Fatiga y concentración de esfuerzos en ejes de transmisión

Abstract

Es conocido ya desde mucho tiempo, y muchos de nosotros hemos sido testigos de cómo ciertos elementos metálicos o piezas de máquinas, sometidos a esfuerzos variables y repetidos gran número de v veces, se rompen bruscamente y sin que deformación permanente alguna anuncie el colapso; en cambio otros elementos o piezas de máquinas sometidas a esfuerzos constantes con frecuencia de mayor magnitud9 resisten perfectamente. Vemos pues como el hecho de que los esfuerzos sean variables implica una acción más peligrosa. Se ha denominado Fatiga la causa, en apariencia misteriosa de este fallecimiento, fenómeno al que no escapa, según las investigaciones, a ningún metal sometido a esfuerzos variables repetidos en gran número de ciclos. La Fatiga de los metales, es sin duda, uno de los fenómenos de mayor importancia y trascendencia para el Ingeniero. Ya paso la época en que se creía que la aptitud de resistencia de un metal podía ser definido por el límite elástico o carga de rotura. Hoy sabemos bien que la rotura en servicio de las piezas de un mecanismo se produce por falta de resistencia estática más que en casos excepcionales, y que es la fatiga la causante de la mayoría de tales roturas. Es la fatiga en estos momentos el factor determinante en los diseños, pero a la vez uno de los fenómenos más complejos por la cantidad de factores que intervienen y por lo misterioso de su incubación. Influyen en su desarrollo factores metalúrgicos desde luego, pero son factores mecánicos las que actúan más poderosamente. De ahí la importancia que su estudio tiene para el Ingeniero. De nada sirve que el especialista emplee el mejor y más adecuado acero y lo trate correctamente, si la forma, el acabado, marcas, entallas, etc.; determinan puntos en que pueden incubarse la fatiga. Sólo la estrecha colaboración en el estudio del trazado y el mecanizado con él del material puede evitar los riesgos de fatiga. Con el trabajo que expongo a continuación creó realmente estar contribuyendo al mejor conocimiento y difusión de este aspecto importante en el diseño de máquinas orientado básicamente a establecer método de cálculo que contemple muchos de los tantos factores que afectan el diseño por fatiga. El contenido de esta tesis consta teóricamente de tres grandes capítulos. El primero donde expongo la teoría básica de la fatiga, conceptos que necesariamente debemos conocer para comprender el problema y que nos introduce en el campo del estudio de la fatiga de lis metales. El segundo capítulo, se refiere a los factores que afectan el límite de la fatiga; en esta parte, hemos desarrollado lo referente a los factores más importantes que intervienen en el diseño, en forma bastante resumida ya que las limitaciones puestas por reglamento así lo determinen. En el tercero y último capítulo planteo un método apropiado y bastante completo de cómo proceder para el diseño por fatiga de una pieza de máquina, rematando con tres ejemplos aplicativos, referentes al desempeño de ejes tal como me lo exige el tema que he desarrollado. A continuación, paso para exponer lo que honestamente considero como un trabajo, que dentro de las limitaciones obvias, contribuirá al mejor conocimiento de este tema hasta la actualidad no muy bien conocido aunque de vital importancia en el diseño de piezas mecánicas.