24.3 : Ejes de transmisión: resolución de problemas

El diseño de un eje sólido que transmite potencia desde un motor a una máquina herramienta implica una serie de cálculos para garantizar que el eje pueda soportar las tensiones aplicadas por los momentos de flexión y los pares de torsión. Primero, calcule el par ejercido sobre el engranaje, considerando la potencia transmitida por el eje y su velocidad de rotación. A continuación, calcule las fuerzas tangenciales que actúan sobre los engranajes, que se relacionan directamente con el par y el radio del engranaje.

A continuación, utilice diagramas de momento flector del eje para identificar los valores del momento flector debido a las fuerzas que actúan en los planos horizontal y vertical. En secciones transversales potencialmente críticas del eje, determine las tensiones combinadas de estos momentos de flexión y torsión calculando la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de estos valores. Este análisis ayuda a evaluar si el eje puede soportar la tensión sin fallar. Luego, calcule el momento polar de inercia, que es crucial para vincular el esfuerzo cortante con los momentos de torsión y flexión.

Este cálculo verifica la capacidad del eje para soportar las fuerzas aplicadas. Finalmente, calcule el diámetro mínimo requerido del eje en función del momento polar de inercia, asegurándose de que pueda soportar las tensiones calculadas con un uso mínimo de material y al mismo tiempo cumplir con los estándares de seguridad y rendimiento.