MATERIALES    

PROYECTO FINAL 

CARRO IMPULSADO POR PEDAL 

  

JORGE ENRIQUE RODRÍGUEZ TAFURWILLIAN FELIPE TORRES

  ALIRIO CANGREJO

 ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES.

2012

El chasis del automóvil consta de un bastidor que integra entre sí y sujeta tanto los componentes mecánicos, como el grupo moto propulsor y la suspensión de las ruedas, incluyendo la carrocería de un vehículo terrestre.

Extrctura atomica del chasis

Acero: Conforme el acero obtenido del proceso de refinamiento se va enfriando, sus átomos se arreglan dé tal manera que de acuerdo a la temperatura toman una posición que obedece a la ley de la menor energía de cristalización. Esto ocurre de tal forma que si se considerara al metal fundido en un recipiente, pasaría lentamente del estado líquido al sólido, en esta secuencia el material se enfría primero en las esquinas, luego en los bordes y posteriormente en el interior, los átomos se entrelazan unos con otros formando una estructura dendrítica

Esquema microscopico del acero

 acero:

La estructura policristalina que se observa en la figura anterior revela que los granos del material sólido varían entre sí, y en cada grano los átomos se arreglan de forma regular en una estructura conocida como estructura atómica. Para el acero existen dos estructuras principales, la estructura cúbica centrada en la cara y la estructura cúbica centrada en el cuerpo.

Extructura atomica del acero

Extructura:. En el caso del acero, la estructura atómica FCC se produce arriba de los 910 °C, y la bcc se produce abajo de los 910 °C, estos cambios son fundamentales en la tecnología metalúrgica del acero. Estas estructuras no son las más densas que puede tener un metal, existe la estructura hexagonal compacta, que caracteriza al magnesio, zinc, cobalto y titanio, sin embargo la estructura  del  acero  es  lo suficientemente  fuerte  para  resolver  un  sinfín  de  problemas estructurales.

Extructura atomica

Acero:

Fases extructura atomica

Fases:Arriba, Estructura Cúbica Centrada en la Cara (fcc). Abajo, Estructura Cúbica Centrada en el Rara vez se emplea a los metales en su estado puro, generalmente se les alea con otros. La aleación se basa en la disolución del metal base con la aleación, durante la aleación, algunos átomos del metal base pueden ser sustituidos por los de la aleación,   o algunos átomos de la aleación pueden ocupar espacios intersticiales entre los átomos del metal base, La Figura muestra como encajan los átomos de materiales como el carbono o el nitrógeno con átomos Cuerpo (bcc). mayores.

Aleacion intersticial

Grafica:

Una jaula de seguridad (también llamada jaula antivuelco o barra de seguridad) es un marco metálico especialmente construido dentro o alrededor de la cabina de un vehículo, para proteger a sus ocupantes en un accidente, particularmente en vuelcos.

física de MetalesAquí, la investigación está dirigida a las propiedades termodinámicas y mecánicas de aleaciones metálicas y materiales en general. También se estudian defectos y materiales nano estructurados por microscopía electrónica de transmisión.

Fuerza Normal: Es aquella que la ejerce la superficie y es perpendicular hacia arriba

Peso (w=m.g): Es debida a la acción de la gravedad la cual va hacia el centro de la tierra, por lo tanto es perpendicular a la superficie de la tierra.

Tensión: Es aquella que se ejerce por medio de una cuerda.

Rozamiento (Fr= N): Es la fuerza que se opone al movimiento. Se tiene en cuenta cuando un objeto se encuentra en contacto con otro.

Que es la Dirección?    El sistema de dirección cambia la dirección del vehículo

como su trayectoria. El conductor por acción del volante de dirección, puede controlar el sentido de los neumáticos delanteros del vehículo. Un sistema de dirección se requiere para tener una apropiada fuerza de operación, características de agarre estable, suficiente esfuerzo y seguridad.   

FUERZAS APLICADAS : EMPUJE ROZAMIENTO FRICCION

Los frenos de nuestro carro serán freno de varilla. estos serán instalados en las ruedas traseras por medio de unas zapatas a ambos lados de la llanta. Funciona atreves de la palanca accionada manualmente que presiona las pastillas hacia el centro de la llanta permitiendo que frene, las llantas tienen que poseer una superficie ligeramente cóncava. 

Escogimos estos frenos por que  las conexiones son fiables y duraderos y se pueden reparar o ajustar con herramientas simples de mano.

