Puente principal análisis estático 1-1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO
Analizado con SolidWorks Simulation Simulación de PUENTE PRINCIPAL 1
SIMULACIÓN DE PUENTE PRINCIPAL
DE UN EXTRACTOR DE COJINETES
Fecha: martes, 23 de junio de 2015
Diseñador: JUAN PABLO FUENTES
ARANDA
Nombre de estudio: Análisis estático 1
Tipo de análisis: Análisis estático
Table of Contents
Descripción.Error! Bookmark not defined.
SuposicionesError! Bookmark not defined.
Información de modelo................................8
Propiedades del estudio..............................9
Unidades....................................................10
Propiedades de material ...........................10
Cargas y sujeciones..................................11
Definiciones de conectorError! Bookmark not defin
Información de contactoError! Bookmark not define
Información de malla .................................12
Detalles del sensorError! Bookmark not defined.
Fuerzas resultantes...................................16
Vigas ...........Error! Bookmark not defined.
Resultados del estudio..............................17
Conclusión.................................................20
ANÁLISIS ESTÁTICO DEL PUENTE PREINCIPAL

UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO JUAN PABLO FUENTES ARANDA
23/06/2015
DESCRIPCIÓN DEL COMPONENTE
Son herramientas manuales de acero de 2 y 3 brazos para internos y externos de acero forjado. Herramienta
manual que se utiliza básicamente para extraer las poleas, engranajes o cojinetes de los ejes, cuando están
muy apretados y no salen con la fuerza de las manos. Puede resultar delicada en ciertas situaciones: piezas
de muy grandes dimensiones, esfuerzo de extracción que exige la aportación de la hidráulica, dificultades de
acceso.
 Se puede romper la polea al trabajar con un extractor si éste está mal ajustado.
 Los extractores están compuestos por unas patillas que son las que enganchan con la pieza que se quiera
extraer, y que actúa cuando se hace girar el tornillo central que actúa sobre el eje de fijación.
 Hay extractores de forma y tamaño muy variada, así como extractores que actúan por el interior de la
pieza que se quiera extraer.
FUNCIÓN
Cumple la función básica de extraer las poleas, engranajes o cojinetes de los ejes, cuando están muy
apretados y no salen con la fuerza de las manos.
APLICACIÓN
Tienen aplicación en sistemas hidráulicos y mecánicos:
Extractores hidráulicos. Estos extractores hidráulicos pueden evitarle el trabajo laborioso y arriesgado de
martillear, calentar y hacer palanca. El daño a las piezas es mínimo gracias al uso de la fuerza hidráulica
controlada.
Extractores Posi LockR. El extractor que vence el reto de la seguridad. Un bastidor retiene las mordazas de
manera segura en posición de trabajo. Esta característica patentada reduce la posibilidad de que las
mordazas se resbalen de la superficie de trabajo por lo que incrementa la productividad, la vida útil de la
herramienta y reduce el peligro para el operario. El sistema Posi Lock está disponible en versiones mecánica
e hidráulica.

23/06/2015
CARÁCTERÍSTICAS GENERALES
FUNCIONAMIENTO. Los brazos se hacen deslizar sobre una guía y bloquear cuando el cojinete que debe
ser extraido ha sido enganchado, es decir cuando las patas de los brazos han entrado bajo la base del
cojinete. Los brazos pueden enganchar el cojinete ya sea por la parte interna que por la parte externa según
el espacio. El tornillo central del extractor una vez accionado mediante una llave, inicia a empujar hacia
arriba permitiendo a los brazos levantar el cojinete y por tanto extraerlo
PARTES PRINCIPALES
Puente principal. Es el elemento encargado de sujetar y controlar la
flexibilidad de los brazos.
Brazos. Son los elementos que van a agarrar al cojinete para su
posterior extracción.
Perno extendido con rosca. Es el elemento el cual se encarga de ajustar los brazos para la sujeción y
extracción del cojinete o desajustar para soltar el cojinete.
A continuación, en el cuadro siguiente se observan algunas partes adicionales de un extractor específico.

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MATERIALES COMUNES DE FABRICACIÓN. El material del que se fabrican es de una aleación de acero o
acero forjado.

