Ejercicio 5.2.3Compresor de aire

La figura muestra el plano de ensamblaje de un compresor de aireTareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

El funcionamiento del conjunto es como sigue:

La rueda de la polea situada a la derecha (marca 8) gira arrastrada por un motor no representado

Al girar, arrastra al cigüeñal (5), al que está unida solidariamente mediante un acoplamiento cónico y una tuerca (9)

El giro del cigüeñal produce un movimiento de vaivén de la biela (13), que arrastra al pistón (12)

El pistón (12) produce la succión del aire exterior que entra por la boquilla (no representada) enroscada en uno de los dos orificios de la culata (17), y su salida (ya comprimido) por la boquilla de salida (no representada) enroscada en el otro orificio de la culata

El pistón (12) está unido a la biela (13) mediante un pasador (16) que gira alrededor de un casquillo (14)

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

El cigüeñal (4) está sujeto al cuerpo del cárter mediante un rodamiento (3), que se apoya en un separador (2) y se fija mediante un anillo de retención (6) y un tapón (7)

Un segundo rodamiento (5) impide el rozamiento entre el plato del cigüeñal y la pared del cárter (1)

El cuerpo del cárter tiene una boca de acceso que se cierra con una tapa redonda (19)

Un tercer rodamiento (15) asegura el giro sin rozamiento entre la biela y el cigüeñal

El bloque del pistón (11) tiene aletas para refrigerar el calentamiento provocado por la compresión del aire, y se cierra mediante una culata (17) que aloja las boquillas de entrada y salida (no representadas), y está sujeta mediante cuatro varillas roscadas (10) y sus correspondientes tuercas (18)

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Las piezas no comerciales del ensamblaje quedan definidas por los siguientes dibujos de diseño:

Cárter

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Bloque pistón Culata

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Rueda de polea

Cigüeñal

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Pistón Biela

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Tapa de montaje

Separador

Casquillo

TareaEstrategia

Ejecución

Conclusiones

Tapón

Varilla

Pasador

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Las piezas estándar del ensamblaje son las siguientes:

Rodamientos de doble bola de las normas Coreanas (KS self aligning ball bearing series 23):

Rodamiento axial de bolas ISO 104 - 705578 - B,34,DE,NC,34_68 (Marca 5)

KS B 2025 S23 - 2307-D-C (Marca 15)KS B 2025 S23 - 2310-D-C (Marca 3)

Anillo de retención DIN 471, para un eje de 48 mm de diámetro, y con un espesor de 2.5 mm (Marca 6)

Tareas:

Obtenga el ensamblaje

Obtenga los modelos sólidos de las piezas

Obtenga una simulación del movimiento del ensamblaje

Tarea

EstrategiaEjecución

Conclusiones

La estrategia consta de cuatro pasos:

Modele todas las piezas del compresor

Obtenga el ensamblaje del compresor

Revise las relaciones de emparejamiento para asegurar el correcto movimiento del compresor

Realice una animación que simule el movimiento del compresor

Suprima los emparejamientos cosméticos

Reemplace emparejamientos geométricos que rigidicen el conjunto por otros que permitan simular la dinámica del mecanismo

Los que sirven para mostrar vistas del conjunto en orientaciones favorables, pero no repican la funcionalidad del mecanismo

Utilice la herramienta “Mover componente” para comprobar que los movimientos son correctos

Agrupe las piezas del cigüeñal en un subconjunto, y las del pistón en otro

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Obtenga el modelo del cárter:

Extruya el bloque desde un perfil cuadrado

Aplique un vaciado con diferentes espesores

Obtenga el agujero para el cigüeñal mediante un corte extruido

Extruya el alojamiento del rodamiento

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Añada el abocardado del agujero para el pistón mediante un corte extruido

Obtenga el agujero para el pistón mediante un corte extruido

Añada los cuatro taladros para las varillas, en posiciones previamente marcadas mediante un croquis de situación

Haga un corte extruido para el agujero de la tapa de montaje

Añada la rosca cosmética

¡No se puede hacer un taladro roscado, porque el diámetro es demasiado grande!

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Obtenga una oreja de anclaje mediante una extrusión

Añada un taladro a la oreja

Obtenga el resto de orejas mediante patrones

Añada los redondeos

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele el cigüeñal:

Obtenga el eje principal por revolución

Añada la muñequilla por revolución

Añada el taladro roscados en el extremo del eje

Añada la rosca cosmética en el extremo del eje

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele el bloque pistón:

Obtenga el cuerpo del bloque pistón por revolución

Añada las aletas por revolución de un perfil obtenido mediante patrón

Añada los cuatro taladros para las varillas, en posiciones previamente marcadas mediante un croquis de situación

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele la culata:

Obtenga el cuerpo de la culata por revolución

Añada un chaflán en el borde superior

Añada los taladros roscados para las boquillas

Añada los cuatro taladros para las varillas, en posiciones previamente marcadas mediante un croquis de situación

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele el pistón:

Obtenga el cuerpo del pistón por revolución

Aplique un corte extruido para la ranura para biela

Obtenga el agujero para el pasador mediante un corte extruido

Obtenga las ranuras para los segmentos mediante un corte en revolución

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele la biela:

