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• Vinicio Vallejo

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Alentado enprincipio por mis alum nos, de la catedra de Mecanica Aplicada

c/o lo Facultad de Ingenieria de fa Universidad Nacional de La Plata, llevado df!spues a Marymar par ese gran impulsor de las publicaciones tecnicas argentinas, que es el Sr. Ing. Marcelo Mesny y contando can la colaboracion de muchos, que oqui no menciono pero a quienes tambien, junto alas anteriores les IStoy muy agradeci4o, hem.ospodido publicar esta obra dirigida a estudiantes universitarios, a proyectistast/ue Se desempeiian en la industria, a projesores d, ,scuelas industriales e inclusive a alumnos de estas que deseen ampliar sus con(Jclmientos. Si a estos les resulta util, aunque· sea en parte, fendre la satislaccion '!e que este trabajo no ha sido hecho en vano.

PRIMERA PARTE BASES DE CALCULO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS

1. Mriquinas, mecanismos y elementos de mriquinas. Las maquinas son estructuras simples 0 complejas, que transforman una energia en otra 0 modifican las condiciones deesta, para hacerla aprovechable. Pueden clasificarse en dos grandes grupos; en uno tenemos las maguinas motrices 0 motores, destinadas a transformar una energia natural en trabajo, tales como las turbinas hidraulicas, los motores termicos y los molinos de viento. El otro grupo comprende las maguinas operadoras ~0 receptoras1 llamadas simplemente ma'quinas, que cambian de forma un trabajo, destinandoloa un determinado fin especifico, como el caso de las maquinas herramientas, las textiles, las agricolas y las transportadoras. En todos los casos, las maquinas estan compuestas por mecanismos, constituidos a su vez por un conjunto de organ os, que reciben el nombre de elementos de maquinas. En los iiltimos afios se ha producido una gran evolucion de las miiquinas, la cual se debe fundamentalmente al cambio de rnecanismos con movimiento alternativo, con los cuales el hombre intentaba reproducir el trabajo manual, por mecanismos de rotacion, que no yen limitada su velocidad por fuerzas alternativas de inercia. Asi se reemplazaron las miiquinas impresoras planas por las rotativas, los compresores y las bombas de embolo por las centrifugas y l~s maquinas alternativas de vapor por las turbinas. A pesar de este cambio y pese a la gran varied ad de maquinas y de mecanismos que se conocen, los elementos de miiquina no constituyen en si, un niimero muy grande de organ os distintos; Estos pueden tomar las mas diversas caracteristicas en 10 que concierne a su forma y a sus dimensiones, pero muchos se asemejan entre si porque cumplen una igual funcion dentro del conjunto. Asi tendremos los elementos de maquina de aplicacion general, agrupados como organos de union: tornillos, roblones, chavetas, etc.; de transmision: ejes, arboles, correas, cadenas, acoplamientos, engranajes, etc.; de apoyo: cojinetes, rodamientos, etc.; de acumulacion de energia: resortes, etc., etc. Por otro lado existen elementos de maquina de aplicacion especial, para determinados tipos de maquinas, generalmente tratados por disciplinas especiallzadas, tales como: ganchos, trinquetes, cangilones, en aparatos de elevaci6n

y de transporte; embolos, valvulas, cigiiefiales, levas, balancines, rotores de turhinas, en motores termicos; husillos, torres, carros, bancadas, en maquinas herralIliontas; rejas 0 discos de arado, zarandas, en maquinas agricolas, etc. Con este reducido nllmero de elementos pueden armarse la innumerable l:antidad de maquinas diferentes que existen, del mismo modo que con menos dc treinta letras, de nuestro alfabeto, pueden componerse miles de palabras. 2. Disefio de elementos de maquinas. Para disefiar un elemento de maquina so'requieren dos tare as ligadas entre S1, proyectar y calcular, el mismo, para que tenga dimensiones que Ie permitan cumplir con las condiciones, de IIptitud y de resistencia, requeridas. EI organo debe ser conveniente para el fin dllstinado, es decir economico, de alto rendimiento, silencioso, faeH de fabricar, dc montar y de reparar; ademas debe resistir los esfuerzos a que esta sometido, dc modo que pueda ser empleado durante un plazo razonable de tiempo, sin que oxperimente desgaste, fallas 0 deformaciones mcompatibles con el buen fundonamiento. EI disefio de elementos de maquinas no constituye en si una ciencia I·XllL~la. sino que ensefia a aplicar 10 aprendido en otras disciplinas; por 10 tanto 01 proyectista ealculista debe tener conocimientosprevios demeeanica te6rica, do resistencia de materiales y estabilidad, de metalurgia, de estudio y ensayo do muteriales, de tecnolog1a mecaniea de fabricacion, de dibujo tecnico y de olras materias que pueden estar ligadas al producto. Asi por ejemplo, si se disoflan Illotores de combustion interna, seran necesarios ademas conocimientos dc Icrmodinamica, de maquinas termicas y de ensayo de las mismas. A to do eslo dcbe agregarse una cierta experiencia en fabricacion, montaje, manteniIIIion 10, m~todos de trabajo, organizacion de la produccion y hasta nociones dclmcrcado del producto. Estas condiciones pueden completarse 0 reemplazarse, mediante una permanente vinculaci6ncon los encargados de las funciones mendOlllluas. En los ultimos afi'os esta ocurriendo frecuentemente que, algunos proyeclistas, se sorprenden ante resultados absurdos que obtienen aplicando formulas y 1Il6todos de calculo, dadcis desde hace tiempo como ciertos e indiscutidos. Esill circunstancia se debe a que, con el acelerado perfeccionamiento y desarrollo do IllS m4quinas, en estos momentos el calculode sus organos no puede fundaIlIOlllursc en anticuadas teorias, basadas generalmente en simples calculos estaIleos. III avance de la metalurgia que, como resultado de eficientes ensayos, pClIlIile el cmplco de nuevas aleaciones;la rapida evolucion de-la-pulvimetalurgia; III IlpuricUm de otros materiales no metalicos, como los pliisticos, de muy distintas I'llIplcdadcs; cl desarrollo de nuevos lubricantes y de metodos mas precisos de fahli":lIciII,,' II'", 1','1.1 "''1',,11'''', 1I1.I!'/"\, \lClldo ll1uy importante que, dll',II,k "I """101", •.I ,It",I