RESISTENCIA DE MATERIALES

RÚBRICA

INTEGRANTES:

Alexander

Aylas

Avado

Condor

Huachaca

PROFESOR:

YARIN

Grupo: C13 – 02 - AB

Fecha de entrega: 26 DE Noviembre

2014– I

I. INTRODUCCIÓN

Este informe, es el estudio del mecanismo de un cargador frontal modelo 988h CAT, en las cuales se analizará el funcionamiento y las fuerzas que actúan sobre cierto mecanismo (eslabón), para lo cual se realizará el diagrama de cuerpo libre, fuerzas cortantes y momentos flectores; además se determinará el material del cual está compuesto la pieza mecánica y se calculará la deformación que sufre al estar sometido a esfuerzos.

II. OBJETIVOS

Analizar los diferentes casos de esfuerzos que se presentan en

mecanismos así como seleccionar materiales para diversos

sistemas mecánicos.

Desarrollar la capacidad de analizar diagramas de cuerpos libres,

graficas, esfuerzos en elementos mecánicos e interpretar planos.

III. FUNDAMENTO TEORICO

988H CAT

Desde 1963, el Cargador de Ruedas Cat® 988H ha ayudado a más clientes que cualquier modelo de cargador de ruedas de otro fabricante en esta clase de tamaño. Actualmente, seguimos con ese legado con la actualización 988H.Sabemos que los tiempos son difíciles, la economía está cambiando, pero la actualización 988H es nuestro compromiso con ustedes, los clientes, para ofrecerles el mejor valor existente. Gracias a la actualización 988H, Caterpillar sigue la tradición de incorporar mejoras impulsadas por los clientes que aumentan la productividad y reducen el consumo de combustible, mejoran la fiabilidad de los sistemas clave y los componentes, y mejoran la seguridad y ergonomía de los operadores.

Trayectorias

Se denomina síntesis dimensional de generación de trayectorias a la parte de la síntesis de mecanismos que estudia la correspondencia de las trayectorias descritas por puntos pertenecientes a las barras de un mecanismo, durante el movimiento de este, con otras trayectorias específicas.

Recuperado de google

ESPECIFICACIONES DE OPERACION

Peso en orden de trabajo 49546 kg

Carga útil normal 11.4 toneladas métricas

Carga útil nominal - Estándar 11.4 toneladas métricas

BALDES (CUCHARONES)

Capacidades 6.3 m3  -  7.0 m3

Tiempo de ciclo hidráulicoLevantar 9.4 SecondsDescarga 2.4 SecondsBajada hidráulica gradual (vacío) 3.8 SecondsTiempo total del ciclo hidráulico 15.6 Seconds

Capacidades de llenadoTanque de combustible 188 galSistema de enfriamiento 27.2 galCárter 15.9 galTransmisión 18.5 galDiferenciales y mandos finales: delanteros 49 galDiferenciales y mandos finales: traseros 49 galSistema hidráulico (llenado en fábrica) 124.2 galSistema hidráulico (tanque solamente) 70.5 gal

Dimensiones*Distancia entre ejes 14.93 ftAltura hasta la parte superior de los tubos de escape 13.49 ftAltura hasta la parte superior del capón 10.35 ftEspacio libre sobre el suelo 1.8 ftAltura hasta la parte superior de la cabina 13.54 ftAltura hasta la parte superior del filtro de aire 11.1 ftLínea de centro del eje trasero al borde del parachoques trasero 10.28 ftLínea de centro del eje delantero al enganche 7.46 ftAltura del pasador C3.31 ftProfundidad de excavación 0.74 ftÁngulo de inclinación hacia atrás al nivel del suelo 47.8 DegreesÁngulo de inclinación hacia atrás durante el acarreo 56.5 DegreesEspacio libre a levantamiento/descarga máx. 12.73 ftAltura hasta el protector contra derrames 17.82 ftAltura del pasador B19.2 ftÁngulo de inclinación hacia atrás a levantamiento máximo 45 Degrees

CucharonesCapacidades de los cucharones 6.4 m3-7.7 m3 8.3 yd3-10 yd3Capacidad máxima del cucharón 10 yd3

