Modulo de Leyva-crode

MANlJAL

DE

OPERAaON

Modulo de Leyva -Crode

N 0 C E

I.- GENERALIDADES

1.1.-INTRODUCCION------------- 1

1.2.- ESPECIFICACIONES ------------ 1

1.3.- DESCRIPCION DEL MODULO---------- 2

1.4.- INSTALACION-------------- 2

11.- INSTRUCTIVO DE OPERACION

11.1.-FLEXION---'--------------- 4

11.1.1.- VIGA LlBREMENTE APOYADA -------- 4

11.1.2.- VIGAEMPOTRADA ----------- 8

11.1.3.- VIGA DOBLEMENTE EMPOTRADA ------- 8

11.2.-COLUMNAS--------------- 8

11.3.- TORSION --------------- 8

11.4.- RESORTES --------------- 10

11.5 MANTENIMIENTO ------------- 12

111.- LlSTA DE PARTES 11I.1.-RELACION DE PARTES DEL MODULO -------- 14

1I1.2.-RELACION DE ACCESORIOS ---------- 15

111.2.1.- PARA PRUEBAS DE TORSION-------- 15

111.2.2.- PI RESORTES EN COMPRESION 0 TENSION ---- 15

111.2.3.- PARA PRUEBAS DE VIGAS--------- 15

111.2.4.- PARA PRUEBA DE COLUMNAS -------- 16

IV.- D I B U J 0 S

FIGURA 1(VISTA GENERAL)--------- 3

FIGURA 2 (VIGA LlBREMENTE APOYADA)------ 5

FIGURA 3 (VIGA EMPOTRADA) -------- 6

FIGURA 4(VIGA EMPOTRADA EN AMBOS EXTREMOS) --- 7

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Modulo de Leyva - Crode

FIGURA 5 (COLUMNAS) 9

FIGURA 6 (DISPOSITIVO PARA PRUEBAS DE TORSION) 11

FIGURA 7 (RESORTE EN COMPRESION) 13

FIGURA 8(RESORTE EN TENSION) 13

V. R E CON 0 elM lEN T 0

RECONOCIMIENTO 17

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M6dulo de Leyva Crode

I.- G ENE R ALI DAD E S

1.1 INTRODUCCION

EI Modulo de Leyva es un aparato didactico, ideado para hacer demostraciones sencillas, de las relaciones entre carga y deformacion que se estudian en los cursos elementales de mecanica de solidos 0 resistencia de materiales.

Es un aparato compacto que se coloca sabre una mesa y mediante un suministro de presion neumatica, permite aplicar fuerzas sobre elementos mecanicos, apoyados de diferentes maneras para medir las deformaciones que se generan. Las practicas que se efectUan son demostrativas, usando probetas hechas a proposito, las pruebas se efectuan en el rango elastico, sin lIegar a la ruptura de las probetas.

1.2 ESPECIFICACIONES

Nombre: MODULO DE LEYVA Presion Max. de Aire de Alimentacion: (100 Ib/pulg 2)7Kg/cm 2

CILINDRO PRINCIPAL DE DOBLE ACCION

Diametro: Carrera:

CILINDROS AUXILIARES DE DOBLE ACCION

Diametro: Carrera:

MANOMETROS:

Presion de Trabajo:

Caratula

Conexion Inferior:

11/2" (38.1 mm. )

4" (101.6 mm.)

1-1/16" (26.99 mm.)

1"(25.4 mm.)

4 kg/cm 2

63mm.

Diametro 6.3 mm.



VALVULA DE 4 VIAS

Presion de Trabajo: 10 bar. Diametro de Conexiones: 3/8" NPT

REGULADOR DE PRESION CON FILTRO Y LUBRICADOR

Presion de Trabajo maxima: 14 bar.

VALVULA DE AGUJA

Diametro: 6.3mm. Presion de Trabajo: 10 bar.

