> restart:#"m11_p04"

Para mover un eje a 1000 rpm en un cojinete de fricción, de bronce, de 60 mm de agujero, 100 mm de diámetro exterior y 500 mm de ancho, se necesita un par de 10 N.m para vencer el rozamiento. Calcular:
a) La potencia consumida.
b) El perfil de temperatura en función de la temperatura exterior.

Datos:

> read`../therm_eq.m`:read`../therm_const.m`:read`../therm_proc.m`:with(therm_proc):assume(x>0):

> su:="Bronce":dat:=[Omega=1000/60*2*Pi/s_,R[1]=0.030*m_,R[2]=0.050*m_,L=0.5*m_,M=10*N_*m_];

[Omega = `+`(`/`(`*`(`/`(100, 3), `*`(Pi)), `*`(s_))), R[1] = `+`(`*`(0.30e-1, `*`(m_))), R[2] = `+`(`*`(0.50e-1, `*`(m_))), L = `+`(`*`(.5, `*`(m_))), M = `+`(`*`(10, `*`(N_, `*`(m_))))]

Image

> sdat:=get_sol_data(su):dat:=op(dat),sdat:

a) La potencia consumida.

El eje debe ser isotermo porque no puede evacuar calor hacia dentro, luego toda la energía disipada ha de ir hacia afuera.

> Phi:=M*Omega;Phi_:=subs(SI1,evalf(subs(dat,SI2,Phi)));

`*`(M, `*`(Omega))
`+`(`*`(1047., `*`(W_)))

i.e., se disipan unos 1050 W.

b) El perfil de temperatura en función de la temperatura exterior.

O se aplican directamente las fórmulas del caso, o se deducen (como aquí):

> eqHE:=subs(phi=0,eq11_6_20);expand(dsolve(%,T(r)));eq11_11_2_;eq11_11_2;eqphi:=phi=M*Omega/(2*Pi*R[1]*L);subs(dat,evalf(subs(dat,%)));evalf(subs(R[0]=R[1],R[ext]=R[2],eqphi,dat,SI2,eq11_11_2));

0 = `+`(`/`(`*`(diff(T(r), r)), `*`(r)), diff(diff(T(r), r), r))
T(r) = `+`(_C1, `*`(_C2, `*`(ln(r))))
T(r) = `+`(T[R[ext]], `/`(`*`(phi, `*`(r, `*`(ln(`/`(`*`(R[ext]), `*`(r)))))), `*`(k)))
T[R[0]] = `+`(T[R[ext]], `/`(`*`(phi, `*`(R[0], `*`(ln(`/`(`*`(R[ext]), `*`(R[0])))))), `*`(k)))
phi = `+`(`/`(`*`(`/`(1, 2), `*`(M, `*`(Omega))), `*`(Pi, `*`(R[1], `*`(L)))))
phi = `+`(`/`(`*`(0.1111e5, `*`(N_)), `*`(m_, `*`(s_))))
T[`+`(`*`(0.30e-1, `*`(m_)))] = `+`(T[`+`(`*`(0.50e-1, `*`(m_)))], `*`(2.836, `*`(K_)))

i.e. la entrefase friccionante se calienta 3 K más de la temperatura exterior.

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