Sistema hidráulico del cargadorCaudal del sistema hidráulico principal a 2.010 rpm y 130 gal/min 6.900 kPa (1000 lb/pulg2) Configuración de la válvula de alivio 5075 psiCilindros de accionamiento doble: 220 × 911 mm 8.7 × 35.9 inLevantamiento, calibre y carrera Cilindro de accionamiento doble: 220 × 1770 mm 8.7 × 69.7 Inclinación, calibre y carrera Sistema piloto, caudal de la bomba 20.1 gal/min de engranajes a 2.010 rpm y 2.500 kPa (363 lb/pulg²) Ajuste de la válvula de alivio 348.1 psi(Velocidad baja en vacío)

IV. ELEMENTOS QUE COMPONEN LOS MECANISMOS DEL CARGADOR FRONTAL 988H

1. Bastidor de sección en caja completo.

Se ha mejorado para lograr una máxima resistencia y un peso mínimo. El larguero del bastidor se extiende ahora hacia adelante, aumentando la resistencia del larguero al enganche.

2. Torre en forma de caja.

Se ha diseñado para aumentar la resistencia a la torsión y lograr una fuerza máxima. Las planchas de acero de alta resistencia de la torre del cilindro de inclinación transmiten los esfuerzos hacia abajo, al tubo de montaje fundido del cilindro de levantamiento, absorbiendo las fuerzas de impacto y carga. Este diseño produce una torre más estrecha que permite una mayor visibilidad al operador.

3. Pasadores de enganche superior e inferior.

Pivotan en dos cojinetes de rodillos cónicos. La forma de las planchas del enganche transmiten los esfuerzos alejándolos del extremo de la soldadura, produciendo una transición más suave de las cargas de tensión al bastidor.

4. Diseño de enganche extendido.

Aumenta la separación en un 26 por ciento para enderezar el bastidor y proporcionar un mayor espacio libre a fin de poder tener acceso al enganche y a las tuberías hidráulicas.

5. Apoyos del cilindro de la dirección.

Están ubicados en los topes del eje proporcionando una transferencia eficiente de las cargas de la dirección al eje.

6. Pluma de sección en caja fabricada.

Reemplaza los brazos de levantamiento de planchas de acero tradicionales de los cargadores de ruedas. Este diseño dispone de extremos en forma de horquilla que facilitan el servicio, aceleran el montaje y aumentan la fiabilidad. Las piezas de fundición en áreas de altos esfuerzos suavizan la transición de la distribución de los esfuerzos prolongando su vida útil. La pluma y los tirantes dobles del cucharón contribuyen juntos a aumentar la fuerza de desprendimiento, proporcionando una mayor resistencia a la torsión y aumentando la capacidad de levantamiento.

SUPERVISIÓN DE LOS SISTEMAS HIDRÁULICO Y ELECTRÓNICO

1. Sistema de control electrohidráulico.

Aumenta la eficiencia del sistema hidráulico y la comodidad del operador mediante controles de bajo esfuerzo en la punta de los dedos. Las mangueras XT-3™ y XT-5™, junto con componentes fiables, reducen el riesgo de fugas y tuberías reventadas, contribuyendo a proteger el ambiente.

2. Sistema de levantamiento e inclinación.

Consta de cilindros de levantamiento e inclinación de mayor calibre y una bomba hidráulica principal de dos posiciones que contribuye a mejorar el rendimiento y la capacidad de servicio. Bomba hidráulica principal de dos posiciones. Es controlada por el Módulo de Control Electrónico (EMC). Dispone de una válvula de solenoide que controla el caudal de la bomba, permitiendo al ECM ajustar el caudal hidráulico durante el ciclo del cargador. Esta estrategia tiene como consecuencia un sistema hidráulico rápido y mayores fuerzas de levantamiento, optimizando el rendimiento.

3. Dirección con detección de carga.

Con el sistema de control STIC se integra la dirección y la transmisión en un solo controlador. Una válvula piloto operada mediante STIC controla el flujo a los cilindros de la dirección. El sistema de la dirección utiliza una bomba de caudal variable para lograr un rendimiento máximo de la máquina transmitiendo la potencia por el sistema de la dirección sólo cuando sea necesario.

4. Filtración de drenaje de la caja

Dispone de un total de tres filtros para las bombas hidráulica principal, dirección y ventilador que protegen contra la contaminación con u acceso sencillo de servicio.

5. Ventilador de demanda

Dispone de un ventilador hidráulico con control de velocidad que proporciona una máxima eficiencia de enfriamiento al transmitir la cantidad apropiada de potencia por el sistema del ventilador según sea la temperatura del sistema.

