pogo de resorte del tipo ballesta

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA.LA UNIVERSIDAD DEL ZULIA.FACULTAD DE INGENIERÍA.

ESCUELA DE MECÁNICACATEDRA: ELEMENTOS DE MÁQUINAS I

PROFESORA: YOSELIN BERMUDEZ

Introduccion

El pogo saltarín es un dispositivo para saltar en una posición de pie con ayuda de

un resorte. Se utiliza para ejercicio o como un juguete. Se compone de un bastón con

un asa para sujetarse por arriba y almohadillas para poner los pies en este. El

resorte se sujeta a las dos secciones del bastón, que se extiende por debajo de las

almohadillas de las patas. El usuario coloca los pies sobre las almohadillas de las patas

mientras se balancean en el poste, luego salta hacia arriba o hacia abajo con un

movimiento de flexión de las rodillas para sumar o restar energía. Cuando el bastón

está en la compresión total o extensión, el usuario es levantado por el retroceso del

resorte, siendo lanzado varios centímetros en el aire. Este proceso se repite para

mantener un rebote periódico.

El pogo saltarín puede ser dirigido por desplazamiento de peso propio de la línea

central del resorte en la dirección horizontal deseada produciendo así locomoción

horizontal.

La popularidad del pogo saltarín ha crecido a lo largo de los años. Se han

realizado demostraciones de este, matrimonios llevados a cabo en ellos, concursos

saltando en este, y récords mundiales saltando con este en numerosas ocasiones.

http://es.wikipedia.org/wiki/Horizontal

http://es.wikipedia.org/wiki/Horizontal

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa

http://es.wikipedia.org/wiki/Resorte

http://es.wikipedia.org/wiki/Juguete

1. Función de c/u de los componentes del dispositivo.

Mango de agarre : permite sostener a la persona que se sube al pogo.

Tubo principal o cuerpo : El unifica al resorte, mango de agarre y pistón inferior en

un solo cuerpo, lo cual permite toda la acción de salto del pogo.

Resorte : Es el elemento que permite almacenar la energía para convertirla y así

poder realizar el salto.

Pistón o Tubo inferior : Contiene en su extremo inferior una goma para evitar un

contacto directo del tubo y el suelo. Este pistón es el que comprime el resorte

haciendo que se active toda la acción del salto. El mismo atraviesa por un orificio

al tubo principal.

Pedales o placa sostenedora: Esta esta soldada al tubo principal y gracias a ella

la persona se puede subir al pogo y así empezar a saltar. En ella se colocan los

pies de la persona.

Goma anti-resbalante de los manubrios: Ella está colocada alrededor del mango

y permite un agarre firme sin deslizamientos al pogo.

Goma o taco del pistón : Elemento que evita el contacto directo del pistón con el

suelo para así poder realizar el salto de manera óptima de igual forma que

permite un mejor agarre y evita deslizamientos.

2. Modelado del diseño – Esquema del dispositivo

3.-Vistas del Pogo

Análisis estático del resorte tipo ballesta

Materiales utilizados

Resorte de hojas de ballesta

La razón de elegir este resorte es que son ampliamente usados en la industria, también tienen la ventaja de ser más ligeros que los resortes en espiral.

Selección del resorte para compresión

Se hizo el modelado y posteriormente la simulación para saber cual era la carga máxima a compresión que puede soportar empotrando desde un extremo

Considerando que cargas de 2000N ya son elevadas entonces se puede decir que funcionara bien este tipo de resorte ya que en la simulación usando el material AISI 5160 soporto 4000N de carga.

Acero AISI 5160

Propiedad Mecánica Sistema MétricoMódulo de elasticidad

205Gpa

Módulo de Poisson 0.29Resistencia a la Fluencia Sy

1010Mpa

Densidad 7.85g/cm3

Para ahorrar dinero se diseñó lo mas simple posible usando dos tubos cuadrados uno dentro del otro, uno que sostenga el resorte y otro que sea donde se apoye el que salta.

Tubo exterior

Tubo interior

4000N

El material usado en ambos casos es Acero A36 por ser el de más fácil acceso en el mercado.

