MECANICA DE MATERIALES - DISEÑO DE EJES POR TORSION - CONCEPTOS FUNDAMENTALES

PROFE JN El canal del ingeniero

7 Oct 201706:21

Summary

TLDREl video aborda el diseño de ejes, destacando variables clave como la velocidad angular, el torque y la potencia. Se explica la conversión de unidades entre revoluciones por minuto (rpm) y radianes por segundo, y cómo trabajar con diferentes sistemas de medidas, como libras por pulgada o newtons por metro para el torque. Además, se describe la relación entre potencia, velocidad angular y torque, así como el cálculo del diámetro del eje a partir del torque y los esfuerzos cortantes máximos. Finalmente, se menciona el uso de watts en el sistema internacional para expresar potencia.

Takeaways

⚙️ Al diseñar un eje, se deben considerar variables como la velocidad angular, el torque y la potencia.
🔄 La velocidad angular se mide en radianes por segundo y es necesario hacer la conversión desde revoluciones por minuto (rpm).
💪 El torque se mide en libras por pulgada (sistema inglés) o en newton por metro (sistema internacional).
⚡ La potencia puede expresarse en caballos de fuerza o en libras por pulgada sobre segundo, con un factor de conversión de 1 caballo de fuerza igual a 6,600 libras por pulgada sobre segundo.
🔧 La ecuación principal relaciona la potencia, el torque y la velocidad angular: Potencia = Torque x Velocidad angular.
🔍 El torque debe expresarse en libras por pulgada o newton por metro, y la velocidad angular en radianes por segundo para tener unidades correctas de potencia.
📏 Al diseñar un eje, se debe calcular su diámetro (o espesor si es hueco) usando el torque y los esfuerzos cortantes máximos generados en la superficie del eje.
🔑 La fórmula para el esfuerzo cortante máximo es Torque x Radio exterior dividido por el momento polar de inercia.
📐 Para ejes sólidos, el momento polar de inercia se calcula como pi/2 veces el radio a la cuarta potencia.
🔄 El diámetro del eje se determina despejando el radio de la ecuación de esfuerzos cortantes y torque, y luego calculando su valor.

Q & A

¿Qué variables son importantes a considerar al diseñar un eje?
-Al diseñar un eje, es importante considerar la velocidad angular, el torque y la potencia que se va a transmitir.
¿Cómo se mide la velocidad angular en el contexto del diseño de ejes?
-La velocidad angular se mide en revoluciones por minuto (RPM), pero para el diseño, se convierte a radianes por segundo.
¿Cuál es la relación entre revoluciones por minuto y vueltas por minuto?
-Las revoluciones por minuto y las vueltas por minuto son equivalentes, ambas miden la velocidad angular en términos de la cantidad de giros realizados en un minuto.
¿Cuáles son las unidades de torque en el sistema inglés y en el sistema internacional?
-En el sistema inglés, el torque se mide en libras por pulgada y en el sistema internacional, se mide en newton por metro.
¿Cómo se relaciona la potencia con el torque y la velocidad angular?
-La potencia es igual al torque multiplicado por la velocidad angular, y se debe expresar en unidades consistentes para que la relación sea correcta.
¿Cuál es la conversión de caballos a libras por pulgada sobre segundo?
-Un caballo es igual a 6.600 libras por pulgada sobre segundo.
¿Cómo se calculan los esfuerzos cortantes máximos en un eje?
-Los esfuerzos cortantes máximos se calculan como el torque dividido por el radio exterior y el momento polar de inercia (J).
¿Qué significa el momento polar de inercia y cómo se aplica en el diseño de ejes?
-El momento polar de inercia (J) es una medida de la distribución de la masa de un objeto alrededor de un eje de rotación. En el diseño de ejes, se usa para calcular los esfuerzos cortantes y determinar el tamaño adecuado del eje.
¿Cómo se determina el diámetro de un eje sólido durante el diseño?
-El diámetro de un eje sólido se determina a partir de la ecuación que relaciona el radio exterior, el torque y el esfuerzo cortante máximo, tomando en cuenta el momento polar de inercia.
¿En qué unidades se mide la potencia en el sistema internacional y cómo se relaciona con el sistema inglés?
-En el sistema internacional, la potencia se mide en watts, que son equivalentes a newton metros por segundo. Para efectos de trabajo, se puede simplificar como newton metros por segundo, mientras que en el sistema inglés, se utiliza caballos.