DIMENSIONES GENERALES

Largo: 776 mm. Ancho: 406 mm. Alto: 990 mm.

1.3 DESCRIPCION DEL MODULO (Ver Figura 1)

EI MOdulo de Leyva, se compone de una placa (2) que tiene cuatro patas niveladoras (1). Sobre esta placa se tienen cuatro columnas (3) que sostienen el puente (4) cuya superficie superior tiene ranuras para la fijacion de los accesorios. EI puente puede colocarse en dos posiciones, una hacia adelante y otra hacia atras.

En la placa base (2) tambilm se apoyan otras cuatro columnas (5) que sostienen un conjunto de instrumentos, todos ellos, fijados rigidamente en placas de acero. En el conjunto superior se encuentran un regulador de presion (8) con un conector rapido (7) para la entrada de aire, la valvula de cuatro vias (9), la valvula de aguja (6) para regular el flujo de aire manualmente, el tanque de presion (13) con su manifold (14), el cilindro principal (10) con sus dos manometros (11)

La valvula de seguridad (13) descarga la presion excesiva del sistema.



90

FIGURA No.1


1.4


INSTAlACION

EI aparato se instala sabre una mesa de trabajo y no requiere ser anclado. Se requiere un suministro de presion neumatica de 100 PSI max. EI deposito dellubricador debe estar lIeno hasta la marca. EI regulador de presion se ajusta a 50 PSI, para ella, se quita el segura jalando la perilla hacia abajo. Se fija de nuevo el segura al terminar el ajuste. Se opera los cilindros neumaticos para asegurarse de que deslizan suavemente, si se atoran, sera indicacion de que requieren lubricacion. Es necesario asegurarse de que ellubricador opere correctamente y en caso necesario, se depositan unas gotas de aceite en las entradas del cilindro.

II. INSTRUCTIVO DE OPERACION

Este Modulo es aplicable a una gran cantidad de experimentos; se hace a continuacion, una descripcion que no pretende ser exhaustiva, pero que permitira comprender las posibilidades.

11.1 F lEX ION

Estas pruebas se efecruan, teniendo el puente hacia el frente y colocando sabre este, un modelo de viga sabre apoyos, que pueden ser simples a de empotramiento, la carga se aplica directamente del cilindro principal a indirectamente, mediante el distribuidor de carga. Las reacciones se determinan equilibrandola carga can los cilindros auxiliares y las deformaciones se miden can indicadores de caratula, veamos algunos casas especificos:

11.1.1.- Viga libremente Apoyada.- 0Jer Figura 2). En este cas0, se trata de un modelo de viga que se apoya libremente en sus extremos, sabre los soportes 'fijados en los cilindros secundarios, que permitiran medir ambas reacciones.

Can la viga distribuidora de carga, se aplican dos cargas concentradas sabre el modelo. Los cancentradores de carga de esta viga, se situan a voluntad del operador.

La carga total en la viga, se determina par la presion del aire en el cilindro principal, multiplicada par el area del embolo de ese cilindro. Las reacciones se calculan en forma similar, usando el area de los cilindros secundarios. Como se puede observar, la practica se lIeva a cabo, combinando lecturas directas en los instrumentos, can calculos simples.

En cualquier punta de la viga modelo, se puede medir la deflexion sufrida, hacienda usa del soporte flexible de base magnetica can un indicador de caratula.

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11.1.2.- Viga Empotrada. En la figura No.3, se muestra una viga empotrada en un extremo y libremente apoyada en el otro, con una carga concentrada, aplicada en un cierto punta de su longitud. Tanto la reaccion en el extremo libre, como las deformaciones de la viga, pueden ser medidas directamente.

11.1.3. Viga Doblemente Empotrada. En la Figura No.4, se muestra este caso, en que el modulo permite elevar el valor de la carga aplicada y tantos valores como se quiera, a 10 largo de toda la viga, para poder trazar la curva elastica de la misma.

