Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

382 PARTE TRES Diseño de elementos mecánicos
Figura 7-18
Usos comunes de los anillos
de retención: a) anillo externo
y b) su aplicación; c) anillo
interno y d) su aplicación.
Anillo de retención
Anillo de retención
a) b)
c) d)
de d/10 desde el inicio del filete del hombro evitará que las dos concentraciones del esfuerzo
se combinen entre sí. 9
Anillos de retención
Con frecuencia se emplea un anillo de retención, en lugar de un hombro de eje o un manguito,
para posicionar axialmente un componente sobre un eje o en un agujero de alojamiento.
Como se ve en la figura 7-18, se corta una ranura en el eje o en el agujero de alojamiento
para hacer que penetre el retenedor de resorte. Para determinar los tamaños, dimensiones y
capacidades, se deben consultar los catálogos de los fabricantes.
En las tablas A-15-16 y A-15-17 del apéndice se dan los valores de los factores de concentración
del esfuerzo para ranuras con fondo plano en ejes, apropiados para anillos de retención.
A fin de que los anillos se asienten adecuadamente en el fondo de la ranura, y soporten las
cargas axiales que se ejercen en contra de los lados de la ranura, el radio del fondo de la ranura
debe ser razonablemente agudo, usualmente, alrededor de un décimo del ancho de la ranura.
Esto es causa, comparativamente, de valores altos de los factores de concentración del esfuerzo,
alrededor de 5 para el esfuerzo de flexión y axial y 3 para la torsión. Debe tenerse cuidado al
usar anillos de retención, en particular en ubicaciones con esfuerzos de flexión altos.
9
Ibid., p. 381.
EJEMPLO 7-6
Solución
t
a
F
F
b
r
Figura 7-19
Un eje de acero UNS G10350, tratado térmicamente con una resistencia a la fluencia mínima
de 75 kpsi, tiene un diámetro de 1 7 16
pulg. El eje gira a 600 rpm y transmite 40 hp a través de
un engrane. Seleccione la cuña apropiada para el engrane.
Se elige una cuña cuadrada de 3 8
pulg usando acero UNS G10200 estirado en frío. El diseño
se debe basar en resistencia a la fluencia de 65 kpsi. Como no se conoce con exactitud la
naturaleza de la carga, se empleará un factor de seguridad de 2.80.
El par de torsión se obtiene mediante la ecuación de la potencia
T =
63 025H
n
=
(63 025)(40)
600
= 4 200 lbf ⋅ pulg
A partir de la figura 7-19, la fuerza F en la superficie del eje es
F = T r = 4 200 = 5 850 lbf
1.4375/2
Mediante la teoría de la energía de distorsión, la resistencia al cortante es
S sy = 0.577S y = (0.577)(65) = 37.5 kpsi