Cálculo biela palanca

[Mondeo14]

Un compañero de la oficina me dijo que contra mas alineado están los puntos B-C-D, mas aumenta la fuerza y que cuando se ponen en línea, es fuerza infinita. ¿Será por eso?. Llevo toda la tarde simulando tu pdf y cuando los llego casi a poner en línea, se me dispara. Como no tengo ni idea, pues me surge la duda

Si, mejor me voy a dormir, que me estoy volviendo locoooooo

[Mondeo14]

Bueno, ya no son horas de continuar con este tema (entre otros), así que lo dejo como está. A ver is mañana algún iluminado de la oficina es capaz de decirme los datos correctos.
Porque he estado incluso utilizando la fórmula de Eloy y me sale 327.9 Kg/mm², pero claro, esto es al inicio, en reposo, conforme van cambiando los ángulos, cambia la fuerza, poco a poco, hasta que casi se alinean los puntos B-C-D, momento en el que se dispara a las nubes la fuerza. Mira que me lo dijeron, pero no era capaz de entenderlo.
A ver si saco mas datos mañana y soy capaz de entenderlo, que eso será otra.

[Eloy]

Hola Mondeo,
Curioso sistema de palanca. He estado dándole vueltas, y creo que tus resultados son válidos, es decir, conforme se van alineando los 3 puntos, el brazo de palanca se va haciendo enorme y la velocidad lineal del punto D disminuye, hasta llegar a alinearse, momento en el que el sistema se bloquea.

En ese punto la fuerza de reacción incide sobre el punto de pivote y bloquea el sistema, no creo que sea fuerza infinita, mas bien es una indeterminación, ya que la fórmula del momento de fuerza es R=Fxd/0 (dividido por 0). Esa alineación también es un punto de inflexión, ya que a partir de ahí si sigue actuando la Fuerza del cilindro, invierte el sistema y el punto D se desplaza hacia el lado contrario.

Sigo creyendo que se debe calcular el cilindro para el caso mas desfavorable, pues una vez iniciado el movimiento, la multiplicación de fuerza aumenta.

Saludos.

[Ricardo]

Hola.

Después de realizar los cálculos con formulas y calculadora llego a la misma conclusión que Eloy, el sistema llega a un pinto donde la fuerza resultante es indeterminada, no es que no exista y que sea infinita, simplemente no se puede calcular.

Ejemplo, intenta matemáticamente dividir 3 entre 0 y dime cual es el resultado, esto nos servirá para entender que es una indeterminación.

Gráficamente, que es como lo había calculado, no detecta la indeterminación y nos da un valor pero no es correcto.

Al descomponer una fuerza debemos tener un triángulo de fuerzas y en nuestro caso al ir empujando llega un momento en que el punto C se sitúa sobre la linea BD y no hay triángulo por lo que la descomposición de fuerzas que hacemos no es correcta y por lo tanto el resultado, en este punto concreto, tampoco.

En el resto de casos si tenemos unos resultados validos.

No se si aclara el tema o lo complico mas, a veces las matemáticas tienen eso, nos dejan indeterminados

Saludos.

[Mondeo14]

Conforme hago mas pruebas, consulto mas datos y demás, estoy convencido de todo lo que comentáis. Si partimos de que es una fuerza variable al depender de los ángulos en cada momento, es lógico que cuando no hay ángulo, no hay fuerza, pero es que es el momento que el mecanismo ya ha hecho su trabajo.
Os cuento, es un sistema de corte, la posición que os muestro en la imagen es la de reposo y el punto D se desplaza 15 mm. No es un sistema que haya diseñado yo, ya estaba diseñado en 2D y quiero aplicarlo en un trabajo. Evidentemente lo haré en 3D con Inventor y con un cilindro mas grande seguramente, todavía estamos por decidir que es lo mas viable.
Lo bueno sería poder calcularlo con un programa en 3D y hacer una simulación real en el programa y que fuese poniendo las fuerzas a medida que avanza. Luego tendré que calcular donde empiezo a cortar y donde termino, para aprovechar la máxima fuerza.

Ya os iré comentando, muchas gracias por todo, da gusto preguntar.

[alberto66]

Tengo muy oxidado todo el tema de los mecanismos. Como te han dicho mas arriba, a mi se me ocurre plantearlo como un problema estático en la pieza triangular (Suma de fuerzas =0 y Suma de momentos (Torque)= 0). De esa forma sabemos la fuerza que se transmite a la segunda pieza. Como siempre, hay que hacer algunas aproximaciones, como que en los ejes de rotación no hay rozamiento.
Una vez calculada esa fuerza, se la cambia de valor y se aplica sobre la segunda pieza, y repetimos el proceso... Si te interesa, intento aplicar un poco de "3 en 1" sobre mis neuronas....

Lo bueno sería poder calcularlo con un programa en 3D y hacer una simulación real en el programa y que fuese poniendo las fuerzas a medida que avanza. Luego tendré que calcular donde empiezo a cortar y donde termino, para aprovechar la máxima fuerza.

Se puede hacer. Echa un vistazo SimWise4D, porque hace precisamente lo que estás pidiendo, y lo mejor, el trabajo de diseño, ya lo tienes hecho, porque funciona como un plug-in para muchos programas, entre ellos, inventor.
https://www.design-simulation.com/SimWi ... motion.php
Se puede bajar una demo. Yo todavía no lo he probado. Todavía estoy intentando sujetar los conjuntos que dibujo, como para aplicarles una fuerza...

