Desarrollo y aplicación de un innovado banco de ensayo frente a fatiga de semirremolques

Transcripción

1 1ª Jornada sobre investigación y desarrollo aplicado al vehículo industrial Desarrollo y aplicación de un innovado banco de ensayo frente a fatiga de semirremolques Zaragoza, Abril de 2012

2 Introducción El transporte de mercancías por carretera constituye uno de los medios que mayor repercusión tiene en el mercado logístico actual Los profesionales dedicados a este sector demandan vehículos más ligeros, resisten versátiles y fiables. Hasta fecha recientes los procesos de diseño de semirremolques y vehículos pesados destinados al transporte de mercancías consistía en la combinación de herramientas d cálculo no muy precisas y sobre todo la experiencia aportada por los constructor La aplicación del Método de los Elementos Finitos (MEF) permite de reproducir de forma el comportamiento mecánico de las estructuras analizadas proporcionando resultados e términos de rigidez y resistencia. Esta técnica ha permitido revolucionar la industria de los semirremolques consiguiendo grandes reducciones de masa mientras se cumplen los criterios de resistencia y rigidez impuestos.

3 Introducción El uso de aceros de alto limite elástico ha permitido reducir la sección resistente de los componentes estructurales, obteniendo importantes mejoras en la tara del vehiculos. Esto y el uso intensivo de los vehiculos ha propiciado la aparición de un fenómeno inexistente en este tipo de vehículos hasta la fecha, el fallo por fatiga. El fallo por fatiga se localiza fundamentalmente en las uniones de los distintos elementos estructurales. En funcion del tipo de union, soldadura, atornillado o remachado aparecen distintas tipologias de fallos. La tecnica mas utilizada historicamenta en la union de piezas ha sido la soldadura y esta union es especialmente sensible a la aparacion de fisuras por fatiga. Fundamentalmente por la modificacion de propiedades del material original durante el proceso de soldadura. Zona afectada termicamente (ZAT). Aunque teoricamente se puede calcular o estimar la vida de las uniones, numericamente es muy complicado e impreciso y hace necesario la comprobacion mediante pruebas reales.

4 Introducción Otro aspecto fundamental en el proceso de diseño se este tipo de vehículos consiste en el desarrollo y ensayo de prototipos que aseguren el buen comportamiento del vehículo antes de su lanzamiento definitivo al mercado. En la actualidad las técnicas de ensayo se limitan a ensayos mediante técnicas extensométricas que permitan validar el proceso de optimización realizado mediante el Método de los Elementos Finitos y comprobar la correlacion existente entre los valores teoricos y los reales en pruebas de campo. Ocasionalmente se realizan ensayos de fatiga en pista, los cuales resultan muy costosos desde el punto de vista económico y temporal, lo que supone un retraso en el lanzamiento del vehículo al mercado.

5 Desarrollo de banco de ensayos Soporte king pin (Horizon Mesa king-pin Componentes estructurales Soporte de rueda (Vert

6 ,84 MPa,01 MPa,17 MPa,34 MPa,50 MPa,67 MPa,83 MPa,00 MPa Desarrollo de banco de ensayos Análisis numérico de componentes estructurales 0,77 mm 0,66 mm 0,54 mm 0,43 mm 0,31 mm 0,20 mm 0,08 mm 0,03 mm 76,00 MPa 65,14 MPa 54,29 MPa 43,43 MPa 32,57 MPa 21,71 MPa 10,86 MPa

7 Construcción de banco de ensayos

8 Construcción de banco de ensayos

9 Perfil de ensayos de fatiga para semirremolqu Resultado de la colaboración entre la empresa LECITRAILER S.A. y el grupo d investigación VEHIVIAL inación de la maniobra de giro radio mínimo y marcha por carretera Desplazamiento (mm) Tiempo (s) Cilindro 1 - Eje de Cilindro 2 - Eje de Cilindro 3 - Eje cen Cilindro 4 - Eje cen Cilindro 5 - Eje tra Cilindro 6 - Eje tra

10 Ensayos de fatiga de semirremolques Tiempo (s) dro 1 - Eje delantero pared dro 2 - Eje delantero centro dro 3 - Eje central pared dro 4 - Eje central centro dro 5 - Eje trasero pared dro 6 - Eje trasero centro dro 7 Cilindro King-pin

11 Ensayos de fatiga de semirremolques

12 Ensayos de fatiga de semirremolques

13 Resultados: Análisis de fatiga de prototipos Cambio de sección del larguero Ciclo 50 Ciclo 5900 Ciclo Ciclo 7200 Ciclo Ciclo 8100 Ciclo Tiempo(s) Ciclo 9000 Ciclo 9450 Ciclo 9900 Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo 20400

14 Resultados: Análisis de fatiga de prototipos Roseta alma larguero en la zona del cambio de sección Ciclo 50 Ciclo 5900 Ciclo 6750 Ciclo 7200 Ciclo 7950 Ciclo 8100 Ciclo 8550 Ciclo 9000 Ciclo 9450 Ciclo 9900 Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo Tiempo(s) Ciclo Ciclo Ciclo Ciclo 20400

15 Resultados: Validación de modelos numéricos M.E.F. Ensayo Erro Rosetas (MPa) Cartabón 26,37 27,91 5 Soporte 124,23 123,75 0 Alma larguero 25,39 25,09 1 Galga unidireccional ( µε ) Llanta larguero Puente transversal Puente longitudinal Travesaño eje Llanta larguero Alma larguero 235,57 224, ,4 431, ,1 161,0 5 29,0 22, , ,

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