Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 7 Ejes, flechas y sus componentes 389
7-3 El eje giratorio de acero sólido simplemente apoyado en los puntos B y C está impulsado por un engrane
(que no se muestra) el cual se une con el engrane recto en D, que tiene un diámetro de paso de 6 pulg.
La fuerza F del engrane impulsor actúa a un ángulo de presión de 20°. El eje transmite un par de torsión
al punto A de T A = 3 000 lbf ⋅ pulg. El eje de acero está maquinado con S y = 60 kpsi y S ut = 80 kpsi.
Usando un factor de seguridad de 2.5, determine el diámetro mínimo permisible de la sección de 10 pulg
del eje con base en a) un análisis estático de la fluencia con base en la teoría de la energía de distorsión y
b) un análisis de falla por fatiga. Para estimar los factores de concentración del esfuerzo suponga radios
de filete agudos en los hombros del cojinete.
T A
A
10 pulg
Problema 7-3
B
4 pulg
F
20
C
D
7-4 Un rodillo industrial con engranes, que se muestra en la figura, se impulsa a 300 rpm por una fuerza F
que actúa en un círculo de paso de 3 pulg de diámetro. El rodillo ejerce una fuerza normal de 30 lbf/pulg
de longitud del rodillo sobre el material que se jala a través de él. El material pasa debajo del rodillo.
El coeficiente de fricción es 0.40. Desarrolle los diagramas de momento flexionante y fuerza cortante
del eje modelando la fuerza del rodillo como: a) una fuerza concentrada en el centro del rodillo, y b)
una fuerza uniformemente distribuida a lo largo del rodillo. Estos diagramas aparecerán en dos planos
ortogonales.
y
O
4 diám.
Problema 7-4
El material se mueve debajo
del rodamiento.
Dimensiones en pulgadas.
F
A
3
z 1
20°
4
3
B
8
1 3 4
2
3
4
Engrane 4
3 diám.
2
x
7-5 Diseñe un eje para la situación del rodillo industrial del problema 7-4, con un factor de diseño de 2 y una
meta de confiabilidad de 0.999 contra falla por fatiga. Planee para un cojinete de bolas a la izquierda y
un rodamiento cilíndrico a la derecha. Para deformación emplee un factor de seguridad de 2.