UNIVERSIDAD INTERNACIONAL DEL ECUADOR

INGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZ

TEMA DEL PROYECTO: Análisis estructural de un elevador de 2 postes.

PROYECTO DE TECNOLOGIA DE MATERIALES

NOMBRES:

Joseph Lara Gavidia Paul Rodríguez Gabriela Cadena Víctor Pesantes

TUTOR RESPONSABLE: Ing. Pedro Montoya, M.Sc

Quito, enero 2015

PROYECTO DE INVESTIGACION Nº3

Tema: Análisis estructural de un elevador de 2 postes.

Objetivo

Analizar estructuralmente un elevador automotriz de 2 postes.

Indicaciones Generales:

a) Los elementos de estudio de este proyecto deben ser escogidos por los

participantes. Es importante indicar que se debe registrar el elevador a utilizar (no

se puede utilizar los existentes en la FIA UIDE).

b) Toda información necesaria para realizar este proyecto debe ser investigada y/o

asumida indicando su fuente con su respectiva explicación.

c) Cualquier dimensión necesaria se deberá tomar directamente del elemento

seleccionado.

d) Ningún grupo podrá efectuar el proyecto utilizando los mismos elementos que

otro grupo.

Actividades a realizar (memoria de cálculo):

a) Seleccione el elevador de dos postes para este proyecto (indique los datos de

identificación: marca, modelo, capacidad, origen, etc.). Incluir fotos suficientes.

Elevador De Dos Columnas

Mediante éste elevador el auto es soportado lateralmente por brazos, que pivotan

y se apoyan en dos columnas empotradas al piso, deslizándose a través de éstas.

Las operaciones de mantenimiento del auto en este tipo de elevador son múltiples,

como por ejemplo: sistema de suspensión, sistema que actúa sobre el freno de las

ruedas, sistema de transmisión motriz y otros. Este tipo de elevador se puede

observar en la figura

El modelo usado para el informe es un elevador BendPak XPR-15C:

Todas las Series XPR son un reflejo del compromiso continuo de BendPak a la

producción de ascensores de alta calidad, brindándole seguridad y máxima

fiabilidad. Con la tecnología de ingeniería más avanzada disponible en la industria,

nuestros elevadores están diseñados con estándares de seguridad muy por

encima de los requeridos por OSHA / ALI / ETL. Los elevadores o rampas de

automóviles de la Serie XPR incluyen una vasta selección de características

opcionales y estándar para brindar al operador lo que necesita en términos de

seguridad y mantenimiento. Combinado con la tradición de construcción duradera

que destaca a BendPak como estándar de referencia en la industria y bajo el cual

los modelos de la competencia son juzgados.

Sean cuales sean los requerimientos que necesite para sus proyectos

automotrices en BendPak le tenemos el perfecto elevador de 2 Postes de la serie

XPR, fabricado para satisfacer sus exigencias. Nuestros equipos vienen con una

abundante lista de opciones que lo impresionarán y accesorios que le permiten

adaptar su elevación de manera automática a su circunstancia particular.

En pocas palabras, cuando usted obtiene los productos de BendPak, puede contar

con un aumento significativo en el rendimiento, duración prolongada de

levantamiento porque su elevador BendPak XPR-15C ha sido construido para ser

la última rampa que necesite comprar. Nadie nos supera en calidad y seguridad,

no ahora, no nunca. Es por eso, que cuando compra un elevador de carros

BendPak, usted logra mucho más que un equipo de elevación, usted consigue paz

y la confianza de estar seguro que tiene lo mejor.

Obtener el ascensor de autos adecuado para su garaje es muy fácil con la ayuda

de su distribuidor local BendPak o también investigando el producto que necesite,

visitando nuestra página web.

¿Levantar 15,000 libras es demasiado y necesita menos? No se preocupe,

también le ofrecemos elevadores con capacidad para carga de 12,000 libras como

el XPR-12C y si necesita una rampa que pueda levantar más peso, tenemos el

XPR-18C con capacidad de elevación de carga hasta de 18,000 libras.