Soldaduras

Se estudia las soldaduras de filete en los sujetadores del pogo saltarín, debido a la simetría asumida por el diseño solo bastara analizar uno de ellos.

Asumiendo una profundidad de 1/8 de soldadura, calculamos.

Donde:

1000N – 229,8lbf

75mm --- 2,925pulg

A=1.414(0.125)(2)= 0.3535pulg²

Iu=1 pulg ²6

(4 pulg+1 pulg )=0.666 pul ³

I= 0.707pulgx0.125pulgx0.666pulg= 0.0588

Utilizando un electrodo E6013 la resistencia a la fluencia es:

Sy=50Kpsi

τ ´=VA

τ ´=229,8lbf

0.3535 pulg ² τ ´=635.92kpsi

τ ¨=M .rI

τ ´ ´=224.8 lbfx 2.952 pulgx 0.5 pulg0.0588 pulg4

τ=√ (τ ´ ) ²+(τ ´ ´ ) ² τ=√ (635.92kpsi ) ²+(5.642kpsi) ²

τ=5.72kpsi

N= Syτ

N= 50kpsi5.72kpsi

N=8.74

Pernos

Perno en la parte superior

τ= FA τ=

4000N(8mm) ²π

τ=19.894Mpa

σ= FAt

σ= 4000N63.5x (16mm) σ=3.93Mpa

σ ´=√3 τ ²+σ ² σ ´=√3x (19.89 )2+(3.93) ²

σ ´=34.67Mpa

Sy=340Mpa

N= Syσ ´

N= 340Mpa34.67Mpa

N=9.8

Simulacion del resorte

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Tratado como<L

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Propiedades volumétricas<L

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Boss-Extrude2

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Sólido<MdIn_SldBd_Tr/>

Masa:5.95569 kgVolumen:0.000758687 m^3

Densidad:7850 kg/m^3Peso:58.3658 N

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Propiedades de material<Header_MaterialProperties/>Referencia de

modelo<Label_ModelReference/>

Propiedades<Label_Properties/>

Nombre<Label_MatName/>:

AISI 5160<Material_Name1/>

Tipo de modelo: Isotrópico elástico linealCriterio de error

predeterminado:Tensión máxima de von Mises

Límite elástico: 1.01e+009 N/m^2Límite de tracción: 9.51e+009 N/m^2

Cargas y sujeciones<Header_FixturesLoads/>Nombre de

sujeción<L_FxName/>

Imagen de sujeción<Label_FixtImage/> Detalles de sujeción<Label_FixtDetails/>

Fijo-1

Entidades:<1 cara(s)Details_Fixture/>

Tipo: Geometría fija

Nombre de carga<L_LdNa

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Cargar imagen<Label_LoadImage/> Detalles de carga<Label_LoadDetails/>

Fuerza-1<>

Entidades:<1 cara(s), 1 plano(s)Details_Load/>

Referencia: Front PlaneTipo: Aplicar fuerza

Valores: ---, ---, 4000 N

Información de malla<Header_MeshInformation/>Tipo de malla<Label_MeshPropSetting/> Malla sólida<Setting_MeshPropSetting/>Mallador utilizado: Malla estándarTransición automática: DesactivarIncluir bucles automáticos de malla: DesactivarPuntos jacobianos 4 PuntosTamaño de elementos 8.62872 mmTolerancia 0.431436 mmCalidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden

Número total de nodos<Label_MeshProp/> 18976<Setting_MeshProp/>Número total de elementos 9876Cociente máximo de aspecto 11.157% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 97.1% de elementos cuyo cociente de aspecto es > 10 0.476% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:16

Información de malla - Detalles<Header2_MeshDetails/>

Resultados del estudio<Header_StudyResults/>

NombreNombreNombre<L_SRName/>

TipoTipoTipo<L_SRType/> Mín.Mín.Máx.Máx.

