PROPUESTA DISEÑO PRENSA ARTICULADA MECANICA MANUAL.

1) OBJETIVOS. Diseñar un elemento mecánico, en base a los conocimientos que se tienen de resistencia de materiales. Aplicar los conocimientos de elementos de maquinas I. Conocer el método de funcionamiento de una presa articulada.

2) FUNDAMENTO TEORICO:

La prensa articulada mecánica es conocida también como prensa de palanca es muy utilizada en la industria, como en las papelerías, en la industria textil, imprentas, etc.

Fig.1 prensa de palanca

En los modelos de palanca articulada la potencia máxima se consigue al alcanzar el punto muerto inferior del recorrido. Como en las prensas de cremallera, la corredera se bloquea para girar.Ventajas: - Altura libre y curso ajustable- Producto fácil de usar- Pequeña inversión

El modelo que se diseñara para el proyecto es más simple, como el que se muestra en la figura.

Fig.2 PRENSA A SER DISEÑADA.

3) PROCEDIMIENTO DE DISEÑO:

3.1.- FUERZAS QUE ACTUAN EN LA MAQUINA:

A la palanca AB se le comunicara con una fuerza de 300lb, considerando como una fuerza máxima.

La prensa estará hecha de acero AISI 1018 estirado en frio (CD).

Las fuerzas que actúan en la maquina se muestran en la figura siguiente:

Realizamos el análisis de fuerzas para cada elemento:

- Elemento ABC:

- Elemento CD:

- Los extremos tienen la misma fuerza. De Dy= 900l lb

3.2.- CALCULO DE FALLAS Y FACTOR DE SEGURIDAD:

Si consideramos a la biela AB como una viga empotrada podemos calcular los esfuerzos por flexión

Fig. N°3 consideracion de la palanca AB como viga empotrada.

Entonces tenemos:

⇒

Por la teoría del esfuerzo cortante máximo, calculamos el factor de diseño:

Si se trata del material de acero AISI 1018 de tablas obtenemos: St = 64 Kpsi, Sy = 54 Kpsi

Caso (a): ⇒

El factor de diseño es:

Por la teoría de la Energía de Distorsión tenemos:

Por la teoría de Coulomb-Morh fragil tenemos:

Si se sabe que:

De los resultados obtenidos escogemos el mínimo valor de las tres teorías, entonces:

Nota: Se utilizara el mismo valor de coeficiente de seguridad para los demás elementos, ya que serán del mismo material y porque esta es la zona más crítica, o es el elemento que puede presentar falla.

3.3.- Diseño de los elementos de Sujeción (pernos):

Se utilizaran tres pernos en las articulaciones, pero estas estarán cubiertas con una plancha para que los dientes del perno sufran fricción con el movimiento dela bielas al accionar la prensa, o mientras esté funcionando el mecanismo.

En la articulación se utilizaran pernos 16UNF grado 5, con diámetro de ¼”, con un factor de diseño de n = 1.5

Fig. 4 pernos en el elemento.

Realizamos el cálculo de las fuerzas que se presentan el perno (Fmax):

De tabla A-20 para acero AISI 1018 Sy = 54 Kpsi Sut = 64 Kpsi

De tabla 8-9 para 16UNF grado 5 ⇒ Sp = 85Kpsi y Sut= 120Kpsi

- Aplastamiento de los pernos:

- Aplastamiento de los elementos:

- Cortante del perno:

- Cortante del borde del elemento ocasionado por los pernos:

Donde a = distancia del perno al borde del elemento: a = 0.375 pulg

- Fluencia del elemento:

Todas las fuerzas obtenidas son las fuerzas máximas o permisibles que se presentan en el elemento conectado, pero todas ellas son mayores que 948(lb) (fuerza de reacción que se presenta en el funcionamiento de la prensa).

Entonces decimos que no existe falla en el perno, ni en el elemento conectado.

3.4.- Diseño de uniones permanentes (soldadura):

En el mecanismo presentado el elemento que lleva soldadura y el cual es el más crítico (que puede presentar falla en la conexión por soldadura) es el eslabona EB, que se muestra en la figura.

Fig.5 soldadura de filete.

Así que determinaremos la altura de garganta de soldadura que debe tener este miembro; y las demas conexiones que necesiten uniones soldadas se las realizaran con la misma altura de garganta que sera determinada.

Datos a priori:

Se utilizara electrodos número: E6010

Factor de diseño: n = 2

Acero AISI 1018(CD) ⇒ Sut = 64 Kpsi y Sy = 54 Kpsi

Si: b=1.6” y d=1.6”

Tenemos:

Del material obtenemos que:

Pero: ⇒

Asumimos:

Esta es la altura de garganta en la soldadura que se a de utilizar en el proyecto.

La prensa terminada se presenta en el siguiente gráfico, con sus respectivos detalles y planos:

Fig.6 biela móvil.

Fig.7 elemento de sujeción del perno

Fig.8 Palanca de la prensa.

Fig. 9 Eje de deslizamiento y parte fija de la prensa.

Fig.10 Parte móvil de la prensa.

Fig.11 Prensa terminada.

4) CONCLUSIONES: Logramos diseñar un maquina sencilla, pero utilizable en la industria. Aplicamos todos los conocimientos de mecánica de materiales, que se necesitaron en este diseño. Logramos obtener un buen funcionamiento de la pequeña maquina que fue diseñada y logramos ver su

funcionamiento.