Cada XPR-15C viene con el siguiente equipo:

Tecnología de transmisión directa

Cada elevador de coches de dos postes BendPak cuenta con cilindros de baja

presión y directo accionamiento eliminando la necesidad de cadenas u otros

mecanismos no actualizados que encuentra en otros diseños de ascensores. Los

cilindros de baja presión HVLP minimizan las fugas y ofrecen una mayor fiabilidad,

además de menos costos en mantenimiento durante la vida del ascensor, ya que

le ofrecen menos tensión al sistema hidráulico durante operaciones de carga

pesada. Un sistema de acción electro-hidráulico mantiene igual elevación y ofrece

operación estable para los operadores.

Conveniencia de espacio libre de trabajo

Nuestros modelos con espacio libre le proporcionan suficiente área de piso entre

las bahías para que sus técnicos puedan mover con facilidad sus bancos de

trabajo, gatos de transmisión, recolectores de aceite y otros equipos de servicio

necesarios para elevación de autos.

Opcional extensión de columna

Le da la flexibilidad de aumentar el espacio libre superior para aumentar la

productividad de vehículos que pueda servir.

Brazos con engranes automáticos

Cada brazo está equipado de engranes resistentes, los cuales se enganchan de

manera automática cada vez que el elevador se eleva. Cuando el elevador se

baja, los engranes de los brazos se desenganchan automáticamente para

proporcionar un fácil posicionamiento de los brazos del elevador.

Altos carros de elevación

Eche un vistazo a nuestros altos carros de elevación (la estructura a la cual están

sujetados los brazos) y ahora revise los de la competencia, notará que nuestro

ensamblaje es de 53” de altura, considerablemente más altos que los de la

mayoría. Y debido a esta característica minimiza la tensión puesta en los

rodamientos de carga y en las columnas.

Bloques deslizantes de libre mantenimiento

En lugar de utilizar rodamientos de rodillos que necesitan ser constantemente

lubricados, cada elevador de la Serie XPR utiliza alta tecnología UHMW

(polietileno de ultra peso molecular) con bloques deslizantes que son auto-

lubricantes y están diseñados para durar toda la vida de su ascensor.

Columnas de una pieza

La construcción de columnas de una sola pieza le ofrece mayor resistencia y

menos fatiga en condiciones de carga pesada.

Doble tecnología de accionamiento directo

Mediante la utilización de dos cilindros de baja presión HVLP de accionamiento

directo, hemos eliminado la necesidad de cadenas o mecanismos de tornillo

comúnmente encontrados en los modelos de la competencia. La tecnología HVLP

de transmisión directa brinda más fiabilidad, un funcionamiento más suave y de

menos mantenimiento. HVLP significa que tendrá alto volumen y baja presión lo

que equivale a menos carga de trabajo puesto en todo el sistema hidráulico.

Nivelado

Nuestro sistema de doble sincronización de cables galvanizados de aviación

provee a los operadores con igual nivelado estable a la hora de levantar el

vehículo.

Cilindros hidráulicos industriales

Los elevadores de las Series XPR tienen cilindros hidráulicos de una pieza, y

están equipados con un pistón mecanizado de acero con envolturas

especialmente diseñadas que constan con bandas de seguridad y desgaste y que

prácticamente eliminan cualquier derivación de fluido. Están fabricados con alta

rentabilidad, esmerilado y pulido C-1045/50 micro aleación de acero y un

recubierto mínimo de 0.001 " de diámetro, lo que garantiza un funcionamiento

duradero del cilindro. Cada cilindro está equipado con una válvula de control de

flujo para de esta manera poder controlar la velocidad de bajada. El ensamblado

cuerpo del cilindro está hecho de tubo de acero sólido y está fabricado para

exceder las especificaciones de ASTM. Esta combinación de materiales de prima

superior le asegura que sus cilindros trabajarán mejor, permanecerán derechos y

tendrán una larga vida de duración.

