Diseño y Manufactura de Modelos de Hélices para Túnel de Viento Mediante el Uso de Herramientas CAD/CAM/CAE

Transcripción

1 Diseño y Manufactura de Modelos de Hélices para Túnel de Viento Mediante el Uso de Herramientas CAD/CAM/CAE Alfredo Arias Montaño 1 Carlos Manuel Rodríguez Román 1 Carlos Rangel Miranda 2 Moises Alberto Ortega Delgado 2 1 IPN-Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica 2 IPN-Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Tecnologías Avanzadas

2 CAD/CAE/CAM La informática y la computación son poderosas herramientas que han contribuido en el diseño y manufactura de un gran número de sistemas de ingeniería.

3 CAD/CAE/CAM El CAD/CAM/CAE son hoy en día herramientas de uso cotidiano en la industria Automotríz, Aerospacial, Metal- Mecánica, etc. En la ESIME Unidad Ticoman se ha impulsado el uso de este tipo de herramientas en el proceso de enseñanzaaprendizaje desde 1992, en las materias de diseño de la carrera de Ingeniero en Aeronáutica. De 1992 a la fecha se ha tenido experiencia con programas tales como : IDEAS, CATIA, ANSYS, COSMOS, FLUENT, UGS.

4 CAD/CAE/CAM Algunas de las áreas donde se han aplicado estos programas incluyen: 1.- Diseño y Análisis Estructural. 2.- Análisis de Dinámica de Fluidos. 3.-Manufactura Asistida por Computadora.

5 Diseño y la Manufactura de Modelos de Hélice para túnel de viento (Mecánica de Vuelo I). Cálculo de las características Aerodinámicas de una Hélice (Progamas de Diseño propios y de CFD). Modelado de la geometría y componentes del Modelo (CAD) Generación de Códigos de maquinado para CNC (CAM) Análisis de la distribución de esfuerzos y deformaciones de los elementos del modelo (CAE)

6 f ( ε ) = tan( ε ) Modelo por Computadora Definición de los Parámetros de la Hélice J 8x sen a = σ 8x sen σ Jb+ πxa ( J + a) + πx( πx b) 2 2 ( φ + ε)( C πx C J ) ( C + C ) 8x sen b = σ 8x sen σ L D 2 ( φ + ε ) + C + C D 2 2 ( φ + ε )( C J + C πx) + ( C + C ) L D 2 ( φ + ε ) + C + C D 2 2 L L L L D D J πx

7 Modelo por Computadora The Virtual Engieneering Company Definición de Parámetros de la Hélice

8 Modelo por Computadora The Virtual Engieneering Company Obtención de las curvas de rendimiento Aerodinámico

9 Modelo de Hélice para Túnel de Viento

10 Modelado de la Geometría (CAD)

11 Generación de las trayectorias de maquinado para CNC (CAM)

12 CAM Generación de las trayectorias de maquinado para CNC (CAM)

13 Postprocesamiento CLSF CODE C languaje Programed Post - Processor FNC CODE

14 Manufactura de las Palas del modelo Proceso de Maquinado Palas Maquinadas

15 1 er Modelo para Túnel de Viento

16 Análisis de las Palas de la Hélice bajo las condiciones de carga en su operación Cargas presion por el flujo alrededor de las palas. Cargas de Fricción superficial por el flujo(no consideradas). Cargas por la rotación del modelo.

17 Distribución de presiones en cada estación o perfil.

18 Distribución de Presiones en la Pala

19 Modelo de Elemento Finito

20 Aplicación de Cargas de presión

21 Detalle de cargas de presión transferidas a los elementos.

22 Deformación del modelo

23 Deformación del modelo

24 Deformación del modelo

25 Distribución de esfuerzos en el modelo

26 Distribución de esfuerzos en el modelo (detalle de la raíz de la pala)

27 Resultados del Análisis Distribución de esfuerzos en los componentes del modelo Distribución de deformaciones en las palas de la hélice. Validación de la resistencia del modelo y de cada uno de sus componentes. Estimación de las deformación máxima de las palas del modelo.