StressDisplacement<SR_Name/> VON: Tensión de von MisesURES: Desplazamiento resultante<SR_Type/>

5137.99 N/m^2Nodo: 151650 mmNodo: 355<SR_Min/>

8.08311e+008 N/m^2Nodo: 7092399.191 mmNodo: 8248<SR_Max/>

leaf spring-SimulationXpress Study-Tensiones-Stressleaf spring-SimulationXpress Study-Desplazamientos-Displacement<ImageCaption_StudyResult/>

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Conclusión

para una fuerza de 4000N el factor de seguridad es

de 5 por lo que no hay riesgo de ruptura para esta

aplicacion<Header_Conclusions/>

Simulacion tubo Exterior

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Tratado como<L

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Propiedades volumétricas<L

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MatrizL1<MdInf_SldBd_Nm/>


Masa:4.36867 kgVolumen:0.000556519 m^3



Propiedades de material<Header_MaterialProperties/>Referencia de

modelo<Label_ModelReference/>

Propiedades<Label_Properties/>Componentes<Label_Compo

nents/>


ASTM A36 Acero<Material_Name1/

>Tipo de modelo: Isotrópico elástico linealCriterio de error predeterminado:

Desconocido

Límite elástico: 2.5e+008 N/m^2Límite de tracción: 4e+008 N/m^2

Sólido 1(MatrizL1)(Pieza2)<Material_ComponentLi

st1/>

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sujeción<L_FxName/>


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Fuerza-1<LoadName/>

Entidades:<4 cara(s)Details_Load/>

Tipo: Aplicar fuerza normalValor: 1000 N

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Información de malla - Detalles<Header2_MeshDetails/>

Número total de nodos<Label_MeshProp/> 16624<Setting_MeshProp/>Número total de elementos 8324Cociente máximo de aspecto 14.56% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 6.46% de elementos cuyo cociente de aspecto es > 10 0.937% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:14

Tipo de malla<Label_MeshPropSetting/> Malla sólida<Setting_MeshPropSetting/>Mallador utilizado: Malla estándarTransición automática: DesactivarIncluir bucles automáticos de malla: DesactivarPuntos jacobianos 4 PuntosTamaño de elementos 11.998 mmTolerancia 0.5999 mmCalidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden



TipoTipoTipo<L_SRType/>

Mín.Mín.Máx.Máx.




Simulación tubo interior

Saliente-Extruir2

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Masa:2.56094 kgVolumen:0.000326235 m^3



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Referencia de modelo<Label_ModelReference

/>Propiedades<Label_Properties/>

Componentes<Label_Components/>


ASTM A36 Acero<Material_Name1/>

Tipo de modelo: Isotrópico elástico linealCriterio de error

predeterminado:Tensión máxima de von Mises

Límite elástico: 2.5e+008 N/m^2Límite de tracción: 4e+008 N/m^2

Sólido 1(Saliente-Extruir2)(tubo interior)<Material_ComponentList1/>

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Referencia: PlantaTipo: Aplicar fuerza

Valores: ---, ---, -4000 N

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Fijo-1<FixtName/>



Información de malla<Header_MeshInformation/>Tipo de malla<Label_MeshPropSetting/> Malla sólida<Setting_MeshPropSetting/>Mallador utilizado: Malla estándar

Transición automática: DesactivarIncluir bucles automáticos de malla: DesactivarPuntos jacobianos 4 PuntosTamaño de elementos 7.65719 mmTolerancia 0.382859 mmCalidad de malla Elementos cuadráticos de alto orden

Número total de nodos<Label_MeshProp/> 14643<Setting_MeshProp/>Número total de elementos 7456Cociente máximo de aspecto 7.1429% de elementos cuyo cociente de aspecto es < 3 98.2% de elementos cuyo cociente de aspecto es > 10 0% de elementos distorsionados (Jacobiana) 0Tiempo para completar la malla (hh;mm;ss): 00:00:08



TipoTipoTipo<L_SRType/>

Mín.Mín.Máx.Máx.




pogo de resorte del tipo ballesta

Documents

tipo de resorte

pogo saltarn

pistn inferior

tubo inferior

tubo principal

mango de agarre

pogo anlisis esttico

accin de salto