adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de

algún modo.”

En Laboratorio de Resistencia de Materiales se llevarán a la práctica los

conocimientos que se vayan adquiriendo a lo largo del curso, como también

desarrollaremos muchas experiencias, una de estas la que se realiza con la

máquina de “fricción en bandas o correa”, nuestro primer ensayo dentro del

laboratorio.

Dentro de este informe se tratará acerca de la teoría respectiva a la fricción en

bandas, al desarrollo experimental de esta misma y a como calcular las

tensiones relacionadas con los dinamómetros. Cabe destacar también que se

trabajará con diferentes tipos de correas por lo que se obtendrán diferentes

resultados, y son estos resultados los que nos permitirán sacar conclusiones

sobre lo realizado en el laboratorio.

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2. OBJETIVOS.

OBJETIVO GENERAL:

Familiarizar al estudiante con el proceso que se lleva a cabo dentro de la

máquina de “fricción en bandas” y calcular los coeficiente de fricción

para cada una de las correas.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

Reconocer que elementos necesarios que se requieren para llevar a

cabo con éxito este ensayo

Identificar el proceso de “fricción en bandas”, reconociendo ángulos,

fuerzas, dinamómetros, correas, tensiones, etc.

Comparar el coeficiente de fricción de las diferentes correas que

podemos encontrar dentro del laboratorio.

Aprender usar correctamente el equipo de fricción en correas.

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3. MARCO TEÓRICO

Fricción en correas o bandas:

Se conoce como correa de transmisión a un tipo de transmisión mecánica

basado en la unión de dos o más ruedas, sujetas a un movimiento de rotación,

por medio de una cinta o correa continua, la cual abrasa a las primeras en

cierto arco y en virtud de las fuerzas de fricción en su contacto arrastra a las

ruedas conducidas suministrándoles energía desde la rueda motriz.

Es importante destacar que las correas de trasmisión basan su funcionamiento

fundamentalmente en las fuerzas de fricción, esto las diferencia de otros

medios de flexibles de transmisión mecánica, como lo son las cadenas de

transmisión y las correas dentadas las cuales se basan en la interferencia

mecánica entre los distintos elementos de la transmisión.

Las correas de transmisión son generalmente hechas de goma, y se pueden

clasificar en dos tipos: planas y trapezoidales.

Correas planas:

Las correas planas se caracterizan por tener por sección transversal un

rectángulo. Fueron el primer tipo de correas de transmisión utilizadas, pero

actualmente han sido sustituidas por las correas trapezoidales. Son todavía

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estudiadas porque su funcionamiento representa la física básica de todas las

correas de trasmisión.

Correas trapezoidales:

A diferencia de las planas, su sección transversal es un trapecio. Esta forma es

un artificio para aumentar las fuerzas de fricción entre la correa y las poleas

con que interactúan.

Luego de haber definido lo que es una correa ahora si definamos que es la

fricción y el coeficiente fricción de los diferentes tipos de correa.

Fricción:

Es la fuerza que se opone al movimiento de una superficie sobre la otra.

Coeficiente de fricción en correas planas:

Considérese una banda plana que pasa sobre una polea. Se supone que la

fuerza de fricción en la banda es uniforme a lo largo de todo el ángulo de

contacto y que la fuerza centrifuga sobre la banda puede ser despreciada.

a)

b)

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Figura. Diagrama de cuerpo libre: a) polea y correa b) elementos de

banda.

Analizando el D.C.L. del elemento de banda1 y aplicando los conocimientos

matemáticos se obtiene que la relación entre tensión mayor T2 y la tensión

menor T1 es:

ln(T2/T1)=µ.β

µ=ln(T2/T1)/β

Donde β es el ángulo de contacto expresado en radianes y μ es el coeficiente

de fricción.

Coeficiente de fricción en correas trapezoidales:

En este caso se tiene que la relación que existe entre los valores T1 y T2 de la

tensión en las dos partes de la banda cuando está a punto de deslizarse puede

obtenerse al igual que en el caso anterior, analizando el D.C.L. del elemento y

notando que la magnitud de la fuerza de fricción total que actúa sobre el

elemento es 2Δ F y que la fuerza normal es 2 ΔN * sen(α / 2). Procediendo

matemáticamente se obtiene:

ln(T2/T1)=(µ.β)/sen(α/2)

µ=(sen(α/2).ln(T2/T1))/β

Donde μ es el coeficiente de fricción, β el ángulo de contacto y α el ángulo de la

banda.

Clases de rozamiento

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La diferencia entre ellas radica n las condiciones de movimiento o de reposo

que presentan los cuerpos en contactos.

Fricción de deslizamiento

Se genera cuando los cuerpos presentan diferente velocidad en la superficie de

contacto. El impulso de transmisión de movimiento se debe a la rugosidad de

los materiales. Cuando los cuerpos se mueven en la misma dirección uno

impulsa al otro, y cuando van en sentido contrario, una frena al otro.

Rozamiento de Rodadura

Se presenta cuando uno de los cuerpos esta en movimiento y el otro está en

reposo .El cuerpo en reposo genera una fuerza de fricción debido a la

rugosidad de la superficie que hace que el cuerpo en movimiento se detenga o

desacelere.

Rozamiento de adherencia

La fuerza impartida por uno de los cuerpos es insuficiente para producir el

movimiento.

4. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

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Equipos Y Materiales

• Maquina de ensayo de fricción

• Una correa de cuero.

• Una correa compuesta.

• Una correa de nylon.

• Una correa en v.

• Dos dinamómetros.