La potencia mecánica es la potencia transmitida mediante la acción de fuerzas físicas de contacto o elementos mecánicos asociados como palancas o engranajes etc. El caso más simple es el de una partícula libre sobre la que actúa una fuerza variable. De acuerdo con la mecánica clásica, el trabajo neto realizado sobre la partícula es igual a la variación de su energía cinética(energía de movimiento), por lo que la potencia desarrollada por la fuerza es:

P = EC =(1/2 M*V^2) torque Momento de fuerza o torque es el efecto giratorio que produce una

fuerza aplicada a un cuerpo provisto de un eje.T = F*rCoeficiente de fricción entre la zapatas (goma), y el rin de la llanta (aluminio )

es igual a 0.52

• Piñón conductor : (d 22 cm) (dientes 37)

• Piñón conducido : (d 10 cm) (dientes 18)

• Distancia entre centros : (70 cm) “C”• Cadena 1940mm

COMPONENTES :

Longitud de correa en (mm) : Piñón grande: 220 mm “DP”Piñón pequeño: 100 mm “dp”Distancia entre centros: 70 “C”L=1,57(dp+Dp)+ 2C+(DP-dp)² / 4CL=((1,57(100+220))+2(700)+(220-100)² / 4(700)L=502.4+1400+(14400/2800)L= 1907.5mm con respecto a la tabla de “transmisión por correa” se utilizara una correa selección “A 1940 mm”

Torque : T = torque R = longitud de brazo -> 18 cm F = fuerza -> 62 lb

T=F*rT= 607.6N * 0,18T = 109.36Nm

DATOS DE TRANSMICION EN PRUEBAS EJECUTADAS : Datos encontrados:•Velocidad•Trabajo •PotenciaDatos que se tenían:•Distancia = 200 m •Masa (kg) = 62kg piloto” •Tiempo = 37.39 segundos

Velocidad :V= X/t V= 200 m / 37,39 sV= 5.34m/s

Trabajo : T= f*d T= 607.6N*200m T= 121520 J

Potencia :P=T/tP=121520 J / 37.39sP=3250.06 watts

1hp 746 watts x 3250.06 watts 4.356 hp

Si queremos relacionar el numero de vueltas con el dientes, como cuanto menor es el radio, menos dientes tiene el borde del piñón o del plato y el recorrido debe ser el mismo, a menor numero de dientes, o sea, a menor radio, mas vueltas dará:

 

=

Pueden calcularse estos valores para diferentes combinaciones de piñones y platos.

Numero de vueltas del platoNumero de vueltas del piñón

Numero de dientes del piñónNumero de dientes del plato

Las llantas de nuestro carro las reutilizaremos de una carretilla la cual se encontraban si ningún uso.

Estas llantas serán de un material de metal liviano y su cubierta será neumática, el radio de la llanta no deberá ser más grande de 20cm con una tolerancia no mayor de 2 cm. Estarán instaladas en la cada eje del carro, dos en el eje trasero y la otra en la tijera que estará situada en la parte delantera del chasis .

Les realizaremos un mantenimiento previo de limpieza engrase y cambio de rodamientos para que a la hora de la carrera estén en un perfecto estado.

La razón por la cual escogimos este tipo de llantas fue porque fue muy sencillo de adquirir y ademas pueden adquirir mayor velocidad y estabilidad.

Propiedades- fisicas- quimicas

Propiedades:El caucho bruto en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro.-

El compuesto de caucho más simple es el isopreno o 2-metil butadieno, cuya fórmula química es C5H8. A la temperatura del aire líquido, alrededor de -195 ºC, el caucho puro es un sólido duro y transparente. De 0 a 10 ºC es frágil y opaco, y por encima de 20 ºC se vuelve blando, flexible y translúcido. Al amasarlo mecánicamente, o al calentarlo por encima de 50 ºC, el caucho adquiere una textura de plástico pegajoso. A temperaturas de 200 ºC o superiores se descompone.-

El caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente.-Excelentes propiedades Mecánicas, tracción, flexión y compresión.- Excelente aislante eléctrico, muy buena resistencia a los ácidos diluidos y detergentes.- Buena adhesión a tejidos y metales.

Adhesión a Metales Excelente

Adhesión a telas excelente

Resistencia al Desgarramiento Muy Buena

Resistencia a la Abrasión excelente

Deformación por compresión buena

Resistencia Dieléctrica excelente

Electroaislamiento Bueno a Excelente

Permeabilidad a los Gases Bastante Baja

Acido resistencia Diluido Regular a buena

Acido resistencia Concentrado Regular a buena

Resistencia Hidrocarburos Alifáticos Pobre

Resistencia Hidrocarburos Aromáticos Pobre

Resistencia Solventes Oxigenados (cetonas) Buena

Resistencia Disolventes de lacas Pobre

Resistencia Hinchamiento en aceite Lubricante Pobre

Resistencia Aceite y Gasolina Pobre

Resistencia Aceites vegetales y animales pobre buena

Resistencia Higroscopicidad muy buena

Resistencia Oxidación buena

Resistencia Ozono pobre

Resistencia Envejecimiento a la luz solar pobre

Resistencia Envejecimiento en caliente regular

Resistencia Bajas temperaturas muy buena

Resistencia Llama pobre

Aplicaciones específicasComparado con el caucho vulcanizado, el caucho no tratado tiene muy pocas aplicaciones.- Se usa en cementos, cintas aislantes, cintas adhesivas y como aislante para mantas y zapatos

