Construcción de una máquina para automatizar ensayos de fatiga en materiales metálicos por flexión cantiléver
Los materiales metálicos en servicio en la industria metalmecánica, con los cuales son elaboradas las diferentes piezas que componen y hacen funcionar las máquinas, estructuras y muchos elementos de uso general, se encuentran sometidos a estado de esfuerzos de tipo cíclico, generando en ellos fallas...
- Autores:
-
Ayala Lizcano, Miguel Ángel
Castro Villarreal, Oscar Eduardo
- Tipo de recurso:
- Trabajo de grado de pregrado
- Fecha de publicación:
- 2007
- Institución:
- Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
- Repositorio:
- Repositorio UNAB
- Idioma:
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- OAI Identifier:
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- Acceso en línea:
- http://hdl.handle.net/20.500.12749/1532
- Palabra clave:
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Los materiales metálicos en servicio en la industria metalmecánica, con los cuales son elaboradas las diferentes piezas que componen y hacen funcionar las máquinas, estructuras y muchos elementos de uso general, se encuentran sometidos a estado de esfuerzos de tipo cíclico, generando en ellos fallas por fatiga. Este fenómeno es evaluado de diversas formas dependiendo de la manera en que se aplican las cargas, y de acuerdo a la aplicación que cada material cumple. En el Oriente colombiano, el número de equipos para desarrollar ensayos de fatiga por flexión cantilever, es de solo uno, el cual se encuentra es el instituto colombiano del petróleo (I.C.P.). Equipo que no se encuentra actualmente en funcionamiento debido a fallas en su mantenimiento, resultando imposible la realización de prácticas e investigaciones en el campo de la fatiga en elementos y piezas construidas con materiales metálicos. Cuando se diseña maquinaria y estructuras compuestas por materiales metálicos, el ingeniero debe conocer las propiedades del material base seleccionado, los requerimientos en servicio de los componentes y los fundamentos de los procesos de fabricación. |
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Ayala Lizcano, Miguel Ángel, Castro Villarreal, Oscar Eduardo, Jaimes Suárez, Alban (2007). Construcción de una máquina para automatizar ensayos de fatiga en materiales metálicos por flexión cantiléver. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB ROBERT, Norton, Diseño de maquinas, Edición 1999, editorial pearson educación BERNAND Hamrock, Elementos de maquinas, Edición 2000, Editorial Mc Graw Hill R.P. Reed, J.H. Smith, the Economist effects of fracture in the united states, U.S. Dep. of Comerce, National Bureau of Standard, Washington, D.C.,1983 American Society for Testing and Materials (ASTM E466, E1049, E1150). Stphen J. Chapman. Maquinas eléctricas. Tercera edición. Mc Graw Hill. James F. Shakelford, Alfredo Quemes. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Cuarta edición. Mc Graw Hill. Muhammad H. Rashid. Electrónica de potencia. Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Ed. Pearson Education. López Cuellar E. Diseño de una maquina de fatiga para el estudio de alarmes metálicos, 2002. Vedia, Svoboda. ENSAYOS INDUSTRIALES, FATIGA, Dpto. de Ingeniería Mecánica y Naval, Universidad de Buenos Aires. 2005. http://www.ironplanet.com/ http://www.cga.com.co/ http://www.etk.com/ http://www.zwick.es/ http://www.purdue.edu http://www.gunt.de http://www.directindustry.es http://www.lantronica.com.ar |
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Este fenómeno es evaluado de diversas formas dependiendo de la manera en que se aplican las cargas, y de acuerdo a la aplicación que cada material cumple. En el Oriente colombiano, el número de equipos para desarrollar ensayos de fatiga por flexión cantilever, es de solo uno, el cual se encuentra es el instituto colombiano del petróleo (I.C.P.). Equipo que no se encuentra actualmente en funcionamiento debido a fallas en su mantenimiento, resultando imposible la realización de prácticas e investigaciones en el campo de la fatiga en elementos y piezas construidas con materiales metálicos. Cuando se diseña maquinaria y estructuras compuestas por materiales metálicos, el ingeniero debe conocer las propiedades del material base seleccionado, los requerimientos en servicio de los componentes y los fundamentos de los procesos de fabricación.LISTADO DE FIGURAS 09 LISTADO DE TABLAS 11 LISTADO DE ANEXOS 12 INTRODUCCIÓN 13 OBJETIVOS 15 1. ANTECEDENTES 16 2. ESTADO DEL ARTE 18 3. MARCO TEÓRICO 20 3.1. FATIGA 20 3.1.1. Manifestación y Proceso de Falla 21 3.1.2. Análisis del origen de las Fallas por Fatiga 24 3.1.2.1. Nucleación: Origen de la fisura 24 3.1.2.2. Propagación: crecimiento de la fisura 25 3.1.2.3. Rotura 26 3.1.3. Parámetros Característicos 27 3.1.4. Diagrama Tensión - Número de Ciclos ( -n) 30 3.1.5. Curvas de Wohler 32 3.1.6. Ensayo de fatiga en voladizo o cantilever 34 4. METODOLOGÍA DEL DISEÑO MECATRÓNICO 37 4.1. INVESTIGACIÓN Y RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN 38 4.1.1. Maquinas de ensayos de fatiga 38 4.1.2. Maquina de Ensayos de fatiga I.C.P. 40 4.2. CONSIDERACIONES INICIALES DEL DISEÑO 41 4.3. DISEÑO MECATRÓNICO 42 4.4 DISEÑO PRELIMINAR 44 4.5. DISEÑO FINAL 45 4.5.1. Diseño Del Sistema Mecánico 46 4.5.1.1. Diseño estructural 46 4.5.1.1.1. Bastidor 46 4.5.1.2. Soportes y empotramientos 47 4.5.1.3. Resultado final del diseño estructural 49 4.5.2. Diseño del sistema de tracción, y sujeción de la probeta 49 4.5.2.1. Sistema de transmisión 49 4.5.2.2. Diseño del eje principal 52 4.5.2.3. Selección de los rodamientos 56 4.5.2.4 Resultado final del diseño del sistema de tracción, y sujeción de la probeta 61 4.5.3. Diseño del sistema de carga 62 4.5.4. Resultado final del diseño del sistema mecánico 64 