6. Cucharones

Varían de 6,3 m3 (8,2 yd3) a 7,0 m3 (9,2 yd3) de capacidad y pueden configurarse para una serie de condiciones de impacto y abrasivas. Todos los cucharones están construidos con costillas de refuerzo que resisten las torsiones y deformaciones y disponen de planchas de desgaste reemplazables soldables para proteger el fondo del cucharón. El protector integral contra rocas permite retener grandes cargas mientras que los pasadores y retenedores de servicio pesado proporcionan durabilidad.

V. TRAYECTORIA DE LOS MECANISMOS

VI. MÁXIMA CARGA, ESLABÓN EN POSICIÓN HORIZONTAL

Se necesita analizar los esfuerzos que actúan sobre el eslabón con su máxima carga, y cuando el eslabón se encuentra en posición horizontal.

a. Diagrama de cuerpo libre.

Para hallar el peso del Eslabón (W).

Datos De Investigación:

ρ acero = 7850 kg/m3

d eslabón = 25 cm = 0.25 m Longitud = 1.65 m

Calculando:W = ρ acero X v ACERO

W= ρ acero X A x L x 10Donde W = peso del eslabón en N (newton). ρ acero = densidad del acero. A = área (m2) L = Longitud del eslabón en (m)

W=7850 x 0.252 x 1.65x 104

W=6358N

Hallando Fuerza “F3 y F4”

Sea el punto “A”

Dónde:C=11.6 tn

C2

=5.8KN

Calculo de F3F3=FC .Sen44F3=5,8 xSen44F3=4,03KN

Calculo de F4F 4=Fc .cos44F 4=4,17KN

Calculo de F5F3.Sen 46=F 5.Sen20

F5=8,47KNCalculo de FH

FH √8,472+4,032+8,47 x 4,03 xCos66FH=10,1KN

Calculando F1 y F2

Calculo de F1F1=F 5 xSen73F1=8,1KN

Calculo de F2F2=F 5 xSen17F2=2,47KN

Diagrama de Fuerza Cortante y momento flexionante

Calculando la fuerza cortante

ƩF=0

2,74−V=0V=2,74KN

Calculando el momento flexionante

ƩM=0M−(2,74 ) . X=0M=2,74 X

Analizando la fuerza interna en la sección

Fuerza cortante

ƩF=0

2,74−5,48−V=0

V=−2,74

Momento Flexionante

ƩM=0

−2,74 X+5,36 (X−0,85 )+M=0

M=2,74 X−5,36 (X−0,85 )

Diagramas

Esfuerzo

℘max= PA

= 8,47

πx0.252

4℘max=177,54KPa

b. Material del que está construido elemento (la maquina).

El material del cargador frontal es de un material llamado hadfield, ya que son aleaciones no magnéticas extremadamente tenaces en las cuales la transformación martensítica de endurecimiento ha sido suprimida por una combinación de alto contenido de manganeso y carbono, y la precipitación de carburos por una alta velocidad de enfriamiento desde temperaturas de austenización

c. Ir a tablas de aceros y determinar cuánto es el esfuerzo máximo que puede soportar.

Estado

composición Propiedades

C Mn Si Límite convencional n

Límite de resistencia y tracción Elongación

%Estricción

%Dureza

Kgf/mm2 MPa Kgf/mm2 MPa

FundidoFundido*

Laminado*

1.111.0/1.41.1/1.4

12.710/1411/14

0.540.2/1.00.2/0.6

6.435.0/39.930.1/40.9

354340/389291/459

45.570/101.5

91.7/110.6

445690/995

897/1086

430/4035/50

…30/4035/50

…185/210170/200

d. Calculo de la deformacion.

Eacero=20,6 x 1010N /m2

dx= PxLoAxE

dx= 8,47 x1,7 x103

πx 0252

4x 20,6 x1010

dx=1,42um

VII. CONCLUSIONES

Se halló las diferentes fuerzas que actúan en el mecanismo y también se determinó el material del mecanismo.

Se analizó cada grafica para los distintos diagramas que actuaban en el mecanismo y se estableció la trayectoria máxima y mínima en distintos momentos.

VIII. BIBLIOGRAFIA

Gere J. (2012). Mecánica de materiales .Perú

Norton R. (2009).Diseño de Maquinaria. México.

Recuperado de:

http://xml.catmms.com/servlet/ImageServlet?imageId=C609127

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http://www.kellytractor.com/esp/imagenes/pdf/demolicion_desechos/cargadores_ruedas/988h.pdf

Recuperado de:

http://www.cat.com/es_MX/products/new/equipment/wheel-loaders/large-wheel-loaders/17770689.html