Secundaria Problema en taller

[Rhagna0072]

Buenas tardes:
Es la primera vez que posteo, así que por favor, disculparme si este no es la clase de post que se debe poner aquí o si no estáis aquí para perder el tiempo arreglándome la vida,jejeje.

La cosa es que soy Delineante proyectista (Técnico superior en Desarrollo de proyectos mecánicos), y sinceramente, entiendo más bien poco de física, ya que la he estudiado lo justo... no soy ningún maquina en el tema . Hoy en el trabajo se me ha planteado un problema, que sinceramente no se como resolver, si es que se puede.

Trabajo con reductores, y normalmente esto conlleva trabajar con "par de bloqueo" y "par de máximo rendimiento" estos los trabajamos en "N · m", "Kg · cm" (momentos de fuerza)... hasta ahí no hay problema, El problema viene en que hoy, uno de nuestros clientes nos ha pedido "la presión superficial" (añadiendo un "tornillo" al engrane final de reductor) de manera que nos obliga a darle "Kg · cm2". Yo tengo la superficie de presión que ejerce el tornillo (los cm2), pero no sé (si es que se puede) como relacionar los N del Momento de fuerza, con los Kg de la presión superficial.

Sé que igual es una duda muy básica y absurda que se resuelve con un "No hay manera, son cosas completamente diferentes"... por preguntar no pierdo nada, ya que mi conocimiento en el campo es mínimo.

Espero haberme explicado suficientemente bien y lamento las molestias que esto pueda acarrear, agradezco sinceramente la comprensión por vuestra parte.

Un saludo:

[pod]

Re: Problema en taller

No acaban de cuadrar las unidades. La presión se mide en $\mathrm{N/m^2}$. Si uno quiere, dividiendo por el valor de la gravedad, puede expresarla en $\mathrm{kg/m^2}$ (desde punto de vista de un físico, hacer esto es "muy feo", pero supongo que a ti te es conveniente). Lo que nunca puede ser es $\mathrm{kg\ cm^2}$.

La presión es fuerza dividida entre superficie. Ya sabes la superficie, así que necesitas la fuerza. La forma de pasar de torque (también conocido como momento de fuerza o par de fuerza) a fuerza es multiplicando por el brazo de palanca. Es decir, la distancia entre el eje del motor y el punto de aplicación de la fuerza, multiplicada por el seno del ángulo que forma la dirección de aplicación. Es decir: (NOTA: esto está mal, ver mensaje 5)

$$P = \dfrac{\tau \ell \sin\theta}{S} .$$

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

Perfecto!Voy a ver que tal salen los calculos y ya te digo algo. Muchas gracias por echarme un cable.

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

Vale, perdona si doy la vara de nuevo, pero para ver si lo tengo claro, he estado peleando (aun que sea algo tan simple) y yo entiendo que:
La distancia entre eje y el punto de aplicación de fuerza debe ser el radio medio de el tornillo: 7'35mm
El seno del ángulo que forma la dirección de aplicación, es el angulo de la helice del tornillo: 2'55º
El par de fuerza es 5N·m
Y la superficie que tengo, que en este caso es la de la cresta del tornillo a lo largo de 10mm, es: 318'65mm2

De esta manera, calculoperdon por no saber escribir en formula):

(50000N·mm * 7'35mm * Sen 2'55º)/318'65mm2

y de esto obtengo el resultado es 51,31N·mm2

¿Es esto correcto?

Gracias por el tiempo dedicado y perdonar las molestias

[pod]

Re: Problema en taller

Rhagna0072, disculpa pero te lo dije al revés. El torque es igual a la fuerza por el radio y por el seno; así que si queremos saber la fuerza tenemos que dividir, $F = \tau / \ell \sin\theta$; para la presión divide entre la superficie.

$$P = \frac{ \tau }{ S \ell \sin\theta} .$$

Discúlpame, de verdad, fue un lapsus. Haciéndolo así te darán las unidades $\mathrm{N/mm^2}$, que son las correctas.

Por otra parte, sin conocer el dispositivo no puedo saber si estás seleccionando los valores correctamente. Intentaré darte una guía. En primer lugar, parece que has añadido un cero de más al torque (si 5m = 5000m, entonces 5Nm = 5000 Nmm).

Para el radio, si hablamos de torques es porque tenemos algo que está girando, ¿verdad? El radio es la distancia que va desde el centro del giro (por ejemplo, si tenemos un motor sería el eje del mismo; cuando abrimos una puerta el eje de giro está en la bisagra) y el punto de contacto. Esto es una distancia en línea recta, no siempre habrá una pieza que cubra toda esa distancia.

Luego, para el ángulo, si la fuerza es paralela al radio y apunta hacia afuera tenemos 0º. Si la fuerza es según el sentido del giro, entonces tendremos 90º. Tu has puesto un ángulo muy pequeño, 2º y pico; así que tal y como lo has puesto sería una fuerza muy radial, casi paralela al radio.