4.6. DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO Y DE CONTROL 65 4.6.1. Selección y cálculos del motor 65 4.6.1.1. Arrancadores y protecciones para el motor 70 4.6.2. Diseño Del Circuito Eléctrico De Control 73 4.6.2.1 Sensores 75 4.6.2.2. Interfaz Con El Computador 76 4.6.3. Programa De Funcionamiento 77 5. PRUEBAS 79 CONCLUSIONES 83 RECOMENDACIONES 84 BIBLIOGRAFÍA 85PregradoThe metallic materials in service in the metalworking industry, with which the different parts that compose and make the machines, structures and many general-use elements work are made, are subjected to a state of cyclical stress, generating failures in them due to fatigue. This phenomenon is evaluated in different ways depending on the way the loads are applied, and according to the application that each material fulfills. In eastern Colombia, the number of teams to develop cantilever bending fatigue tests is only one, which is found in the Colombian Petroleum Institute (I.C.P.). Equipment that is not currently in operation due to maintenance failures, making it impossible to carry out practices and research in the field of fatigue in elements and parts made of metallic materials. When designing machinery and structures composed of metallic materials, the engineer must know the properties of the selected base material, the in-service requirements of the components and the fundamentals of the manufacturing processes.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaConstrucción de una máquina para automatizar ensayos de fatiga en materiales metálicos por flexión cantiléverConstruction of a machine to automate fatigue tests on metallic materials by cantilever bendingIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMetal fatigueMachine industryMechatronic EngineeringApparatus and instrumentsInvestigationsAnalysisProcessesMachinery designFatigue testingFatiga de metalesIndustria de las máquinasIngeniería mecatrónicaAparatos e instrumentosInvestigacionesAnálisisProcesosDiseño de maquinariaEnsayos de fatigaAyala Lizcano, Miguel Ángel, Castro Villarreal, Oscar Eduardo, Jaimes Suárez, Alban (2007). Construcción de una máquina para automatizar ensayos de fatiga en materiales metálicos por flexión cantiléver. Bucaramanga (Santander, Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNABROBERT, Norton, Diseño de maquinas, Edición 1999, editorial pearson educaciónBERNAND Hamrock, Elementos de maquinas, Edición 2000, Editorial Mc Graw HillR.P. Reed, J.H. Smith, the Economist effects of fracture in the united states, U.S. Dep. of Comerce, National Bureau of Standard, Washington, D.C.,1983American Society for Testing and Materials (ASTM E466, E1049, E1150).Stphen J. Chapman. Maquinas eléctricas. Tercera edición. Mc Graw Hill.James F. Shakelford, Alfredo Quemes. Introducción a la ciencia de materiales para ingenieros. Cuarta edición. Mc Graw Hill.Muhammad H. Rashid. Electrónica de potencia. Circuitos, dispositivos y aplicaciones. Ed. Pearson Education.López Cuellar E. Diseño de una maquina de fatiga para el estudio de alarmes metálicos, 2002.Vedia, Svoboda. ENSAYOS INDUSTRIALES, FATIGA, Dpto. de Ingeniería Mecánica y Naval, Universidad de Buenos Aires. 2005.http://www.ironplanet.com/http://www.cga.com.co/http://www.etk.com/http://www.zwick.es/http://www.purdue.eduhttp://www.gunt.dehttp://www.directindustry.eshttp://www.lantronica.com.arORIGINAL2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdfTesisapplication/pdf2814662https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/1/2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf4a0e61f4926ab498dbf42975584fb266MD51open access2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdfArtículoapplication/pdf271945https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/2/2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf1e55f8880854b247198b637a01f63199MD52open access2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdfManual usuarioapplication/pdf487131https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/3/2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdfd5bd55902926de53f80d0b95ba66ceb1MD53open access2007_Video_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zip2007_Video_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zipVideosapplication/octet-stream3450228https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/4/2007_Video_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zipd9715441acb1061126e419cb0c2fe262MD54open access2007_Anexos_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zip2007_Anexos_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zipAnexosapplication/octet-stream77981234https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/5/2007_Anexos_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.zip04e77d6a39c639db0720493c468cda42MD55open accessTHUMBNAIL2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpg2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5795https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/6/2007_Tesis_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpgdb13dc1a661ba59ba0edfee628a16726MD56open access2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpg2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9410https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/7/2007_Articulo_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpge0238783709f27ac21cfd539bf8f1f2fMD57open access2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpg2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5204https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1532/8/2007_Manual_Castro_Villarreal_Oscar_Eduardo.pdf.jpgf653145580fbd9c8e78505c8d91cdc11MD58open access20.500.12749/1532oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/15322024-01-21 10:57:49.063open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co |