Factores que modifican el limite de resistencia a la fatiga


1) ETAPAS DEL DISEÑO DE MÁQUINAS

Proceso que parte de una necesidad utilizando conocimientos multidisciplinares, se llega a la construcción de una máquina

ETAPAS

La constituye la selección y cuantificación de las especificaciones a partir de las necesidades que se deben satisfacer. Por ejemplo una “grúa” (lugar de trabajo, carga a elevar ,elevación, alcance, mercado, mantenimiento, montaje)

1.Síntesis estructural, se definen tipo de mecanismos y subsistemas que se deben componer , desde el punto de vista topológico y los elementos de máquina de cada uno

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Síntesis cinemática, en la cual se definen dimensiones de miembros q componen las cadenas cinemáticas (desplazamientos ,trayectorias ,velocidad ,aceleración) 3.Realizar diseño y cálculo de los componentes de la máquina, hay que tener en cuenta los principios y métodos de resistencia de materiales. 4.Sistemas de lubricación, único o diferente para cada parte, se calculan sus elementos desde el punto de vista mecánico, hidráulico y termodinámico

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Sistemas de regulación control y mantenimiento de la máquina para q opere en valores establecidos

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Proyecto de diseño de la máquina, se entablan diferentes subsistemas y define sus posiciones relativas. Sus modos de fijación etc.

Se deben considerar los materiales disponibles procesos, equipos de fabricación, aspectos económicos y de mercado, el diseño de máquinas requiere conocimientos electrónicos electricidad y automática, relación con el control regulación y mantenimiento.

Factores:



selección del material
(función, esfuerzo, duración, configuración, fabricación, costes adquisición, mercado, peso, condiciones de trabajo
) en el dimensionado de piezas (resistencia a esfuerzos, rigidez, acabado de la superficie, equilibrado, velocidad critica, uníón de piezas, tiempo de trabajo, costes fabricación, limitación de espacio, configuración, facilidad de transporte).

2) FORMULACIÓN ESTADÍSTICA DEL COFICIENTE DE SEGURIDAD

Elcoeficiente de seguridades el cociente entre el valorcalculadode la capacidad máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperadoreala que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos. Los coeficientes de seguridad se aplican en todos los campos de la ingeniería, tantoeléctrica, comomecánicaocivil, etc. 

En los cálculos de resistencia mecánica, el factor de seguridad se aplica principalmente de dos maneras:

  • Multiplicando el valor de las solicitaciones o fuerzas que actúan sobre un elemento resistente por un coeficiente mayor a uno (coeficiente de mayoración).
  • Dividiendo las propiedades favorables del material que determinan el diseño por un número mayor que uno (coeficiente de minoración).

La definición estadística del coeficiente de seguridad es la siguiente:



Como se ha visto, tanto la capacidad de carga del elemento de la maquina como la carga real a la que se encuentra sometido, dependen de múltiplos factores.  Si el objetivo final es que el elemento de la maquina no falle, está claro que el cociente que define el coeficiente de seguridad deberá ser mayor a la unidad.

La influencia de los diferentes factores se traduce en una cierta variabilidad.

3) FACTORES LIMITE DE FATIGA

Acabado superficial de la probeta (puede originar concentraciones de tensiones y aparición de grietas q aceleran la rotura por fatiga se define un coeficiente que varía según el acabado


Tamaño de probetas (diámetro>7,62mm se reduce límite de fatiga sobre todo para flexión y torsión ,diámetro entre 2,79-51mm se aplica coeficiente corrector)
Concentración de tensiones ( una alteración provoca una distribución no uniforme de tensiones, el aumento de tensión depende del tipo de concentrador, para esfuerzos estáticos la influencia del elementos concentrador de tensiones es pequeña, esfuerzos variables es mayor, no todos los materiales tienen la misma sensibilidad a entalla, disminuye el limite +radio)
Temperatura material (A menor temperatura más límite de fatiga, depende principalmente del material)
Tensiones residuales las residuales de tracción disminuyen la resistencia a fatiga y las de compresión las mejoran, la resistencia a fatiga mejora con tratamientos en frio).
Carácterísticas direccionales las piezas laminadas, forjadas, etc. Disminuyen la resistencia de fatiga hasta un 20% cuando se somete a esfuerzos variables en dirección perpendicular a la fibra.

Sistema de fabricación:

las inclusiones, oquedades etc. Pueden ser causa de disminución de la resistencia a fatiga, se contempla bajo el coeficiente Kv Tratamientos térmicos la resistencia de fatiga aumenta al aplicar un tratamiento térmico q aumente la resistencia a la tracción.
frecuencia de variación del esfuerzo el límite de fatiga no sufre modificaciones si la frecuencia de variación del esfuerzo aplicado varia entre 200-10.000 ciclos pero si a las superiores de 30.000 cpmFatiga previa aumenta el límite de fatiga si se someta l material antes a esfuerzos de fatigas menores metalizado y cromado disminuyen un 35% el límite de fatiga


Tratamiento superficial

Resistencia fatiga con cementación y nitruración corrosión forma rugosidades q actúan como concentrador de tensión.

Resistencia fatiga esfuerzo medio los resultados de los ensayos de fatiga son diferentes si se utilizan esfuerzos simétricos o asimétricos.

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