. El caucho vulcanizado tiene otras muchas aplicaciones. Por su resistencia a la abrasión, el caucho blando se utiliza en los dibujos de los neumáticos de los automóviles y en las cintas transportadoras; el caucho duro se emplea para fabricar carcasas de equipos de bombeo y las tuberías utilizadas para perforaciones con lodos abrasivos.-Por su flexibilidad, se utiliza frecuentemente para fabricar mangueras, neumáticos y rodillos para una amplia variedad de máquinas, desde los rodillos para escurrir la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas. Por su elasticidad se usa en varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas para reducir las vibraciones. Al ser relativamente impermeable a los gases se emplea para fabricar mangueras de aire, globos y colchones.Su resistencia al agua y a la mayoría de los productos químicos líquidos se aprovecha para fabricar ropa impermeable, trajes de buceo, tubos para química y medicina, revestimientos de tanques de almacenamiento, máquinas procesadoras y vagones aljibes para trenes. Por su resistencia a la electricidad el caucho blando se utiliza en materiales aislantes, guantes protectores, zapatos y mantas, y el caucho duro se usa para las carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros instrumentos eléctricos. El coeficiente de rozamiento del caucho, alto en superficies secas y bajo en superficies húmedas, se aprovecha para correas de transmisión y cojinetes lubricados con agua en bombas para pozos profundos.-

Fabricación de neumáticosEl caucho bruto se amasa en molinos de masticación y mezcla, que consiste en dos rodillos girando a diferentes velocidades. El caucho se ablanda, probablemente a causa de la rotura de sus largas moléculas en otras más cortas.-Después de ser amasado se agregan:1- Negro de carbón 2- Óxido de zinc 3- Azufre 4- Caucho regenerado y ablandadores, cada uno de estos ingredientes cumple un finalidad determinada.El negro de carbón, sirve para aumentar la resistencia a al abrasión. El óxido de zinc es un acelerador de vulcanización, y el caucho regenerado se utiliza para disminuir el costo del neumático acabado. Los productos químicos que actúan como aceleradores se incorporan para acortar el tiempo de vulcanización y para proteger el caucho acabado del envejecimiento por la acción de la luz y del aire.-Los ablandadores o plastificantes son aceites minerales o plastificantes, son aceites minerales o vegetales, ceras y alquitranes. De las máquinas de masticación el caucho pasa a través de calandrias, que consisten en tres rodillos huecos colocados uno encima del otro. Quedando obligado el caucho a laminarse en hojas finas, y entre los rodillos se introducen también tejidos de algodón, con el objeto de que el producto sea una lámina fina adherida al tejido.-El tejido cauchado se corta en tiras. De esta manera las cuerdas estarán formando un ángulo y tendrán mayor resistencia. Se da forma a las tiras sobre un núcleo de hierro para obtener el armazón del neumático. Alrededor del armazón se da forma a la superficie de rodadura, que es una tira de caucho masticado y compuesto finalmente se aplica al borde. El borde es una tira de caucho muy duro que lleva hilos de alambre y forma el borde del neumático que ha de estar en contacto con la pestaña de la rueda. El neumático montado se coloca en un molde en el que se ha tallado el patrón de la rodadura. El calor se ha suministrado por vapor y la presión hace que el azufre vulcanice el caucho.-EI neumático se inspecciona y se envuelve.-

Usos frecuentes (automóvil – maquinaria)Podemos encontrar el caucho aplicado en automóviles en diferentes piezas, la mayoría de las veces se aplica el caucho vulcanizado (tratado químicamente), ya que las piezas de caucho natural tienen una vida útil más corta.Correas de transmisión:Mangueras (para hacer circular aire, calefacción, agua del vehículo):

    - En automóviles, el uso más frecuente es el de neumáticos, producido gracias al descubrimiento del vulcanizado del caucho y su posterior desarrollo en neumáticos por Charles Goodyear fue un hecho sobresaliente que afectó nuestra calidad de vida en los pasados 150 años, incluyendo el desarrollo de automóviles que sin llantas vulcanizadas, no podrían funcionar. Algunos de los miles de modelos, tamaños y formas:

