Este artículo contiene una guía general para implementar el acelerador de diseño de ejes de Autodesk Inventor. Aquí podrá encontrar cual es la información necesaria para diseñar un eje y los resultados que ofrece dicha herramienta.
El buen diseño de un eje es una tarea en la que es necesario tener en cuenta los detalles y la aplicación específica del mismo, de manera que se seleccionen los criterios de análisis de diseño correctamente. En general, los criterios de análisis de un eje pueden ser de Deformación – Rigidez o Esfuerzos – Resistencia y para obtener la información necesaria para estos criterios resulta extremadamente útil un acelerador de diseño como el de Autodesk Inventor. Este artículo le orientará en la aplicación de esta herramienta en el proceso general de diseño de un eje.
Configuración geométrica y de carga del eje
La configuración geométrica de un eje es el primer paso a seguir en el proceso de diseño, y esta será optimizada, en dicho proceso, de manera que cambiará en función de un buen desempeño en su vida útil. Dicha configuración se realiza con gran facilidad al utilizar el acelerador de diseño de Inventor [Seleccione la pestaña Design y luego el comando Shaft (Ver figura 1)]
Figura 1
En este comando Shaft Component Generator (pestaña Design) podemos desarrollar completamente la configuración geométrica de un eje, por ejemplo: el inicio o final de sección, roscas y chavetas el tipo de sesión del eje y todo tipo de condiciones intermedias que tenga la sección como son chavetas y agujeros.
Una vez generada la configuración geométrica del eje, podemos proceder a configurar el estado de carga y material de este mediante la pestaña Calculation del acelerador de diseño. Esta nos permite cargar un material específico del centro de contenido o asignar propiedades específicas del material de manera que lo caractericen (cículo negro) y así efectuar los cálculos de resistencia de materiales. Ver figura 2.
Para generar el estado de fuerzas es necesario determinar la ubicación específica, magnitud y dirección de cada fuerza y torque que se aplique en el eje a diseñar. Para este fin es necesario conocer el sentido de giro, la potencia de entrada, que tipos de apoyos o rodamientos se emplean y que elementos transmiten la potencia. Estos últimos definen en gran parte estado de cargas puesto que determinan cargas axiales (piñones helicoidales, helicoidales, etc.), clases de apoyos y rodamientos (de bolas, de rodillos, de carga axial, etc.) y, según sea su eficiencia, la transmisión de potencia real y los torques a los que se someterá el eje.
Una vez establecido el estado de carga real del eje es muy sencilla la labor de establecerla en el acelerador de diseño de inventor en Loads & Supports (círculo amarillo) donde tenemos las distintas opciones de cargas radiales, torques, cargas axiales, cargas distribuidas, apoyos fijos y apoyos móviles. Al seleccionar alguna de estas opciones se activa el comando (círculo verde) para ubicar la magnitud, dirección y sentido de la carga o apoyo. Cuando se define por completo el eje en el acelerador de diseño, tanto en geometría como en estado de carga, se procede a calcular. (círculo rojo) Ver figura 2.
Figura 2
Estado de resultados
El estado de resultados que ofrece el acelerador de diseño de inventor es bastante completo y nos permite analizar el eje con el criterio que requiera el proyecto según sea su aplicación.
Para el caso del análisis con el criterio de Deformación – Rigidez necesitamos de los resultados del acelerador de diseño de ejes como: (círculo morado) Fuerzas en ejes coordenados, Esfuerzos máximos, Angulo de twist y deflexión máxima entre apoyos. Ver figura 3
Entre los aspectos a revisar con este criterio se muestra que: Puede existir 1° por cada 20 veces el diámetro promedio entre los apoyos, lo cual se corrobora con el ángulo de twist, además la deflexión entre soportes no debe ser superior a 0,001 pul/pie.
Figura 3
Optimización del Eje
En la condición de incumplimiento de alguno de los criterios de diseño, los cuales son inherentes a la función del eje, se procede a hacer los cambios necesarios en la geometría o material de este. Esta labor se puede volver iterativa pero con la facilidad de cambios en el eje que presenta el acelerador de diseño de Inventor rápidamente optimizaremos un eje estando completamente seguros de su buen funcionamiento.
En conclusión el acelerador de diseño de ejes de Autodesk Inventor es una herramienta que facilita enormemente el diseño iterativo de un eje reduciendo así considerablemente los tiempos de diseño.
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