Alta velocidad hidráulica

Con características de flujo libre, líneas hidráulicas de alta presión de 3/8”, una

bomba de alto flujo y un sistema integrado de alimentación AC que regula la

velocidad del ascenso o descenso para aumento de productividad.

b) Investigue el material del cual están las bases de anclaje, los brazos de

elevación y el eje pivote.

También investigue la resistencia última, de cedencia y módulo de

elasticidad de dichos materiales.

Las columnas y los brazos de elevación se encuentran hechos de un Acero

estructural A-514 placa de acero templado y enfriado con alta resistencia a la

cedencia, según las especificaciones de fábrica que podemos ver en el tema

anterior.

Dicho material tiene una resistencia última de 758 MPa, resistencia a la cedencia

de 690 MPa y un porcentaje de alargamiento en 2 plg. de 18.

Mientras que el eje pivote se encuentra hecho de un AISI 301 Duro con un

resistencia ultima de 1280 MPa, resistencia a la cedencia de 965 MPa y un

modulo de elasticidad de 193 GPa.

c) Para los brazos de elevación (analice el más corto y el más largo) determine:

c1. Diagrama de fuerza cortante y momento flector con sus valores máximos y su

ubicación.

Masa del automóvil: 1540 kg= 15092 N

Masa de un brazo: 780kg= 7644 N

Largo de un brazo: 1420 mm

c2. El esfuerzo cortante y el flector.

τ=esfuerzo cortante

σflec=esfuerzoflector

Vmax=7448Newton

Mmax=31.28×106

AT=AreaTotal=4375mm2

Ix=momentode inercia=5.696×106

C=puntomas largode abajohacia arriba=50mm

τ=VmaxAT

τ= 7448N

4375mm2

τ=1.7024MPa

σflec=Mmax×CIx

σflec=(31.28×106 ) (N .mm )×50mm

5.69×106mm4

σflec=274.86MPa

c3. Determine el tipo de aplicación de la carga (estática, repetida, impacto) y calcule el esfuerzo de diseño.

Estática

σd=esfuerzode diseño

Sy=resistencia a lacedencia

σd= Sy2

Sy=274.86×2

Sy=549.73MPa

c4. Estime el factor de seguridad.

σd= SyN

N= Syσd

N=2

c5. La deflexión máxima vertical hacia abajo del extremo de

cada brazo.

E=módulode elasticidad

I=momento de inercia de la sección transversal conrespecto a sueje centroidal

L=x=longitud total

y=−P x2

6EI(3 L−x )

y=−7448× (14202 )

6×200000×5.69×106(3×1420−1420)

Y=−6.24

d) Para las placas de anclaje determine:

d1. El esfuerzo de aplastamiento entre la columna del elevador y la placa

Masa del brazo del elevador 780kg = 7644 Newton

Peso del poste = 44100

σ= FA placa

σ= 51744100×75

σ=6.889MPa

d2. El esfuerzo de aplastamiento entre las placas y el piso de hormigón

σ c=3000 psi

El valor en psi lo sacamos del libro de Moot en la tabla 3-6 correspondiente al valor que nos salió en el literal d1) de 6.889 MPa y es más adecuado sería el de 7,24 Mpa

Entonces:

σ=0.35σ c√ A2A1

σ=0.35∗12.48MPa√ (100mm+75mm )2

(100mm×75mm )

σ=8.82

d3. El esfuerzo de diseño del piso y de la placa de anclaje de la placa:

Carga estática:

σ d=Sy

2

Sy=207MPa∗2

Sy=414 MPa

Del piso:

Es de roca dura solida igual a 2400 KPa

d4. Compare los resultados en los literales d3 y d4 con los d1 y d2 y formule un comentario ingenieril.

Al comparar el punto d3 y d4:

Podemos observar en los resultados de los esfuerzos de aplastamiento que en la columna y su unión a la placa es más bajo que el esfuerzo que

realiza la placa y el piso debido a que en este último es donde más se concentra la fuerza de la columna al actuar como raíz.De la misma manera notamos que en ninguno de los dos puntos anteriores lleva a haber una falla, esto es porque previamente a la construcción del elevador ya se tomaron en cuenta los niveles de seguridad.

d5. La deflexión sufrida por la placa y el piso.

