ejercicio de elementos de maquinas

1. UNIVERDIDAD FERMÍN TORO
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERIA
MANTENIMIENTO MECANICO
CUESTIONARIO N°1
Autor: Julio Zambrano
CI: V-24.529.870
Prof.: Luis Rodríguez
Asignatura: Diseño de elementos de maquinas II
Cabudare, 10 de mayo de 2016

2. Se tiene un eje que utiliza cojinetes deslizantes tanto en el lado izquierdo como en el
derecho. La carga radial que soporta, resultados de las ecuaciones de equilibrio, son:
Rizq.=-387 J + 467 K lb. Y en el lado derecho Rder.= 316 J – 161 K lb. El eje tiene un
diámetro de 2 pujadas y gira a 500 rpm. Diseñar el cojinete que funcione bajo condiciones
de lubricación limite.
Nota: Debe explicar el porqué de lo que realice
Datos:
𝐷 𝑚𝑢ñó𝑛 = 2𝑝𝑢𝑙𝑔
𝑛 = 500𝑟𝑝𝑚
𝑅𝐼𝑧𝑞 = (−387𝐽 + 467𝐾) 𝑙𝑏
𝑅 𝑑𝑒𝑟 = (316𝐽 − 161𝐾) 𝑙𝑏
Solución:
Primero debo representare las reacciones en un plano, ya que están en forma
vectorial.
316 lb
-161 lb
Izquierdo
Derecho
476 lb -387 lb
Después proceder a hallar las fuerzas completas, a través de la ecuación de la
hipotenusa la cual es:
𝐻 = √(𝐶𝐴)2 + (𝐶𝑂)2
Para el lado derecho:
𝑅 𝐷𝑒𝑟 = √(316)2 + (−161)2 → 𝑅 𝐷𝑒𝑟 = 354,650𝑙𝑏
Para el lado Izquierdo:
𝑅𝐼𝑧𝑞 = √(467)2 + (−387)2 → 𝑅𝐼𝑧𝑞 = 606,512𝑙𝑏
Y (j)
Z (k)
X (i)

3. Ya con las fuerzas encontradas trabajare con la mayor para mi diseño la cual es
𝑅𝐼𝑧𝑞 = 606,512𝑙𝑏
Procedo a buscar el diámetro del muñón y del cojinete:
Ya poseo el diámetro del muñón el cual es 𝐷 𝑚𝑢ñó𝑛 = 2𝑝𝑢𝑙𝑔, considerando que el cojinete
debe entrar a presión asumiré un diámetro de 𝐷 𝐶𝑜𝑗𝑖𝑛𝑒𝑡𝑒 = 2𝑝𝑢𝑙𝑔.
Busco la relación de longitud la cual es:
𝐿
𝐷
= 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑐𝑖ó𝑛
Para la siguiente relación debo tomar en cuenta que para el cojinete, en forma típica la
relación va de 0.5 a 2.0. Para cojinetes no lubricados (frotamiento en seco) o impregnados
de aceite, se recomienda L/D = 1. Para cojinetes de carbón-grafito se recomienda L/D =
1.5. Como mi cojinete es un cojinete bajo condiciones de lubricación límite considerare 2.
Por lo tanto mi relación quedaría:
𝐿
𝐷
= 2 → 𝐿 = 2 ∗ 2𝑝𝑢𝑙𝑔 → 𝐿 = 4 𝑝𝑢𝑙𝑔
Continúo calculando el valor de la presión por la fórmula: 𝑃 = 𝐹
𝐿𝐷⁄
𝑃 = 606,512𝑙𝑏
2𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗ 2𝑝𝑢𝑙𝑔⁄ → 𝑃 = 75,814 𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔2⁄
Prosigo calculando la velocidad lineal de la superficie del cojinete por la fórmula:
𝑉 =
𝜋∗𝐷∗𝑛
12
𝑉 =
𝜋 ∗ 2𝑝𝑢𝑙𝑔 ∗ 500𝑟𝑝𝑚
12
→ 𝑉 = 261,799
𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑚𝑖𝑛⁄
Continúo hallar el valor de PV
𝑃𝑉 = (75,814 𝑙𝑏
𝑝𝑢𝑙𝑔2⁄ )(261,799
𝑝𝑖𝑒𝑠
𝑚𝑖𝑛⁄ ) → 𝑃𝑉 = 19848,029𝑝𝑠𝑖/𝑓𝑝𝑚
Como estamos diseñando debo hallar el facto de diseño, el cual se halla multiplicando
por 2 el PV:
2𝑃𝑉 = 39696,058
Este valor lo podremos utilizar como referencia para seleccionar el material del
cojinete, utilizare la tabla 12-7 del libro Shirley, buscando un valor por en sima a este.

4. Utilizare una fundición de bronce, ya que soporta el valor de PV y también soporta la carga
que se le está aplicando.
Continuando buscare la holgura que debe tener el cojinete, este valor lo puedo
encontrar teniendo las rpm y el diámetro del muñón en la figura 14-3 del libro Mot

5. Busco la curva más próxima a donde se intercepten los puntos y me queda sumamente
mínima, la holgura quedaría en 0,002pulg
Para finalizar hay que tener en consideración al momento de diseñar el uso de al
menos 2 libros de elementos de máquinas, ya que cada libro tiene sus tablas y algunos
especifican más que otros, también es importante destacar en este diseño el uso de la
fundición de broce, ya que los cojinetes son elementos que están sometidos a muchas
revoluciones por minuto lo cual hace que se eleven a altas temperaturas y este material
tiene muy buenas propiedades térmicas y alta resistencia a la misma.
Nota: Los procedimientos realizados para el cálculo del cojinete, tablas, formulas y
figuras se extrajeron de la plataforma de SAIA y de los libros de diseño de elementos
sugeridos.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
- Mott, R (1992). Diseño de Elementos de Maquinas 2da Edición.
- Budynas, R. Nisbett, J (2.008). Diseño en Ingeniería Mecánica de Shigley