En ocasiones, es dificil medir deflexion de una viga en el punta en que se aplica la carga. Esto se subsana facilmente, haciendo usa de una "lamina de extension", que puede ser colocada debajo del aplicador de la carga y sobresaliendo hacia el frente del equipo. Sobre la parte que sobresale de esa lamina, es posible aplicar el medidor 0 indicador de caratula, soportado por la base magnetica con su brazo flexible.

11.2 COL U M N A S

Para esta prueba, el puente debe estar colocado hacia atras, para disponer de la altura completa de la torre. Se proveen diferentes tipos de apoyos para poder considerar los casos tipicos:

1.- Apoyo Simple Doble.

2.- Empotre Doble.

3.- Empotre Apoyo Ubre.

4.- Empotre Apoyo Simple.

La carga se suministra como siempre, mediante el cilindro principal y se buscara determinar el valor de la fuerza que genera inestabilidad elastica (buckling).

En la Figura No.5, se ilustra el arreglo necesario para una prueba de columna.

11.3 TOR SION

Se cuenta con los accesorios necesarios para someter a torsion una probeta circular; la probeta se fija entre dos soportes y se tuerce mediante un volante y un cable que se tensa con el cilindro neumatico. La deformacion se mide en una escala fija 0 mediante un Torsiometro, si se cuenta con el.

La Figura No.6, muestra la disposicion requerida para la prueba.

Se pueden comprobar resultados teoricos, calculados con la conocida formula:

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Cilindro Neumiltico

Empotre de Columna ::.

Modelo de Columna

DISPOSITIVO PARA PRUEBA DE COLUMNAS FIGURA No.5


Modulo de Lerra - Crode

TI GJ

11.4 RES 0 R T E S

La Figura No.7, muestra un resorte sometido a compresion. La carga se determina mediante el cilindro principal y la deformacion del resorte, se obtiene midiendo el desplazamiento del plato de compresion superior.

Conociendo la deformacion del resorte y la carga, se determina la constante del resorte con la formu la:

K P kg/ D 7cm

siendo:

K=Constante del resorte P=Carga D=Deformacion total del resorte

Por otro lado, conociendo las caracteristicas del resorte que se use, se sabe que la deformacion total es:

64 PRnD

siendo:

D=Deformacion Total.

P=Carga Aplicada

R=Radio del resorte

n= Numero de espiras

J =MOdulo de elasticidad.

d=Diametro del alambre del resorte.

y, por 10 tanto, la deformacion total (D), puede ser comprobada experimentalmente.

La Figura No.8, muestra un resorte sometido a tension. Para este caso, es aplicable todo 10 dicho en los parrafos anteriores, pero la deformacion total del resorte se mide por el desplazamiento del vastago del cilindro principal.


Vastaao del Cilindro Neumatico

SODorte de Tensi6n

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FIGURANQ.6 Centro Regional de Optimizacion y Desarrollo de Equipo Chihuahua

Mfrlu/o de I ewe - Gmde

11.5 MANTENIMIENTO

Se recomienda tomar en cuenta los siguientes puntos:

A).. Mantener el equipo limpio.

B): No apretar excesivamente las tUercas.

C). Si algun embolo de los cilindros neumaticos tiende a trabajar a jalones, sera necesario quitar un manometro y por ese orificio lubricar el cilindro con unas gotas de aceite. Usar aceite # 10 0 similar.

D). Guardar en su estuche los accesorios que no se usen.

E): Fabricar modelos de vigas 0 de columnas de otros materiales, por ejemplo, madera.

F).- Las valvulas de control de aire se manejaran suavemente. Son valvulas de aguja, que para cerrar requieren un minima de fuerza.

Si se presenta una fuga de aire pequefia, pera que se hace notoria en la indicacion de un manometro, se puede sostener la presion deseada, controlando dicha presion suavemente con la valvula de aguja correspondiente, para poder hacer la lectura en el manometro con mas facilidad.