Deflexión de la placa

y=−P L3

48 EI

y= −9273.2∗10048∗300000∗6696

y=−9.61×10−6

Deflexión del piso

Es la carga que se concentra en un área reducida, pero a diferencia de otros materiales, el suelo no forma una curva, sino se quiebra o fragmenta.

e) Para el eje pivote determine:

e1. El esfuerzo cortante aplicado

F=Peso del automovil4 brazos

d=diámetrodel pivote

τ= FA pivote

τ= Fπ4D2

τ= 3773π4452

τ=2.373MPa

e2. El esfuerzo de diseño

AISI 1141 OQT 700

Sy= 972

Carga estática

τ=S y

4

τ=9724

τ=243MPa

e3. Compare los resultados e1 y e2 y emita un comentario ingenieril.

Al comparar el punto e1 y e2:

Podemos observar en los resultados que el material de cada una de las partes que forma en elevador nunca falla sea cual sea la acción o circunstancia tanto ambiental o humana, llegando así a la conclusión que el diseño está hecho para soportar el mismo ciclo muchas veces sin llegar a fallar o romperse. Por ello es que el esfuerzo de diseño es mayor al de trabajo.

f) En la parte final del informe debe destinarse una sección llamada ANEXOS en donde se puede incluir esquemas, páginas webs impresas, fotografías, procedimientos efectuados y demás información adicional. Importante: Los planos deben referirse a tres elementos: Brazos de elevación, placas de anclaje y eje pivote.

Conclusiones

El elevador es una estructura rígida, segura y funcional, debido a los parámetros de diseño que se encuentra acorde a lo aprendido, evitando sobredimensionar los elementos y elevar los costos de fabricación.

Gracias a la ergonomía presente en la maquina el operando puede realizar cualquier tipo de mantenimiento sin ningún problema, ya que se ha considerado los parámetros funcionales y estéticos en el diseño del equipo.

La máquina diseñada tiene como factor de seguridad fundamental 2.2, acorde a los requerimientos, necesidades y recomendaciones de las normas internacionales establecidas para el diseño de este tipo de quipos.

El material utilizado, es el acero estructural A-514, laminado en caliente; el cual posee grandes ventajas como son rigidez, ductilidad, tenacidad, soldabilidad, isotropía resistencia a la fatiga.

Para la selección de la alternativa escogida se consideró varios factores importantes; analizando la relación costo beneficio para los talleres interesados.

Los elementos del circuito hidráulico están de acuerdo con las funciones y necesidades de los talleres automotrices que utilizan estos equipos. Quienes requieren de varias posiciones para realizar el mantenimiento de vehículos.

Recomendaciones

Como sabemos cada máquina tienen sus especificaciones e instrucciones, aquellas que debemos respetar, por eso no debemos exceder el peso límite de los elevadores ya que podríamos deteriorar su vida útil o en el más común de los casos causar un accidente.

A pesar de su seguro funcionamiento son máquinas a las que se les debe dar su respectivo mantenimiento en cada cierto tiempo dependiendo de su uso y ambiente.

Asegurarnos de que nuestro elevador cumpla con todas las normas de seguridad es una de las condiciones más importantes que debemos tener en cuenta a la hora de adquirirlo.

Para la construcción de elevadores se debe escoger el material correcto con su respectivo procedimiento de dureza, el cual nos de garantía de seguridad y rendimiento.

Cabe recalcar que lo más económico no es siempre la mejor elección para nuestros talleres, la calidad de un buen elevador es siempre la mejor opción para darle un buen uso a nuestra herramienta sin miedo a que nos pueda fallar al momento de darle un uso constante.

Un elevador completo debe contener accesorios secundarios para garantizar la rapidez del usuario al momento de manipular el elevador con los diferentes tipos de ángulos y aberturas.

ANEXOS