Calculadora de resistencia de ejes
Tensión combinada flexión-torsión (von Mises, cortante máxima), diámetro de eje requerido, torsión y factor de seguridad
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Calcula la tensión combinada de flexión y torsión en un eje según las teorías de von Mises y de la tensión cortante máxima, el factor de seguridad frente a la fluencia, el diámetro para un factor de seguridad objetivo y el ángulo de torsión.
Cómo se usa
- Introduzca el «Diámetro del eje d»; para un eje hueco marque «Eje hueco» e introduzca el «Diámetro interior di».
- Introduzca el «Momento flector M» y el «Par T» en N·m, o elija «A partir de potencia y velocidad» e introduzca la «Potencia transmitida P» y la «Velocidad n».
- Introduzca el «Límite elástico Sy», el «Módulo de cortadura G» y el «Factor de seguridad objetivo».
- En «Concentración de tensiones» elija un chavetero o un resalte. Las tensiones, los factores de seguridad, el diámetro requerido y la torsión aparecen de inmediato.
Cómo funciona
- σ = Kt·M ÷ Z, τ = Kts·T ÷ Zp con Z = πd³ ÷ 32, Zp = πd³ ÷ 16. Von Mises σ' = √(σ² + 3τ²), cortante máxima τmax = √((σ ÷ 2)² + τ²); factores de seguridad Sy ÷ σ' y 0.5Sy ÷ τmax.
- Diámetro requerido: d³ = 32n√(M² + 0.75T²) ÷ (π·Sy) (von Mises) o 32n√(M² + T²) ÷ (π·Sy) (cortante máxima). También se muestran Me y Te.
- Los valores predefinidos de Kt son las estimaciones de primera iteración de la tabla 7-1 de Shigley's Mechanical Engineering Design, 10.ª edición. Es una comprobación estática de fluencia; no se cubren la fatiga, la deflexión ni la velocidad crítica.
Preguntas frecuentes
- ¿Cómo se calcula el diámetro de un eje?
- Con M = 200 N·m, T = 300 N·m, Sy = 345 MPa y un factor de seguridad de 2, la teoría de la tensión cortante máxima da d ≈ 27.7 mm. Un chavetero exige más.
- ¿Cómo se obtiene el par a partir de la potencia y las rpm?
- T[N·m] = 9549.3 × P[kW] ÷ n[rpm]; 5.5 kW a 1450 rpm dan unos 36.2 N·m.
- ¿Debo usar von Mises o la teoría de la tensión cortante máxima?
- Ambas se aplican a materiales dúctiles; la cortante máxima es un 15 % más conservadora. La herramienta toma el mayor de los diámetros requeridos.
- ¿Se cubre la fatiga de un eje giratorio?
- No. Un eje giratorio sufre flexión alternante en cada vuelta, por lo que se necesita un diseño a fatiga aparte con límite de fatiga y factores de corrección.