Obtenga los dos casquillos por extrusión

Obtenga el brazo por extrusión

Añada los redondeos de los cantos del brazo

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele la rueda de polea:

Obtenga la rueda por revolución

Añada una aleta como nervio

Añada el resto de aletas mediante patrón

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Modele la tapa de montaje:

Obtenga la tapa por revolución

Añada la rosca cosmética

Obtenga la ranura por corte en extrusión

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Modele el tapón:Extruya la cabeza desde un croquis hexagonal

Extruya la caña desde la base de la cabeza

Añada el agujero de la caña

Añada el redondeo mediante un corte de revolución

Añada la rosca cosmética

Añada el agujero de la cabeza

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Obtenga la varilla por extrusión

Añada la rosca cosmética

Modele la varilla:

Añada los chaflanes

Modele el pasador:

Obtenga el pasador por revolución

Añada los chaflanes

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Modele el separador por revolución

Modele el casquillo de la biela por extrusión

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Obtenga el ensamblaje del cigüeñal:

Inserte el cigüeñal como pieza base

Añada el rodamiento

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Obtenga el ensamblaje de la biela:

Inserte la biela como pieza base

Añada el rodamiento

Añada el casquillo

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Obtenga el ensamblaje del pistón:

Inserte el pistón como pieza base

Añada el pasador

Añada el ensamblaje de la biela

Simule la colocación del pasador, haciendo concéntricos los agujeros

Simule el centrado de la biela, haciendo coplanarios los planos de referencia

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Obtenga el ensamblaje principal:

Inserte el cárter como pieza base

Añada el rodamiento del cigüeñal

Añada el separador

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Añada el cigüeñal con el segundo rodamiento premontado

Añada la arandela elástica

Añada una restricción “cosmética” para colocar la muñequilla en su posición inferior

Cosmética

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Inserte el tapón

Agrupe las piezas ensambladas en una carpeta

Cosmética

El subconjunto del cigüeñal no se puede ensamblar por separado, porque tiene intercalada la carcasa…

…pero agruparlo en una carpeta permite mostrar la unidad funcional que representa

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Inserte el ensamblaje del pistón

Inserte una varilla

Coloque el rodamiento del pistón en la muñequilla del cigüeñal (para que la arrastre al girar)

Deje el pistón libre, a la espera de encajarlo en el bloque del pistón

Obtenga las otras varillas por patrón de revolución

Enrosque la varilla en el agujero

Controle la profundidad mediante Distancia

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Inserte el bloque del pistón

Encaje un agujero periférico del bloque en una varilla

Encaje pistón en el agujero del bloque (para que el pistón pueda deslizar)

Encaje el borde inferior del bloque en el escalón del cárter

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Inserte la culata

Inserte una tuerca

Obtenga las otras tuercas por patrón de revolución

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Inserte la rueda de la polea

Inserte la tuerca de la polea

Cosmético(mostrar aletas)

Inserte la tapa de montaje

Cosmético (ranura)

Cosmético (mostrar tres caras de la tuerca)

Simular apriete de la tuerca

TareaEstrategiaEjecución

Conclusiones

Compruebe el movimiento del mecanismo

Suprima todas las condiciones de emparejamiento cosméticas

En realidad, no es necesario suprimir los alineamientos cosméticos que NO afectan al mecanismo

Por el contrario, es necesario añadir emparejamientos que garanticen el movimiento solidario de las piezas que se tienen que mover juntas

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Utilice Mover componente para comprobar manualmente si el mecanismo se mueve de forma apropiada

Compruebe que el cigüeñal gira al girar la polea

Compruebe que el giro del cigüeñal provoca el vaivén del pistón

Compruebe que las piezas que deben estar fijas no se mueven

Por ejemplo, si no ha emparejado la polea al cigüeñal, el giro de la primera no arrastra al segundo

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Defina una animación del mecanismo

Inicie la animación

Defina un rango de tiempo inicial, arrastrando la barra de tiempo

Añada un motor rotatorio aplicado a la polea

Repitiendo la animación en bucle, se simula el movimiento continuo del compresor

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Ajuste la secuencia de movimientos

Ajustando la velocidad del motor (10 RPM) y la duración de la animación (6 segundos), se puede obtener una animación que corresponda exactamente a una vuelta

Calcule la animación

Reproduzca el movimiento

Cambie la transparencia de la carcasa y el bloque del pistón

Tarea

Estrategia

Ejecución

Conclusiones

Se deben revisar las relaciones de emparejamiento, prestando especial atención a que el mecanismo no quede sobre-restringido

Para simular el movimiento de un mecanismo, primero se debe ensamblar como un ensamblaje ordinario

Reemplazando relaciones de emparejamiento geométricas por relaciones cinemáticas o dinámicas se deja preparado el mecanismo para la simulación

El gestor de simulación permite incluir simulaciones de motores que “arrastran” al mecanismo, provocando su movimiento

La simulación del movimiento es compatible con los sub-ensamblajes, siempre que éstos correspondan con uniones de piezas que se mueven solidariamente