3. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO

Transcripción

1 3. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO 3.1 INTRODUCCIÓN. Las funciones a desarrollar por el neumático, como enlace elástico entre el vehículo automóvil y el suelo, son las de transportar carga, contribuir a la suspensión y amortiguación, aportar flotación y permitir la guía y tracción por medio del desarrollo de Las propiedades de los neumáticos tienen una gran importancia en la estabilidad de la motocicleta, confort y maniobrabilidad de esta. La principal función de los neumáticos con respecto al control del vehículo es generar las fuerzas necesarias para cambiar la dirección del vehículo. El estudio de las propiedades de un neumático para motocicleta es diferente al de uno para coche, ya que este trabaja en condiciones diferentes. Cuando una motocicleta recorre una trayectoria curva, el plano que contiene a la rueda con respecto al plano perpendicular de la carretera tiene siempre un ángulo de inclinación. Plano vertical Ángulo de inclinación Plano de simetría del neumático Revisión 0 Pág. 25/104

2 Luego se necesita una máquina que proporcione ángulos de inclinación grandes, ya que este tiene grandes influencias sobre las fuerzas generadas por en neumático. La máquina que se pretende diseñar es capaz de realizar este tipo de medidas, además de poder variar también el ángulo de deriva. Un módelo de esta máquina ha sido diseñado y construido en el Departamento de Mecánica de la Universidad de Padova. Este tipo de máquinas representa mejor el comportamiento del neumático en carretera que el tipo tambor con respecto al test de neumáticos de motocicletas, por la existencia de grandes ángulos de inclinación y la huella generada es más real. COMPARACIÓN CON MÁQUINA DE ENSAYO DE TAMBOR TAMBOR DISCO Huella Distribución de presiones Revisión 0 Pág. 26/104

3 3.2 Descripción. La máquina de ensayo se compone de los siguientes subconjuntos: Mesa giratoria. Proporciona el movimiento de rotación del neumático a ensayar. Cabezal de trabajo. En él se sitúa el neumático a ensayar. Chasis. En un extremo se fija el cabezal de trabajo y el otro a la salida de un reductor situado en el pedestal. Pedestal. Parte inmóvil de la máquina. Incluye el reductor que mueve el chasis a parte de proporcionar una regulación en la altura. Revisión 0 Pág. 27/104

4 3.2.1 Mesa giratoria. El primer componente que forma la mesa giratoria es la base. Su función es la de soportar todo el subconjunto. Está atornillada al suelo por medio de unos espárragos M16. que permiten regularla y así ponerla a nivel y que la mesa gire sobre un plano horizontal. Aunque la base lleve 4 tornillos de nivelación, la nivelación realizaría con 3, al formar estos un plano y el último se apretaría una vez fijado todo el conjunto. Revisión 0 Pág. 28/104

5 El movimiento del subconjunto de la mesa giratoria se realiza por medio de un reductor epicicloidal multifunción movido por un motor eléctrico que a su vez está controlado por un variador electrónico de frecuencia. El reductor epicicloidal escogido tiene como principales características constructivas: Elevada relación par transmisible/dimensiones de empacho Gran capacidad para soportar cargas radiales y axiales sobre los ejes de salida. Elevados rendimientos Etapas de reducción con portaplanetarios flotantes para obtener la máxima distribución de las cargas entre los engranajes. Se acopla a la base por medio de la brida atornillada situada en la parte superior de este quedando el conjunto fuertemente unido. Una vez situado el reductor, el siguiente elemento en el montaje es la campana, por medio de ella se une el reductor a la estructura de perfiles tubulares que forma la mesa. La campana esta mecanizada de tal manera que el eje de salida del reductor entra perfectamente en él. Este eje tiene forma acanalada y una pequeña conicidad. Una vez montado se cierra por arriba con una tapilla que se atornilla Revisión 0 Pág. 29/104

