jueves, 6 de octubre de 2011

Cálculo de ejes con AutoCAD Mechanical

Como los asiduos a este blog recordaréis, hace unas semanas subí un tutorial que trataba el tema de cómo crear un árbol de transmisión usando AutoCAD Mechanical.
Es este caso y como complemento de aquel post voy a realizar algunos cálculos básicos sobre ese mismo eje usando la función de cálculo de árboles de transmisión.
Esta calculadora permite realizar cálculos sobre:
1. Árboles de transmisión completos o huecos 
2. Ejes rotacionales 
3. Ejes fijos
En primer lugar abro el fichero que contiene el árbol en cuestión.
Al hacer doble clic sobre el eje compruebo que se trata de un eje creado con el generador de ejes de AutoCAD Mechanical puesto que aparece el cuadro de diálogo para hacer modificaciones:
Empezando el cálculo
Selecciono el icono de cálculo de ejes.
Pestaña CONTENIDO-Ficha Cálculo-Comando CÁLCULO DE ÁRBOLES DE TRANSMISIÓN
  
En la línea de comandos aparece esta opción:
Selecciono C o aprieto Enter para crear un nuevo contorno.
Capturo todo el eje con una ventana de selección:
Cuando aparezca el siguiente cuadro de dialogo selecciono SI.
Se genera un contorno exterior que servirá para hacer el cálculo. Se puede posicionar en cualquier sitio o apretar ENTER para que coincida exactamente con la posición del eje.
Aquí coincidiría el contorno con el eje.
Al mismo tiempo que posiciono este contorno aparece el cuadro de diálogo para definir los parámetros que usaré para hacer el cálculo.
Definiendo los apoyos
Defino cómo esta apoyado el eje. Hay dos tipos de apoyos, empotrados y móviles. Estos producen diferentes tipos de reacciones en el eje (en dos direcciones o normal).
Creo un soporte fijo. Se aprieta el botón correspondiente y se posiciona en el sitio del eje donde considero que está el apoyo.
Creo dos soportes móviles donde se indica.
Aplicando cargas
A continuación defino las cargas a aplicar (fuerzas o pares) que actúan sobre el eje.
Hay varios tipos de cargas:
1. Par
2. Carga puntual
3. Carga repartida lineal
4. Par producido por un engranaje
Aplico una carga puntual y la sitúo tal como se ve en la imagen inferior.
Aprieto ENTER para que ángulo de la fuerza sea el que tiene por defecto (90°).
Ahora aparece un cuadro de diálogo para acabar de definir los parámetros de esa fuerza.
Pongo los valores que aparecen en la figura.
Se puede definir la carga por el módulo y los ángulos o por las componentes.
En cualquier momento podría dar la definición de las condiciones por finalizado, al hacerlo aparecería este cuadro.
Si acepto aparece el cálculo de la reacciones en los apoyos.
Siempre se puede volver a entrar en el cálculo haciendo doble clic sobre alguno de sus elementos y modificar cualquier cosa. (Edición inteligente)
Cambiando el material por defecto del eje
En este cuadro se puede definir un material nuevo introduciendo sus propiedades físicas o seleccionar un material de la tabla.

Los resultados del cálculo pueden mostrarse gráficamente.
Pulso el botón  Momentos y deformaciones y selecciono las magnitudes que quieran representarse de forma gráfica así como el lugar donde se desee posicionar el gráfico.

Aquí vemos el resultado general.
Más en detalle, haciendo un zoom veo una tabla resumen con los principales valores y los gráficos, en este caso de momento flector, momento torsor, y flexión según el eje Y.
Para obtener los valores exactos de cualquier magnitud calculada en un punto determinado del eje pulsar el botón (Valores de gráfico)
Selecciono el gráfico insertado que deseo analizar más en detalle.
Al pasar por encima de un punto cualquiera de este gráfico, este dará el valor (pueden usarse la captura Cercano para segurar que el cursor está encima del gráfico).
También podría situar el cursor en un punto del eje y ver que valor tiene esa magnitud en ese punto.
Cálculo de la resistencia teniendo en cuenta entalladuras
A continuación se va a calcular la resistencia del eje en una sección determinada. Voy a escoger aquella donde se produce la máxima tensión y teniendo en cuenta la concentración de tensiones que se produce en el chavetero. AutoCAD Mechanical permite incluso introducir fuerzas alternativas para hacer un cálculo por fatiga.
Pulso el botón Fuerza.
Pulso la opción Gráfico (bien en la línea de comando o menú contextual)
Pulso en el gráfico de Máxima tensión.
Selecciono el punto de máxima tensión y aparece este cuadro de diálogo:
Introduzco o mido el diámetro (D) del segmento del eje  y el diámetro interior (di) que en este caso al tratarse de un eje sólido será 0. El resto de valores los coge directamente de la geometría del eje.
Pulso el botón Evaluar para realizar el cálculo. En la parte de abajo del cuadro de diálogo se proporcionan los valores de seguridad para:
1. Fallo por fatiga
2. Limite de elasticidad
Estos valores se insertan a continuación como anotación.
Para finalizar esta explicación, si se aprieta el botón Geometría de la muesca…
se puede escoger el tipo de muesca, entalladura, chavetero, etc. este cuadro: