1. Definir el par de diseño
El par nominal no es siempre el par máximo. Los arranques, bloqueos, impactos y variaciones del proceso pueden exigir un valor superior.
Consejo práctico: documente claramente si el par introducido es nominal, máximo o ya incluye un coeficiente de diseño.
2. Elegir una tensión admisible adecuada
La tensión admisible no debe elegirse como una fracción arbitraria sin considerar el material, el tratamiento térmico, la temperatura y el tipo de carga.
En ejes sometidos a cargas cíclicas, una comprobación de fatiga suele ser más exigente que la simple verificación estática.
3. Comprender la influencia del diámetro
τmax = 16T/(πD³)En un eje macizo, la tensión varía proporcionalmente a 1/D³. Aumentar D un 10 % reduce la tensión aproximadamente un 25 %, si las demás condiciones no cambian.
Este recurso es eficaz, pero aumenta la masa, la inercia y el espacio necesario.
4. ¿Eje macizo o hueco?
Un eje hueco puede ofrecer una buena relación entre masa y rigidez, porque el material próximo al eje contribuye poco al momento polar de inercia.
Sin embargo, debe definirse la relación d/D o el espesor. Después deben comprobarse la fabricación, el montaje, las posibles soldaduras y el pandeo local.
5. Lista de comprobación antes de aprobar el diseño
El diámetro teórico es solo el comienzo del diseño.
- Elegir una medida realmente disponible y recalcular.
- Comprobar el ángulo de torsión y la rigidez.
- Considerar las concentraciones de tensión en escalones y chaveteros.
- Combinar flexión y torsión en el mismo punto mediante von Mises.
- Comprobar la fatiga si el par o la flexión varían.
- Comprobar velocidad crítica, rodamientos, chavetas y uniones.
Aplicación numérica
Ejemplo: eje hueco sometido a 2 kN·m
Se adoptan τadm = 80 MPa y d/D = 0,6.
- Aplicar D = ∛[16T/(πτadm(1−k⁴))].
- Obtener Dmin = 52,690 mm.
- Redondear provisionalmente a 53 mm.
- Calcular d = 31,8 mm y τ = 78,61 MPa.
Resultado: 53 mm cumple la comprobación estática simplificada. Aun así, el diámetro debe contrastarse con medidas disponibles, fatiga y detalles geométricos.
El método está relacionado con los materiales del MIT sobre torsión y sus ejemplos asociados. Consultar la fuente exacta ↗
Para comprobar y profundizar
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