6 al eje del reductor y se apoya en la campana, produciendo la unión perfecta de los dos componentes, pudiendo decir que hay un empotramiento entre las dos piezas. La mesa se acopla a la campana atornillándola a la brida de la campana por medio de doce tornillos M10. Esta formada por una rígida estructura de perfiles tubulares 60x60x3 mm. En su periferia se sueldan dos bandas de pletina de 4 mm que sirven para la rodadura del neumático y para las ruedas de los soportes fijos. La banda superior tiene por la cara de rodadura una capa de un material que simula la superficie de una carretera. Revisión 0 Pág. 30/104

7 Las ruedas soportes son cuatro y están en la periferia cada 90º, su función es que la mesa no solo este apoyada en el centro de giro si no tener otro apoyo en el extremo y evitar que esta quede en voladizo. El contacto con la mesa se puede regular por medio de unos espárragos, variando la altura de la rueda soporte. Revisión 0 Pág. 31/104

8 3.2.2 Cabezal de trabajo. El cabezal de trabajo tiene la misión de soportar la rueda durante el ensayo, a parte de simular la dirección de la motocicleta. El diseño de la máquina está limitado por los neumáticos a ensayar. La idea es poder ensayar neumáticos de las scooters más corrientes del mercado. El diámetro máximo para ensayar es de 550 mm. Por lo tanto el cabezal tiene que Revisión 0 Pág. 32/104

9 tener esa flexibilidad, y eso se consigue con una horquilla que deslizante y así se puede bajar o subir el neumático para que ruede por la mesa. La horquilla transmite las fuerzas que se producen en el eje Z de la rueda a través de una célula de carga situada en el cabezal, así se puede medir la carga normal que se produce en el neumático. La unión al chasis se realiza por medio de unos rodamientos, que permiten el giro de este en el eje Z y también en el eje Y. Al tener libertad de giro en el eje Y, se sitúa una célula de larga en la parte superior impidiendo este giro, y así poder medir la fuerza que actúa en X. Lo mismo ocurre con el giro de Z, el servomotor situado en el portacabezal transmite el movimiento a una célula de carga y esta al cabezal de trabajo produciendo el giro de deriva requerido. Revisión 0 Pág. 33/104

10 3.2.3 Chasis. El chasis está compuesto por tubos de para que tenga la rigidez suficiente y no falsear los datos de lectura obtenidos durante el ensayo en las células de carga. Revisión 0 Pág. 34/104

11 En su parte superior se encuentran dos rodamientos que permitan el giro del cabezal de trabajo. Por otro lado situado sobre una brida tenemos el primer servomotor de la máquina encargado de proporcionar el giro de deriva. En su parte inferior cuenta con dos alojamientos en los cuales se introduce un eje, fijándolo en un extremo por medio de una tuerca de rodamiento de M25. En este mismo extremo, perpendicular al eje se sitúa la célula de carga que medirá la fuerza lateral producida en el neumático. El otro extremo del eje se introduce en el reductor del servomotor encargado de producir el ángulo de caida. Para el diseño de la máquina de ensayo se ha tenido en cuenta un ángulo de caída máximo de 45º. Quedando el conjunto como la siguiente figura: Revisión 0 Pág. 35/104

12 Por último fijado al chasis rigidamente esta la estructura encargada de soportar el contrapeso para tener otra variable más en el ensayo, y poder ensayar el neumático con diferentes pesos Soporte reductor de inclinación. Es la parte fija de la máquina de ensayo. En el dibujo siguiente se puede ver de las partes de la que se compone: Revisión 0 Pág. 36/104

13 La principal función es la de sostener el servomotor junto con su reductor encargados de proporcionar el giro de caída. Como función secundaria, permite la regulación del chasis para que el eje de giro que esta acoplado en el reductor quede tangente a la mesa giratoria. Para conseguir que el eje quede tangente, el conjunto servomotor reductor va montado sobre un soporte, que además de permitir el giro en el eje Y y Z, puede deslizar sobre el tubo base y regularse por medio de un espárrago, para una vez conseguida la posición fijarla por medio de los tornillos periféricos contenidos en el soporte. Véase figura siguiente: El deslizamiento del soporte está guiado por una chaveta y evitar posibles desviaciones. El conjunto se fija al suelo por medio de unos espárragos anclados al suelo, también regulables en altura e idénticos a los de la mesa giratoria. Revisión 0 Pág. 37/104