Salu2
Alberto

P.S. Si lo pruebas, me cuentas..

[Mondeo14]

Hola Alberto, pues sería de gran ayuda para mi ese "3 en 1" Cuantos mas puntos de vista, mas aprendemos.

Pero cuando tengas ganas y tiempo, por ese orden.

En cuanto al programa, ya he solicitado la demo, a ver hasta donde llega, porque ayer iba a probar una y no dejaba nada mas que poner los datos, el cálculo ni lo olía.

PD-1: Se me hace muy raro que Antonio Castilla no haya aportado su opinión

PD-2: Lo mismo me pregunto de Music, esa gran enciclopedia de la información de la mecánica.

[alberto66]

ñeeeeeeec, ñeeeeec, ñeeeeec.

Ufff, esto está mas oxidado de lo que yo pensaba. Espero que el SimWise 4D funcione mejor yo

He intentado resolverlo como si fuera un problema de estática, con un procedimiento como el que sigue eloy, en cuya solución creo que hay algún fallo (o yo me he perdido algo).
Tanto mi (intento de) solución como la de Eloy se basan en aislar el triangulo, suponer que la otra pieza ejerce una reacción sobre él e intentar calcularla.
Para ello, aplicamos la suma de fuerzas según los ejes X e Y igual a 0. Como en el punto B hay una reacción, estas dos ecuaciones nos introducen otras dos incognitas que no tenemos interés en calcular.
La tercera ecuación es la suma de momentos igual a 0. Para evitar esas dos incógnitas tomamos los momentos respecto al punto B. La diferencia entre lo que yo intento y lo que propone Eloy es que él multiplica directamente la reacción R por la distancia, lo cual creo que es incorrecto, ya que la reacción R forma un ángulo totalmente desconocido con el lado BC del triángulo, y sólo crea momento la componente perpendicular de R con respecto a este lado, mientras que la componente normal no crea momento.
Hasta ahora he sido incapaz de encontrar ninguna relación física o geométrica que me permita identificar este ángulo o expresarlo en función de alguna de las variables conocidas.
Otro fallo que veo en la solución de Eloy es que considera el ángulo "alfa" constante, cuando no lo es. El único angulo constante es el formado por los segmentos AB y AC. Tampoco he logrado encontrar una relación entre el ángulo alfa y la posición del punto A.

Por otra parte, tampoco entiendo demasiado bien tu mecanismo. Según lo describes, el punto A se desplaza mediante la fuerza que hace un cilindro, El cilindro tiene un movimiento rectilíneo, mientras que el vértice A del triangulo, que se supone unido al cilindro va a describir una trayectoria de giro con centro el punto B (que es un punto fijo) y arco el segmento AB. Esto realmente no influye en el problema en sí y que no he sido capaz de resolver.
Tampoco tengo claro que tipo de movimiento realiza el punto D, aunque supongo que será horizontal.

En fin, seguiremos pensando...

Salu2
Alberto

[Fgs]

Me he puesto a ello, también, y lo mismo que los demás, lo tengo muuuu oxidado. Tengo un boceto realizado en autocad, para ver como puedo aplicar las fuerzas.

yo entiendo que el único punto que no se mueve, porque todo el mecanismo gira sobre él, es el punto B, al menos en mi gráfico. Todos los demás, se desplazan, el A y D. Y el C se desplaza sobre el camino de un arco.

quisiera saber si el gráfico está correcto, tal como lo entiendo.

[Mondeo14]

En principio no le veo nada raro, creo que es correcto y tus afirmaciones también: todo se mueve excepto el punto B.

Alberto, si, todo se mueve por el accionamiento de un cilindro, cilindro que esta montado sobre un "muñón" (así se le llama al acoplamiento para que bascule el cilindro) y el vástago del cilindro tiene una rótula para poder absorber las desviaciones. Evidentemente al tener estos mecanismos, a la hora de desplazarse el vástago del cilindro de manera rectilínea, el cilindro bascula describiendo un movimiento rotatorio del punto A y del C.

¿El programa que me recomendaste?, pues ya me lo he descargado en su versión demo (es lo que te dan) y quiero probarlo este fin de semana. No me da el tiempo para mas, mira que horas son y yo aquí instalando un programa a un compañero.

Tomaros las cosas con calma, trataremos de sacar algo en claro entre todos.

[Mondeo14]

No, no se me ha olvidado el tema, bueno, siendo sinceros, se me ha olvidado darle continuidad.
Os comento, de momento no voy a poder hacer lo que comentaba en este post, hacer un corte con neumática y palanca. No voy a poder hacerlo, porque los plazos son tan cortos, que no tengo tiempo de "investigar" ni calcular nada, por lo que el diseño que estoy realizando, lo haré como hasta ahora, con hidráulica.
De todas formas, si decido a última hora de hacerlo neumático, ya os comentaré.

[SILAX]

Ver si esto te ayuda

[Mondeo14]

Muchas gracias Silax, me guardo el documento como un tesoro, nunca se sabe si lo necesitaré.

Comentaros a todos que por falta de tiempo (y creo que ya lo he dicho antes), al final la máquina la hemos hecho con hidráulica y a día de hoy se están haciendo los ajustes necesarios para la producción de las piezas.

Gracias a los que habéis aportado vuestra experiencia y conocimientos.