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Modelo Re!::>orte

Ten!::>k~n de

Cilin~o Neumeftico

Plata deCOl1'lpre&iOn' pcara

Modeio de Resorte de /de Compresion

Tensi6n

RESORTE EN COMPRESION RESORTE EN TENSION FIGURA NO.7 FIGURA NO.8


Modulo de Levva - Crode

111.- LISTA DE PARTES

111.1 RELACION DE PARTES DEL MODULO:

Patas.

Placa Base.

Columna del puente.

Puente.

Columna de la Torre.

Valvula de aguja.

Conecror rapido.

Regulador de presion.

Valvula de 4 vias.

Cilindro principal.

Manometro.

Valvula de seguridad.

Tanque de presion.

Multiple.

Conector rapido.

Zapata del puente.

Bridas



111.2 RELACION DE ACCESORIOS

EI Modulo cuenta con una estructura basica, en la que permanentemente estan montados el dispositiv~ de regulacion y el filtro para el aire, la valvula de 4 vias, el cilindro principal, el multiple de conectores para mangueras, etc.

Aparte de los elementos ya fijos en la estructura base, se cuenta con muchos accesorios que se montan en el eje del cilindro principal, en la viga base que tiene ranuras para ello 0 en la placa base inferior; dichos accesorios son los siguientes:

111.2.1.- Para Pruebas de Torsi6n:

Soporte fijo (1 pieza).

Soporte de balero (1 pieza)

Polea para el cable (1 pieza).

Transportador montado en base (1 pieza).

Cable de acero con terminal (1 pieza).

Soporte para tension (1 pieza).

Aguja indicadora para transportador (1 pieza).

Barra 0 probeta de torsion (1 pieza).

111.2.2.- Para Resortes en Compresi6n 0 Tensi6n:

Modelo de resorte de compresion (1 pieza).

Modelo de resorte de tension (1 pieza).

Plato de compresion (2 piezas).

Soporte para tension (2 piezas).

Esparrago (1 pieza).

Cartabon para tension (1 pieza).

111.2.3.- Para Prueba de Vigas:

Placa de apoyo (2 piezas).

Placa de empotramiento (2 piezas).

Viga de distribucion de carga (1 pieza).

Concentrador de carga para viga de distribucion (2 piezas).

Concentracion de carga para cilindro principal (1 pieza).

Modelo de viga de acero 12 x 12 x 760 mm. (1 pieza).

Modelo de viga de aluminio 12 x 18 x 760 mm. (1 pieza).

Apoyo simple (2 piezas).

Cilindro neumatico de doble accion para medicion de reacciones (3 plezas).



Manomefro 0-4 kg/cm2 para cilindros neumaticos (en total 5 piezas).

Soporte flexible con base magnetica (2 piezas).

Indicador de caratula (2 piezas).

Manguera con con ector en los exfremos (3 piezas).

Valvula de purga (3 piezas).

Lamina de extension (1 pieza).

111.2.4.- Para Pruebas de Columnas:

Modelo de columna de acrilico de 90 x 20 x 390 mm. con exfremos redondeados (1

pieza).

Empotre de columna (2 juegos).

Apoyo Iibre de columna (1 juego).

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RECONOCIMIENTO

EL MODULO DE LEYVA, FUE DISENADO ORIGINALMENTE POR EL ING. MARTIN LEYVA ALVARADO, CATEDRATICO DEL INSTITUTO TECNOLOGICO DE CIUDAD JUAREZ, CHIH., EN DONDE, POR VARIOS ANOS, SE HA PROBADO LA BONDAD DE ESTE EQUIPO, EN LOS CURSOS DE RESISTENCIA DE MATERIALES I Y II.

EL MODELO QUE PRESENTA EL CRODE CHIHUAHUA, ES UNO DIFERENTE DEL ORIGINAL, PERO SIMILAR EN MUCHOS ASPECTOS.


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