Al comenzar se coloca la correa en la polea y se fija los dinamómetros a la

carga con las que se trabajara, en nuestro caso de 3Kg y de 4Kg. Se gira la

manivela de la polea a una velocidad lo más constante posible hasta que las

lectura de los dinamómetros se estabilicen, se toman las lecturas de las

tensiones (T1 y T2). Se Repite el procedimiento con los ángulos a trabajar que

en este caso Fueron 120º y 135° , se procede a calcular el coeficiente de

fricción a cada una de las correas.

5. CÁLCULOS, ANÁLISIS DE RESULTADOS Y PREGUNTAS.

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La tabla de datos que tomamos en la experiencia es la siguiente:

MATERIAL CARGA (Kg) ANGULO (°) T1 T2 T2/T1EN V 3 120 0,4 6,0 15EN V 3 135 0,2 6,0 30EN V 4 120 0,6 8,0 13,3EN V 4 135 0,4 8,2 20,5CUERO 3 120 2,2 3,8 1,72CUERO 3 135 2,2 4,2 1,90CUERO 4 120 3,0 5,0 1,66CUERO 4 135 3,0 5,2 1,73NYLON 3 120 2,2 3,6 1,63NYLON 3 135 2,4 3,4 1,41NYLON 4 120 3,4 4,6 1,35NYLON 4 135 3,0 4,4 1,46COMPUESTA 3 120 1,4 4,0 2,85COMPUESTA 3 135 2,0 4,0 2,00COMPUESTA 4 120 2,6 5,2 2,00COMPUESTA 4 135 2,6 5,2 2,00

La formula para determinar el coeficiente de fricción es el siguiente:

µ=ln(T 2T 1 )β

Calculo de los ángulos

ANGULO Π rad

120° 2,094

135° 2,356

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Utilizando la formula para cada material con su respectiva carga y ángulo

el coeficiente de fricción para cada uno sería:

MATERIAL CARGA (Kg)

ANGULO (°)

Π rad T1 T2 T2/T1 μ

EN V 3 120 2,094 0,4 6,0 15,0 1,29EN V 3 135 2,356 0,2 6,0 30,0 1,44EN V 4 120 2,094 0,6 8,0 13,3 1,23EN V 4 135 2,356 0,4 8,2 20,5 1,28CUERO 3 120 2,094 2,2 3,8 1,72 0,25CUERO 3 135 2,356 2,2 4,2 1,90 0,27CUERO 4 120 2,094 3,0 5,0 1,66 0,24CUERO 4 135 2,356 3,0 5,2 1,73 0,23NYLON 3 120 2,094 2,2 3,6 1,63 0,23NYLON 3 135 2,356 2,4 3,4 1,41 0,14NYLON 4 120 2,094 3,4 4,6 1,35 0,14NYLON 4 135 2,356 3,0 4,4 1,46 0,16COMPUESTA 3 120 2,094 1,4 4,0 2,85 0,50COMPUESTA 3 135 2,356 2,0 4,0 2,00 0,29COMPUESTA 4 120 2,094 2,6 5,2 2,00 0,33COMPUESTA 4 135 2,356 2,6 5,2 2,00 0,29

Preguntas y respuestas:

1. ¿En que afecta la inclinación del brazo de la correa el coeficiente de

fricción?

En esta experiencia se obtuvo que para el material de Compuesta a

menor ángulo de inclinación mayor es el coeficiente de fricción, pero

para el material de correa en V a menor ángulo de inclinación, menor

coeficiente de fricción, sin embargo también se observo que en

materiales como el Nylon y Cuero el coeficiente de fricción dependió

tanto de la carga como de los ángulos inclinación.

2. ¿Cómo influye la tensión inicial en el cálculo del coeficiente de

ficción?

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La tensión inicial no influye en el cálculo del coeficiente de fricción, pues

es la misma para todos, para calcular coeficiente de fricción se utiliza la

siguiente ecuación.

µ=ln(T 2T 1 )β

Donde

T2= es la tensión final mayor

T1 es la tensión final menor

β= ángulo de inclinación en radianes.

Con esta ecuación se concluye que la tensión inicial no es indispensable

en cálculo de coeficiente de fricción

3. ¿La velocidad de giro de la manivela influye en el coeficiente de

ficción?

La velocidad de giro de la manivela no influye en el coeficiente ya que la

muestra se toma de una velocidad constante.

4. ¿Qué correa obtuvo el mayor coeficiente de fricción? ¿Por qué?

La que mayor coeficiente de fricción tuvo fue la correa en V ya que

posee la mayor diferencia entre T1 y T2.

6. CONCLUSIÓN.

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Luego de todo lo realizado para el desarrollo de esta experiencia se puede

calificar como satisfactoria, debido a que gracias a la investigación, a la lectura,

al análisis y sobre todo a lo realizado dentro del laboratorio se logró tener un

mayor conocimiento sobre lo que trata en sí el ensayo “fricción en bandas” y

sobre los diferentes tipos de correas con las que podemos trabajar en la

máquina y como varían los resultados de acuerdo al tipo de correa que se

utilice, sin olvidar claro está que ya se conoce el proceso de laboratorio y los

cálculos que se llevaron a cabo para obtener los resultados.

7. BIBLIOGRAFÍA.

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Ahumada, José Luis; “Caracterización de Materiales de uso en

Ingeniería”, Educosta, 2009.

William D. Callister, Jr.; “Introducción a la ciencia e ingeniería de los

materiales”, Reverté, 1995.

Shakelford, J.F.; “Intoducción a la ciencia de materiales para ingenieros”,

Pearson Prentice Hall, 2005.

http://es.wikipedia.org/wiki/Correa_de_transmisi%C3%B3n

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