CAUCHOCaucho o Hule, sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de color blanco llamado latèx, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.El caucho SBR es un copolímero (polímero formado por la polimerización de una mezcla de dos o más monómeros) del Estireno y es el caucho sintético mas utilizado a nivel mundial.Caucho SBRExisten diferentes tipos de cauchos, y estos se pueden clasificar en dos grandes grupos: el caucho natural y el caucho sintético. La principal diferencia entre ambos radica en el origen de las materias Caucho Natural : Este se obtiene a partir de un fluido lácteo llamado látex . Caucho sintético : Este se obtiene a partir del procesamiento de hidrocarburos.Hoy en día, el caucho posee múltiples utilidades en diferentes tipos de industrias (automotriz, calzado, adhesivos, etc.El Caucho Estireno Butadieno más conocido como caucho SBR es un copolímero (polímero formado por la polimerización de una mezcla de dos o más monómeros) del Estireno y el 1,3-Butadieno. Este es el caucho sintético mas utilizado a nivel  

  

Velocidad tangencial:

La velocidad tangencial es la velocidad del móvil (distancia que recorre en el tiempo). Por lo tanto para distintos radios y a la misma velocidad angular, el móvil se desplaza a distintas velocidades tangenciales. A mayor radio y a la misma cantidad de vueltas por segundo, el móvil recorre una trayectoria mayor, porque el perímetro de esa circunferencia es mayor , por lo tanto la velocidad tangencial también es mayor. La velocidad tangencial se mide en unidades de espacio sobre unidades de tiempo, por ejemplo [m/s], [km/h], etc. Se calcula como la distancia recorrida en un período de tiempo.

Encontraremos también una fuerza de rozamiento debido a que estas son las que nos darán la tracción del carro por que estas son las que irán adheridas al suelo, y recordemos que la fórmula para hallar la fuerza de rozamiento, es:

  Fr = * N Los coeficientes de rozamiento entre el caucho y

el cemento seco es 1 y 0,8 respectivamente Los coeficientes de rozamiento entre el caucho y

el cemento húmedo es 0,3 y 0,25 respectivamente

 

Fuerzas concurrentes

las ruedas por la acción del peso, tienden a aplastarse, y por las acciones laterales sobre el buje o eje, tienden a doblarse. Para contrarrestar estas dos fuerzas sobre el eje deben actuar dos fuerzas perpendiculares: una vertical y hacia arriba, que evite el aplastamiento, y otra horizontal, que mantenga el buje en el plano de la rueda y evite que esta se doble. La primera fuerza es mayor que la segunda.

 

Si construimos la resultante por el método indicado encontraremos una dirección que es precisamente la del radio, y su valor es la fuerza que debe hacer el radio para conseguir que la rueda resista a la deformación; los radios impiden que la rueda se aplaste o se deforme. Si se supone que la llanta es rígida, los radios que trabajan son los situados en la posición superior y su resistencia a la tracción soporta la tensión que produce el peso.

La idea de la soldadura por arco eléctrico fue propuesta a principios del siglo XIX por el científico inglés Humphrey Davy pero ya en 1885 dos investigadores rusos consiguieron soldar con electrodos de carbono.Cuatro años más tarde fue patentado un proceso de soldadura con varilla metálica. El sueco Oscar Kjellberg descubrió, en 1904, el electrodo recubierto. Su uso masivo comenzó alrededor de los años 1950.

ElementosPlasma: Está compuesto por electrones que transportan la corriente y que van del polo negativo al positivo, de iones metálicos que van del polo positivo al negativo, de átomos gaseosos que se van ionizando y estabilizándose conforme pierden o ganan electrones, y de productos de la fusión tales como vapores que ayudarán a la formación de una atmósfera protectora. Llama: Es la zona que envuelve al plasma y presenta menor temperatura que éste, formada por átomos que se disocian y recombinan desprendiendo calor.

Electrodo: Son varillas metálicas preparadas para servir como polo del circuito. En algunos casos, sirven también como material fundente. La varilla metálica a menudo va recubierta por una combinación de materiales que varían de un electrodo a otro. El recubrimiento en los electrodos tiene diversa funciones, éstas pueden resumirse en las siguientes:*Función eléctrica del recubrimiento.*Función física de la escoria.*Función metalúrgica del recubrimiento.

APLICACIONES CARRO BUGY

Primero que todo este diseño fue creado para la gente que es minusvalida o incapacitada, para asi poder transportarce, y poder realizar sus tareas diarias.

Un metodo de transporte, innovador , serviria para recreacion de los niños y personas adultas que quisieran experimentar cosas nuevas.