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TIPOS DE EXTRACTORES
POR EL TIPO DE FUNCIÓN QUE REALIZAN:
Extracción de ruedas dentadas, rodamientos y cojinetes de bolas, poleas de correa y piezas similares
de un árbol o eje
Extractores de dos o tres brazos con garras de extracción:
En razón a la mejor distribución de la carga, se debe dar preferencia a un extractor de tres brazos, si el
espacio disponible lo permite.
Surtido para elegir:
a) Extractor de garras deslizantes siempre paralelas de los No. 20, 30 y 11.
b) Extractores de garras transmisoras de fuerza autocentrantes de los No. 43, 44, 45, 482, 483 y 844, 845, de
la Serie No. "800".
c) Extractores con abertura de sujeción ajustable del No. 12.
d) Extractores con fijación autocentrante de la abertura de sujeción de
los No. 112 y 113.
e) Extractores con garras de extracción pivotables de los No. 41, 42,
46, 47, 201, 202, 203, 205, 206 y 207.
f) Extractores con tornillo de apriete lateral de los No. 204 y 210.
g) Extractores con martillo de correa del No. 220
Extractor de cojinetes de bolas, rodamientos de rodillos,
casquillos y de otras piezas de asiento estanco.
Dispositivos separadores y separadores-extractores
Se pueden elegir:
a) Separadores y extractores de los No. 15, 17 y 18.
b) Separadores-extractores de los No. 14, 204-0 y 210.
Extracción de piezas montadas sobre ejes huecos.
La elección del tipo de extractor se hace tal como se ha expuesto
antes. Para apoyar el husillo de presión del extractor sobre el eje
hueco sirve una pieza de presión escalonada.
Se pueden elegir:
Juegos de piezas de presión escalonada de los No. Y-18, Y-19 y
Y-20-10.
Extracción de piezas con agujeros roscados
Extractor con adaptador roscado
Se pueden elegir:
a) Extractores con adaptador roscado No. 18 y 18-AS
b) Extractores con martillo de correa No. 230

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Extracción de cojinetes de bolas, anillos exteriores de cojinetes de bolas y casquillos de los agujeros
en que están metidos.
Extractores interiores
Se pueden elegir:
a) Extractores interiores con contraapoyos de los No. 21 y 22 y 16.
b) Extractores interiores con martillo de correa de los No. 221 y 224.
c) Extractores de los No. 20 y 30 con garras de extracción
transpuestas.
Extraer y sacar cojinetes de bolas de carcasas.
Extractor de cojinetes de bolas de los No. 69 y 70
Extraccción de un árbol o eje de un cojinete.
Los árboles están dotados en su ejecución de un agujero
concéntrico
de protección de árbol con orificio roscado.
Herramienta extractora con adaptador roscado.
Se pueden elegir:
a) Contraapoyos con adaptador roscado
No. 22 y 22-AS.
b) Extractor con martillo de correa y adaptador roscado No. 223.
POR EL TIPO DE EXTRACCIÓN:
CONSIDERACIONES.
Cuando seleccione un extractor es importante considerar 3 especificaciones básicas:
1. Fuerza: La fuerza que el extractor puede producir. Generalmente, la fuerza que se requiere para un
trabajo puede determinarse por el diámetro del eje de la pieza que se extrae. En los extractores
manuales, el diámetro del perno central del extractor debería ser por lo menos la mitad del diámetro

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del eje del cual se extrae. En los extractores hidráulicos, la fuerza en toneladas debería ser de 0,28 a
0,4 veces el diámetro del eje. Utilice la siguente tabla:
2. Alcance: La distancia entre la parte inferior de la base y la punta de las garras. El alcance del extractor
necesita ser igual o mayor que la misma distancia de la pieza que se extrae.
3. Separacion: La distancia entre las garras. La separación del extractor necesita ser mayor que el ancho
de la
4. pieza que se extrae.

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INFORMACIÓN DE MODELO
Nombre del modelo: PUENTE PRINCIPAL
Configuración actual: Predeterminado
Sólidos
Nombre de documento
y referencia
Tratado como Propiedades volumétricas
Ruta al
documento/Fecha de
modificación
Taladro roscado M121
Sólido
Masa:0.337393 kg
Volumen:4.2708e-005 m^3
Densidad:7900 kg/m^3
Peso:3.30645 N
C:UsersJUAN
PABLODesktopEXTR
ACTOR DE
COJINETESPUENTE
PRINCIPAL.SLDPRT
Jun 23 02:43:10 2015

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PROPIEDADES DEL ESTUDIO
Nombre de estudio Análisis estático 1
Tipo de análisis Análisis estático
Tipo de malla Malla sólida
Efecto térmico: Activar
Opción térmica Incluir cargas térmicas
Temperatura a tensión cero 298 Kelvin
Incluir los efectos de la presión de fluidos desde
SolidWorks Flow Simulation
Desactivar
Tipo de solver FFEPlus
Efecto de rigidización por tensión (Inplane): Desactivar
Muelle blando: Desactivar
Desahogo inercial: Desactivar
Opciones de unión rígida incompatibles Automática
Gran desplazamiento Desactivar
Calcular fuerzas de cuerpo libre Activar
Fricción Desactivar
Utilizar método adaptativo: Desactivar
Carpeta de resultados Documento de SolidWorks (C:UsersJUAN
PABLODesktopEXTRACTOR DE COJINETES)

