Ingeniería Mecánica (Lic.)

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    Desarrollo de un algoritmo para el diseño de árboles en cajas reductoras de velocidad con engranajes cilíndricos y ejes horizontales paralelos considerando resistencia a la fluencia, resistencia a la fatiga y deflexiones
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-03-27) López Ochoa, Alexander Richard; Valverde Guzmán, Quino Martín
    Este trabajo de tesis presenta el desarrollo e implementación de un algoritmo para el diseño de árboles en cajas reductoras de velocidad con engranajes cilíndricos y ejes horizontales paralelos. El cual tiene como inputs a las cargas, condiciones de trabajo, y parámetros geométricos de rodamientos y engranes; y como outputs a los diámetros, factores de seguridad a la fluencia y fatiga y deformaciones. Con este algoritmo se consigue en el diseño de árboles de cajas reductoras, una reducción de tiempos de cálculo respecto a los métodos actuales tales como el cálculo manual. La presente tesis forma parte de un proyecto de mayor alcance con el objetivo principal de diseñar una caja reductora de media y alta potencia. Esto conduce a que el algoritmo esté concebido como parte de un módulo de cálculo de árboles, dentro de un sistema inteligente de diseño de cajas reductoras. Asimismo, este sistema inteligente establece interacciones entre el módulo de árboles y los módulos orientados a los otros componentes de la caja reductora. Este algoritmo es implementado en la plataforma Visual Basic for Applications (VBA) que se encuentra en el software Autodesk Inventor. El desarrollo e implementación del algoritmo se inicia con la recopilación de información en textos de diseño y normas técnicas internacionales acerca de procedimientos para el diseño de árboles. Con esta información se tipifican los árboles para este tipo máquinas. A continuación, se genera una librería de los árboles que es utilizada para el diseño de los mismos considerando sus formas constructivas principales y las relaciones entre sus longitudes y diámetros. Los parámetros de entrada requeridos para el cálculo de los árboles son las cargas, condiciones de trabajo y parámetros geométricos de rodamientos y engranes. Los criterios definidos para el cálculo de los árboles son el análisis de resistencia a la fluencia, análisis de resistencia a la fatiga y análisis de deflexiones. Finalmente, se obtienen los diámetros de cada sección considerando factores de seguridad a la fluencia y fatiga y deformaciones menores a las máximas admisibles. De este modo se automatiza el proceso de diseño de los árboles y su modelamiento en 3D, pudiendo así realizar pruebas con ejemplos de aplicación y visualizar de forma gráfica los resultados. Estas pruebas son las que validan el correcto funcionamiento del algoritmo realizado.
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    Desarrollo de un algoritmo para el diseño de árboles de transmisión de cajas reductoras de engranajes cilíndricos
    (Pontificia Universidad Católica del Perú, 2015-07-08) Soto Jaimes, Jean Carlos; Valverde Guzmán, Quino Martín; Franco Rodríguez, Rosendo
    El presente trabajo de tesis está enfocado en desarrollar un algoritmo para el diseño de árboles de transmisión de cajas reductoras mecánicas de engranajes cilíndricos con distribución uniforme. Asimismo, este algoritmo fue implementado a través de Microsoft Visual Studio Ultimate 2012, el programa que surge a partir de la implementación recibe el nombre de PRODIAT (Programa para el Diseño de Árboles de Transmisión). La implementación del algoritmo se realizó con el fin de proporcionarle una mayor facilidad de uso. El algoritmo se basa en cuatro etapas fundamentales: propiedades mecánicas del material y velocidad de giro, configuración de cargas, análisis de resistencia estática y análisis de resistencia a la fatiga. La primera etapa consiste en reconocer las propiedades mecánicas del material que el usuario ha seleccionado. La segunda etapa se encarga de calcular las reacciones en los apoyos a partir del reconocimiento del tipo de árbol que se diseñara (árbol de entrada, intermedio o salida), la cantidad y tipo de transmisiones que agregue el usuario. La tercera etapa se encarga de mostrar los diagramas de fuerzas internas y dimensionar el diámetro que debe tener una determinada sección de análisis seleccionada por el usuario; este cálculo se realiza según la teoría de falla de Von Misses. Se debe mencionar que no se ha considerado el peso de los componentes de transmisión ni del propio árbol, esto debido a que las cajas reductoras que se contemplan trabajan en el rango de media y alta potencia. Se utilizó el método analítico para obtener las expresiones que representan las fuerzas internas en todas las configuraciones de cargas (número de cargas y tipo de cargas. Finalmente, la cuarta etapa realiza el cálculo del factor de seguridad a la fatiga (según la expresión de la recta de Goodman modificada) para la sección seleccionada por el usuario, para lo cual el algoritmo debe de leer previamente los datos correspondientes a los factores que afectan la resistencia a la fatiga (factor de superficie, tamaño, temperatura, carga, confiabilidad y concentradores). Finalmente, para validar los resultados obtenidos mediante el uso de PRODIAT se utilizaron diversos ejemplos de diseño de árboles extraídos de textos de Diseño en Ingeniería Mecánica. Con el empleo de PRODIAT, se ha conseguido disminuir aproximadamente en un 75% el tiempo empleado para el análisis estático y de resistencia a la fatiga hecho en el diseño de árboles.