UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico Profesor: Guillermo BontaAyudante: Miguel BustosNombre: Alejandro Quijada

Santiago,28 de septiembre de 2011Diseo mecnicotrabajo de investigacin y aplicacinPrensa manual tipo C1UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico Ficha tcnicade la prensaDescripcin :Prensa tipo "c" fabricada en hierro maleable y pintada para prevenir la oxidacin. Ideal para trabajo industrial y automotriz. Cuenta conuneslabn giratorio, el cual reduce daos en superficies de trabajo y aumenta la estabilidad, adems de una manija grande, que aumenta la presin, reduce los esfuerzos y reduce la fatiga.Marca y procedencia: Somar (Brasil)Material:bastidor dehierromaleableASTMA220grano 45008 Rango de operacin: 12- 300 mmAplicaciones:Sirve para sujetar madera, fierro, piezas que deben permanecer estticas, entre otras aplicaciones.Dimensiones:2UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico Clculode la carga variable, esfuerzos y del coeficiente de seguridadPara determinar la carga variable aplicada en la prensa tipo c, se estima, con el criterio de que su manipulacin es nicamente confuerza humana, que debe ser producida por un torque cuya fuerza de accionamiento deba ser totalmente accesible para cualquierpersona. Estimo convenientepara el caso, una fuerza de aplicacin manual de:20 200fF kg N Dicha fuerza ser totalmente aumentada al momento de producir la compresin de la prensa, por el efectodelaroscaotornillodepotencia para calcular la carga P final que realiza la prensa, utilizo la siguiente expresin:tan / cos1- tan / cosnm c cna f qTorque F L P r f rf a q 1 _ + + 1 , ]Donde, para este caso, se utiliza una rosca American Standard, con 13 filetes por pulgada. Para la cual ocupo los siguientes valores: F= 200 N (Fuerza manual) L= 240 mm(largo del brazo de presin) P= (Carga de la prensa que busco)mr = 5mm (radio medio de la rosca) Tan = 0,0544 (tangentedel ngulo de la hlice de la rosca, en el radio medio)n=30 (ngulo entre la tangente al perfil del diente y una lnea radial)f= 0,12 (coeficiente de rozamiento entre la rosca y la tuerca)cf= 0,25 (coeficiente de rozamiento en el collar)cr= 6 mm (radio del collar)Con estos datos y con la expresin anterior, seestima una carga p aproximada de:*P 15000 N 3UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico *(No profundizo en el clculo de la potencia que genera la rosca ni en el diseo de sta, ya que es un contenido que no viene a este trabajo ni tampoco se ha visto en ctedra)Luegodeesto, sesabequeexisteunacargavariabledeaproximadamente 15000 N, la cual puede hacer fallar la prensa en el punto ms solicitado por la combinacin de esfuerzos, es decir, falla por fatiga. Por lotanto,determino el coeficiente de seguridad de manera que tenga una vida infinitaLoprimero es analizar el punto ms solicitado de la prensa, el cual se encuentra en el punto medio del bastidor. Es en este lugar donde se produce una combinacin de esfuerzos producidos por la carga axial P. Dicha carga produce su correspondiente esfuerzo por carga axial y un esfuerzo producido por momento flector, tal cual como se ve en la figura ilustrativa a continuacin.Luego de identificar el puno critico y la combinacin de esfuerzos en aquel lugar, procedo al clculo de estos, para lo cual necesito el momento de inercia de esa regin en particular.Para la determinacin del momento de inercia de la seccin, lo realizo de la siguiente manera:Dada la expresin para el momento de inercia ecuatorial:4UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico 3112EcI bh 3 3 43 3 43 3 41) I 72 100 6000000121) I 72 80 3072000121) I 60 80 256000012EcEcEcA mm mm mmB mm mm mmC mm mm mm 4I 5488000Ecmm Luego de obtener el momento de inercia, procedo al clculo de los esfuerzos, partiendo por el producido por la carga axial:2150002, 4(100 72 12 80)p pP NMPaA mm Ahora para el esfuerzo producido por momento flector, determino primero dicho momento:230 15000 3450000fM P L mm N Nmm Luego:43450000 5031, 45488000fMfEcM CNmm mmMPaI mm Como es una carga variable en el tiempo, determinamos los esfuerzos mximos, mnimos, medios y variables. Pongo el caso hipottico que la prensa se utiliza paraapretar la misma pieza todo el tiempo y que el operario es el mismo. Dicho esto tengo:5UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico max maxminmaxm2, 4 31, 4 34172p MfvMPa MPa MPaoMPa + + Finalmente segn la ley Soderberg tenemos que:m1vy rCS S S +En este caso en particular, para el hierro maleable ASTM A220 grano 45008, sus propiedades son**:yS= 310 MPauS = 448 MPa0, 3 0, 4 179r u rS Entre y S S MPa (**Datos obtenidos de: tabla propiedades representativas del hierro colado- Resistencia de materiales aplicada-Robert L .Mott.)Finalmente, el coeficiente de seguridad queda:1 17 176, 67310 179MPa MPaCSCS MPa MPa + Bibliografa y pginas web Diseo de maquinas- A.S.Hall6UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILEFACULTAD DE INGENIERADepartamento de Ingeniera Mecnica Diseo Mecnico Resistencia de materiales aplicada-Robert L .Mott. http://ing.unne.edu.ar/pub/Capitulo11-A05.pdf http://www.villar.cl/tienda/?page=shop/browse&offset=91&category_id=&keyword=PRENSA%20c gua de fatiga , ctedra diseo mecnico Programas MD solids AutoCAD7