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Unidades
Sistema de unidades: Métrico (MKS)
Longitud/Desplazamiento mm
Temperatura Kelvin
Velocidad angular Rad/seg
Presión/Tensión N/m^2
PROPIEDADES DE MATERIAL
Referencia de modelo Propiedades Componentes
Nombre: AISI 1020
Tipo de modelo: Isotrópico elástico
lineal
Criterio de error
predeterminado:
Tensión máxima de
von Mises
Límite elástico: 3.51571e+008
N/m^2
Límite de tracción: 4.20507e+008
N/m^2
Módulo elástico: 2e+011 N/m^2
Coeficiente de
Poisson:
0.29
Densidad: 7900 kg/m^3
Módulo cortante: 7.7e+010 N/m^2
Coeficiente de
dilatación térmica:
1.5e-005 /Kelvin
Sólido 1(Taladro roscado
M121)(PUENTE
PRINCIPAL)
Datos de curva:N/A
JUSTIFICACIÓN. Acero de mayor fortaleza que el 1018 y menos fácil de conformar. Responde bien al trabajo
en frío y al tratamiento térmico de cementación. La soldabilidad es adecuada. Por su alta tenacidad y baja
resistencia mecánica es adecuado para elementos de maquinaria y elementos de tratamiento de estas. Se
utiliza mucho en la condición de cementado donde la resistencia al desgaste y el tener un núcleo tenaz es
importante. Se puede utilizar completamente endurecido mientras se trate de secciones muy delgadas. Se

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puede utilizar para ejes de secciones grandes y que no estén muy esforzados. Otros usos incluyen engranes
ligeramente esforzados con endurecimiento superficial, pines endurecidos superficialmente, piñones, cadenas,
tornillos, componentes de maquinaria, prensas y levas.
CARGAS Y SUJECIONES
La sujección principal es en el taladrado central del Puente porque es donde actua el perno roscado
apretando y aflojando los brazos. Las fuerzas que actuan sobre el Puente son originadas por los brazos al
momento de extraer el cojinete, estas fuerzas las hemos localizado el plano de planta en cada una de las
uniones del Puente y los brazos, cabe recalcar que posiblemente las fuerzas no sean estrictamente verticals;
pero para facilitar los cálculos lo hacemos así, además es la dirección que al jalar el extractor para sacar el
cojinete se aplica mayor fuerza.
Nombre de
sujeción
Imagen de sujeción Detalles de sujeción
Fijo-1
Entidades: 1 cara(s)
Tipo: Geometría fija
Fuerzas resultantes
Componentes X Y Z Resultante
Fuerza de reacción(N) -0.0853271 7200.01 -0.103821 7200.01
Momento de
reacción(N.m)
0 0 0 0
Nombre de
carga
Cargar imagen Detalles de carga
Fuerza-1
Entidades: 12 cara(s), 1 plano(s)
Referencia: Planta
Tipo: Aplicar fuerza
Valores: ---, ---, -600 N

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CONFIGURACION DEL MALLADO:
El análisis de elementos finitos (FEA) proporciona una técnica numérica fiable para analizar los diseños de
ingeniería. El proceso empieza con la creación de un modelo geométrico. Luego, el programa subdivide el
modelo en partes pequeñas de formas sencillas llamadas elementos, que están conectadas en puntos
comunes llamados nodos. El proceso de subdividir el modelo en pequeñas partes se llama mallado. Los
programas de análisis de elementos finitos consideran al modelo como una red de elementos interconectados.
El mallado es un paso crucial en el análisis de diseño. El software crea automáticamente una malla
combinada de elementos sólidos, de vaciado y de viga. La malla sólida es adecuada para los modelos
voluminosos o complejos en 3D. Los elementos de vaciado son adecuados para las piezas delgadas (como
las chapas metálicas). Los elementos de viga son adecuados para miembros estructurales.
La precisión de la solución depende de la calidad de la malla. En general, cuanto más delgada es la malla
mayor es la precisión. La malla generada depende de los siguientes factores:
La precisión de la solución depende de la calidad de la malla. En general, cuanto más delgada es la malla
mayor es la precisión. La malla generada depende de los siguientes factores:
 Geometría creada
 Control de malla.
 Condiciones de Contacto.
 Tamaño global del elemento y tolerancia de malla. El software recomienda un tamaño de elemento y una
tolerancia globales. El tamaño global del elemento se refiere a una longitud promedio de una arista del
elemento. La cantidad de elementos aumenta rápidamente al utilizar un tamaño global del elemento más
pequeño.
TIPO DE MALLA:
Malla solida
Se escogió este tipo de malla por ser un elemento mecánico que esta sometido a tensiones en cada momento
de trabajo.
Mallado usada:
Malla basada en curvatura, debido a la geometría del elemento, curvo y con huecos cilíndricos

