Diseño y construcción de una máquina de ensayo de metales sometidos a fatiga por flexión rotativa con capacidad de 30 kgf-m

Abstract

El principal objetivo del presente trabajo no se fundamenta simplemente en el análisis y el diseño; sino también la construcción de una máquina de ensayos de metales sometidos a fatiga por flexión rotativa con una capacidad de 30 kgf-m para su utilización en el laboratorio de resistencia de materiales de la Universidad Politécnica Salesiana, igualándose lo más posible a la máquina propuesta por R.R.Moore, quien fue el primero en proponer y construir una máquina; la cual pueda determinar los valores de resistencia de los distintos materiales que son sometidos a fatiga por flexión pura. La metodología que se utilizó para la elaboración de este proyecto se baso en recopilar toda la información acerca de los principios teóricos de la máquina, luego de esto se procedió a un estudio profundo acerca de la fatiga y los efectos que esta tiene en los distintos materiales y específicamente en los elementos que conforman la máquina. El diseño de la máquina se la realizo en tres partes, estas son: Un diseño mecánico que comprende la determinación de estados de esfuerzos y fuerzas requeridas así como también la geometría de los elementos para que la máquina nos pueda proporcionar la capacidad nominal de 30 kgf-m; además todos los elementos que ayudan a que la máquina cumpla con el objetivo de someter a las probetas a flexión pura, específicamente: el motor el cual produce la rotación a los elementos, los ejes los mismos que transmiten el movimiento, los rodamientos con sus respectivos soportes o también se los conoce como chumaceras los cuales con una geometría determinada harán que la probeta sea sometida a esfuerzos por flexión pura y no esté sometida a liv esfuerzos por fuerza cortante y/o torsión; los pernos que sirven de fijación a los elementos en una determinada geometría especifica acorde con los requerimientos; la homocinética que permite transmitir el movimiento del motor a las partes de la máquina y una placa transmisora de fuerza desde los pesos hacia las chumaceras pivote, además de realizar un análisis de las deflexiones que las mismas pueden producir. Un diseño estructural para soportar a todos los elementos que se diseñaron anteriormente, en el cual se deberán tomar muy en cuenta las geometrías que posee la máquina. Un diseño de control, el cual nos va a permitir mantener todos los parámetros de la máquina cuantificados y manejables para una mayor seguridad de quien lo vaya a manejar. Los resultados obtenidos de este presente trabajo permitirán analizar los esfuerzos equivalentes para la fractura que sufra el material, además de la elaboración de la gráfica S-N o de Wöhler, esta gráfica es de tipo logarítmica y presenta la variación de la resistencia a la fatiga con referencia al número de ciclos empleados para ella.