Diseño de los pasadores, la pluma y el antebrazo de una retroexcavadora

Komatsu

Álvaro Díaz T00026737

Jesús Solano T00022041

Jesús Turizo T00026618

Resumen

Para desarrollar un diseño de los pasadores con las condiciones de ser resistentes y livianos debemos realizar una serie de cálculos en los cuales se encuentran, los geométricos de los cuales obtuvimos ángulos. También cálculos cinemáticos, con los cuales hallamos las velocidades de la pluma y el antebrazo de la retroexcavadora para así poseer los datos necesarios para determinar las fuerzas dinámicas y a su vez obtener las reacciones en los pasadores para diseñar por medio de la iteración, y las teorías de falla, una pieza capaz de cumplir con su finalidad. Los resultados no fueron los más satisfactorios ya que no se encuentra el dimensionamiento dentro de los márgenes aceptables, por lo que re hicimos los cálculos de nuevo pero los inconvenientes fueron incrementando por lo que tomamos la decisión de explicar los posibles fallos que pudimos haber tenido para que no nos haya funcionado el diseño de los pasadores.

Introducción

El diseño mecánico juega un papel importante en medio de la solución de problemas, por medio de mecanismos, a distintas necesidades que se presentan en las industrias o realización de construcciones en nuestro diario vivir. En este trabajo observaremos el diseño de un pasador que conecta la pluma y el antebrazo y la pluma con la cabina, en una retroexcavadora; además del diseño del espesor de lámina que debe usarse en la pluma y el antebrazo.

El respectivo diseño se llevará a cabo manteniendo ciertas condiciones iniciales y utilizando la teoría del Von-Misses, quien involucra los diferentes esfuerzos a los cuales se encuentra sometido el pasador. Con el desarrollo de esta actividad se logrará afianzar los conocimientos obtenidos en medio del curso de diseño mecánico en correlación con algunas temática modeladas por la resistencia de materiales; curso aprobado con anterioridad.

El pasador debe soportar distintos esfuerzos que son producidos por el mismo peso de la pluma, cazo y la máxima carga permitida para esta máquina; por ende debe ser diseñado con un material idóneo y que corresponda a las exigencias propuestas.

Se brindará uso al tensor de esfuerzos, con la finalidad de analizar el valor del Von-Misses y conseguir que el valor hallado de manera analítica en medio del desarrollo de la actividad, coincida con el valor de este mismo analizado de un manera teórica usando la relación entre la resistencia última del material utilizado y el factor de seguridad exigido; es decir, el cociente entre estos dos valores será quien condicione la dimensión de diámetro que debe tener el pasador para lograr ser eficaz y brindar la capacidad de soportar grandes esfuerzos que producen las actividades para las cuales son utilizadas este tipo de maquinarias en la industria.

Metodología de cálculo

Para resolver el problema propuesto, se pedía el análisis dinámico del sistema, las reacciones y el diseño del pasador que soportaba una carga que la subía a 2m/s, los pasos que se hicieron fueron los siguientes:

1) Se hizo su respectivo análisis dinámico, donde obtuvimos un mecanismo de 3 barras, luego se hallaron las velocidades angulares y aceleraciones angulares de cada barra por lo que la aceleración angular de la pluma 1 era 0 porque la velocidad angular era constante.

2) Luego de tener las velocidades y aceleraciones se prosiguió con hacer

los cálculos de reacciones en cada pasador. Se analizó cada pluma y salieron 3 incógnitas con 3 ecuaciones en cada una de ellas, por lo tanto, fueron 6 ecuaciones con 6 incógnitas. Luego de obtener estas ecuaciones, se colocaron en scilab y se calcularon las 6 incógnitas.

3) Después de calcular cada reacciones, se analizaron los pasadores, se escogió el material y todo el procedimiento se hizo en scilab, se dejaron las ecuaciones en términos del diámetro del pasado y se

calcularon los esfuerzos que ejercía dicho pasador, por consiguiente, los esfuerzos que presentaba el pasador era esfuerzo flector y esfuerzo cortante, después se utilizó en tensor de esfuerzo y se calculó el Von-Misses para compararlo con el Sy/n. Este último procedimiento se utilizó en ambos pasadores.

3) Luego de eso se calculó los cortantes máximos en cada pasador y de igual manera se diseñaron las plumas 1 y 2.

Conclusión

Después de haber completado todos los respectivos cálculos y validaciones obtuvimos como resultado unos valores de dimensiones erróneos, es decir se encontraban fuera del rango permisible, que generaría un sobre dimensionamiento que se representaría en un sobre costo de material; los errores cometidos pudieron haber sido los siguientes:

Toma errada de medidas en los planos o errores en las mediciones geométricas.

Mal cálculo de las variables cinemáticas o mal interpretación de las componentes de la segunda ley de newton.

El desarrollo equivoco de los algoritmos en las herramientas computacionales

Se obtuvieron aprendizajes frente al análisis dinámico que debe realizarme a diversos mecanismos existentes en la vida cotidiana, para continuar con el diseño de alguna de las pieza que la conforman; además, se afianzaron conocimientos previos acerca de los esfuerzos a los cuales se somete un cuerpo y la manera de evaluar cuál sería el valor de un esfuerzo que reemplace la función combinada de todos.