Dime si esta guía "textual" te sirve para comprobar que entiendes qué debes poner en cada caso. Si no es así, intentaré hacerte un dibujo. Y, de nuevo, disculpa el gazapo en el mensaje anterior.

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

Por favor, ni se te ocurra disculparte, peor ha sido mi error al pasar de metros a milímetros, que para hacer eso, basta con haber terminado la ESO.

No tengo excusa.

Creo que ahora si que lo entiendo, para que te hagas una idea, este calculo es para un mecanismo en el que una varilla roscada (Algo así como un sinfín) tiene que moverse a través de la fuerza que le transmite el interior de una tuerca. Es decir, la tuerca giraría sobre si misma transmitiendo mediante su rosca interior, el esfuerzo al "husillo","vara roscada" o "sinfín" que iría por dentro, generando que este realizara un movimiento paralelo al eje de la tuerca.

Ufff...no sé si me explico con claridad, soy un poco paquete,jejejeje.

En cualquier caso, te agradezco el tiempo dedicado, y te pido disculpas por las molestias que te esté ocasionando.

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

Nada, pensaba que lo tenia controlado, pero no es así. No hay manera de encontrar lo que mi jefe de departamento quiere. Una vez más, me veo obligado a consultarte. Sabiendo lo que anteriormente te he comentado, he buscado por internet y no he encontrado nada que me pueda ayudar. Siendo mas concreto con mi pregunta esta vez... ¿Como puedo escoger la longitud que necesito de tuerca para desplazar un husillo, sabiendo que la tuerca gira a 37r.p.m. y el par es de 4'83N/m?

Pongamos que la rosca de la tuerca es M-12 con las siguientes características:
radio medio es 5.41mm
altura del hilo de la rosca 1'215mm
paso 1'75mm


¿En que parte de la formula interviene el tipo de material de la tuerca? Latón, bronce, acero... que me imagino que será escogido mas que nada por el coeficiente de fricción...¡Pero es que no se ubicarlo!

He encontrado una formula que es la de "Los esfuerzos de la rosca"...en las que obtengo el esfuerzo de flexión y esfuerzo cortante. Aun que me sirve más bien de poco, ya que no se que hacer con estos datos.

Estoy hecho un lío

[pod]

Re: Problema en taller

¿Podrías colgar un diagrama del dispositivo, por favor?

[Al2000]

Re: Problema en taller

Solo he leido el hilo por encimita de manera que no se si será de utilidad este artículo en la Wikipedia.

Saludos,

Al

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

Mmmm... tengo la imagen, pero no puedo subirla, me pide una URL... a ver si puedo subirla a algún sitio.

[Rhagna0072]

Re: Problema en taller

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En la imagen se aprecia:
Un sinfin de latón, que mueve un engrane de plastico (POM) que a su vez lleva sobreinyectada (es decir, unido al plastico) una tuerca. El giro del engrane (cuyo par a máximo rendimiento es 4'83N/m) hace que la rosca de la tuerca desplace la varilla roscada de M12 "hacia arriba".
Mi problema empieza por la elección del material de la tuerca, que entiendo que se basará en alguna caracteristica técnica, que no logro llegar a entender.
El siguiente problema sería saber, que longitud de rosca de la tuerca haría falta para levantar el peso.
Y por ultimo, sabiendo el par en máximo rendimiento del engrane, la cantidad de kilos que podría llegar a levantar con una varilla de M-12.
Llevo comiendome varios dias la cabeza, y he encontrado una formula, que parece ser interesante, pero no sé si al estoy aplicando bien.

T=W*[Rm*((Tang α +f/(Cos θ)) / (1-f* tan α/(Cos θ)))+fc* Rc] <- joder, pensaba que al copiar/pegar de Word la dejaria igual de bonita,jejeje.

Los datos son los siguientes:
T: Par necesario para que el reductor ejerza suficiente fuerza y levante el peso calculado.
W: es la carga axial, en este caso es 483N (ya que el par es 4'83N/m , dividiendolo por 1cm obtengo 483N)
Rm: Radio medio, es decir, que se aplica el radio del diámetro primitivo. En este caso: 5.43mm
Rc: Radio medio collar, no sé cual es...aplico el mismo que Rm
α: Angulo de diente. En este caso: 30º
θ: Angulo de sentido de fuerza que ejercemos. Siendo 0º si la fuerza es paralela y 90º si es perpendicular. (en este caso 0º)
f: Coeficiente de rozamiento entre tornillo y tuerca (dadas por una tabla) 0'4 (para latón y acero)
fc: Coeficiente de rozamiento en el collar (Que al igual que el Radio medio, al desconocerlo, aplico el mismo valor que f)

Con esta formula creo obtener el par necesario para levantar esa carga...

Joder, me da a mi que estoy bastante perdido .