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CALIDAD DE LA MALLA:
CALIDAD ALTA para obtener resultados finales y para modelos con geometría curva, ademas para la function
que cumple se necesitara mayor precisión.
PUNTOS JACOBIANOS: 4 puntos.
Para elementos con una geometría compleja se necesitan más puntos dentro de cada elemento debido a que
las aristas se pueden entrecruzar y ocasionar un error de cálculo, ayudando a calcular el grado de distorsión
del elemento, pero como el elemento a analizar es un elemento curvo simple , solo bastara colocar 4 puntos
internos para el desarrollo del cálculo.

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INFORMACIÓN DE MALLA
Tipo de malla Malla sólida
Mallador utilizado: Malla basada en curvatura
Puntos jacobianos 4 Puntos
Tamaño máximo de elemento 0 mm
Tamaño mínimo del elemento 0 mm
Calidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden
Información de malla - Detalles
Número total de nodos 21250
Número total de elementos 12559
Cociente máximo de aspecto 19.354
% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 98.1
% de elementos cuyo cociente de aspecto es >
10
0.0557
% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0
Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:06
Nombre de computadora: JUANPABLO

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FUERZAS RESULTANTES
Fuerzas de reacción
Conjunto de
selecciones
Unidades Suma X
Suma Y Suma Z Resultante
Todo el modelo N -0.0853271 7200.01 -0.103821 7200.01
Momentos de reacción
Conjunto de
selecciones
Unidades Suma X
Suma Y Suma Z Resultante
Todo el modelo N.m 0 0 0 0

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RESULTADOS DEL ESTUDIO
Nombre Tipo Mín. Máx.
Tensiones1 VON: Tensión de von Mises 192219 N/m^2
Nodo: 629
9.16517e+007 N/m^2
Nodo: 14784
PUENTE PRINCIPAL-Análisis estático 1-Tensiones-Tensiones1
Desplazamientos1 URES: Desplazamiento
resultante
0 mm
Nodo: 1
0.0158012 mm
Nodo: 828

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PUENTE PRINCIPAL-Análisis estático 1-Desplazamientos-Desplazamientos1
Deformaciones unitarias1 ESTRN: Deformación
unitaria equivalente
2.07687e-006
Elemento: 11175
0.000291544
Elemento: 6269

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PUENTE PRINCIPAL-Análisis estático 1-Deformaciones unitarias-Deformaciones unitarias1

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Factor de seguridad1 Automático 3.83595
Nodo: 14784
1829.01
Nodo: 629
PUENTE PRINCIPAL-Análisis estático 1-Factor de seguridad-Factor de seguridad1
CONCLUSIÓNES
 Como se puede observar la distribución de esfuerzos es más crítica en los bordes de la parte superior de la pieza
debido a que es donde se aplica la mayor compresión por parte del perno roscado; los desplazamientos y
deformaciones son mayores en las zonas donde se sujetan los brazos debido a la fuerza con la que estos jalan.
 De la información investigada, cálculos realizados, el modelado y el análisis hecho podemos constatar que el uso
de software de ingeniería es una gran herramienta en la actualidad agilización, disminución de tiempo y costos en
el desarrollo de nuevos productos en especial para piezas donde se realiza varios tipos de análisis.
 Vemos que el factor de seguridad promedio es de 3.8por lo tanto nuestro selección de material es aceptable,
podemos aplicar las fuerzas que se aplicaron sin problemas de fractura o deformaciones que inutilizen la pieza.

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RECOMENDACIONES
 Hacer la simulación para otros materiales para comparar los resultados y ver similitudes así poder reducir costos
en la construir de la pieza.
 Hacer la simulación para un ensamblaje del extractor pues en la pieza analizada la distribución de esfuerzos y
desplazamientos puede variar ya que habrán fuerzas de flexión y torsión. También es posible realizar por
separado el análisis de todas las piezas del ensamblaje con las fuerzas en cada una de ellas.
 Se debe tener en cuenta que la cantidad de extractores ya se dé engranes o cojinetes es inmensa por lo tanto este
solo es un anális particular que no se debe generalizar.
ANEXOS
BIBLIOGRAFÍA
 Hibbeler,R.C “ Mecánica de materiales “ Printece Hall 3era edición, Mexico, 1995.
 Beer F.C ; Jhonston E.R “Mecánica de materiales “ Mc Graw Hill, 2da. Edicion, Mexico,1998.
 www.materiales-sam.org.ar/sitio/biblioteca/laserena/46.pdf
 www.sumiteccr.com

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