Laboratorio N 3
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SNTESIS GRFICA DE
ESLABONAMIENTOS: 6 BARRAS
INGENIERA DEL VEHCULO I
V Ciclo
Laboratorio No 3
INFORME
Integrantes del grupo:
Franz Cabezas Echevarra
Juan Carlos Huaira Reyna
David Flores Ramos
Jhan Salas Espritu
Profesor:
Juan Carlos Latorre Boza
Seccin:
C12-05-B
Fecha de realizacin : 11 de abril
Fecha de presentacin : 24 de abril
2013-I
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INGEIERA DEL VEHCULO: SNTESIS GRFICA DE ESLABONAMIENTOS: 6 BARRAS
Pgina 2
1. Introduccin3
2. Objetivos.5
3. Fundamentos tericos..5
4. Materiales y equipos de trabajo...7
5. Descripcin del procedimiento experimental.9
6. Observaciones..20
7. Conclusiones.21
8. Recomendaciones22
9. Bibliogrfica...23
Tabla de contenido
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INGEIERA DEL VEHCULO: SNTESIS GRFICA DE ESLABONAMIENTOS: 6 BARRAS
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1. INTRODUCCIN
El mecanismo es la parte esencial de una mquina, el cual consta de una serie de
eslabones conectados entre s que proporcionan un movimiento especfico y las
fuerzas que hacen el trabajo para el cual se ha proyectado la mquina.
La mquina es accionada por un motor el cual suministra potencia y velocidad
para que el mecanismo las transforme de un movimiento bsico a un
movimiento til.
Al disear las piezas de una mquina tomando en cuenta su resistencia, es
necesario determinar las fuerzas y los momentos de fuerza que actan en sus
elementos individuales.
Cada componente de una mquina, deber analizarse cuidadosamente con
respecto a su papel en la transmisin de fuerzas; por ejemplo un mecanismo de
cuatro barras est compuesto en realidad de ocho eslabones si se incluyen los
pernos o rodamientos que conecta a cada eslabn.
Los rodamientos, pernos, tornillos y dems sujetadores con frecuencia son
elementos crticos en las mquinas debido a la concentracin de esfuerzos que se
presentan.
Para garantizar el buen funcionamiento de un mecanismo es necesario realizar
un anlisis cinemtico y dinmico para cuando menos una revolucin completa,
en el cual se determinarn tanto las velocidades crticas como las fuerzas
mximas que actan en cada eslabn que forma el mecanismo, debidas a las
fuerzas externas presentes en el mecanismo.
Es por ello que en este trabajo, demostraremos el anlisis de un mecanismo y
sudesarrollo para demostrar que funciona correctamente como se ve en la
actualidad.
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Excavadora Hidrulica 349 DL
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2. OBJETIVO GEENERAL
Que el alumno explore algunas tcnicas de sntesis simples que permitan crear
Soluciones de diseo de eslabonamientos potenciales para algunas aplicaciones
cinemticas simples.
3. FUNDAMENTOS TEORICOS
CADENAS DE SEIS ESLABONES
Si un eslabonamiento de cuatro barras no proporciona el tipo de desempeo requerido para
una aplicacin particular, usualmente se considera como siguiente posibilidad uno de los dos tipos
de eslabones de seis barras de un solo grado de libertad (con siete juntas de articulacin); la cadena
de Watt o la cadena de Stephenson.
Estas clasificaciones dependen de la colocacin de los eslabones ternarios (miembros con
tres juntas de articulacin).
A continuacin se exponen las diferencias entre ambos tipos de mecanismos y unas figuras
ilustrativas, hay que resear que en estas figuras algunos de los eslabones de forma triangular son
realmente ternarios, mientras que otros se muestran como triangulares para indicar posibles puntos
trazadores de trayectorias sobre eslabones flotantes.
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En la cadena de Watt, los eslabones ternarios son adyacentes.
Eslabonamiento Watt II de seis barras
En la cadena de Stephenson, los eslabones ternarios estn separados
por eslabones binarios (eslabones con slo dos juntas de revolucin).
Eslabonamiento Stephenson I de seis barras
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4. MATERIALES Y EQUIPOS DE TRABAJO
Equipo
Laptop y software (Inventor) , manual CAT
Regla y transportador
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5. DESCRIPCIN DEL PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
SNTESIS DE CUALITATIVA
Posicin inicial del mecanismo del cucharon (4 barras)
IMG: Medicin de ngulos de los eslabones cuando el vstago esta retrado
Posicin final del mecanismo del cucharon (4 barras)
ngulos con respecto al brazo o bancada:
IMG: Medicin de ngulos de los eslabones cuando el vstago est extendido
4=155
2= 220
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Obteniendo las medidas de las cuatro barras necesarias para despus analizarlo con
la ley de grashof:
1. Barra del cucharon
2. Barra del brazo
1 metro
1 metro
1 metro
1 metro
0,62 metros
1 metro
1 metro
0,68 metros
metro
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3. Barra de la cuchara con el vstago del cilindro
4. Barra del brazo con el vstago del cilindro
1 metro
1 metro 1 metro
1 metro
1 metro
1 metro
0,92 metros
0,78 metros
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LEY DE GRASHOF
La Ley de Grashof es una frmula utilizada para analizar el tipo de movimiento que
har el mecanismo de cuatro barras: para que exista un movimiento continuo entre las
barras, la suma de la barra ms corta y la barra ms larga no puede ser mayor que la
suma de las barras restantes.
S: Barra de menor longitud
L: Barra de mayor longitud
q, p: Dems barras
Aplicacin:
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POSICIONES DE AGARROMIENTO
Agarrotamiento o tambin llamado configuracin estacionaria , para
evaluar esto necesario verificar que el eslabonamiento debe de alcanzar
todas las posiciones de diseo como se muestra en la figura.
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SNTESIS DE DIMENSIONAL
Para este laboratorio realizamos el anlisis dimensional de una excavadora tomando en
cuenta la cantidad de eslabones segn el modelo de la excavadora.
Si hablamos de una sntesis dimensional real de una excavadora, involucra un mayor
nmero de eslabones como es el que presentamos a continuacin:
Segn la cuenta realizada, para este laboratorio debemos considerar a esta herramienta
como conformada por 12 eslabones, as mismo podemos decir que tambin se encuentra
acoplados por un total de 15 juntas.
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En esta imagen se muestra el conteo de eslabones, encerrados por un crculo verde.
Eslabn 1: Puntos fijos
Biela (Bancada)
Eslabn 2 y 3: Cilindro Hidrulico
Eslabn 4: Pluma
Eslabn 5 y 6: Cilindro Hidrulico
Eslabn 7: Brazo (Bancada)
Eslabn 8 y 9: Cilindro Hidrulico
Eslabn 10: Balancn
Eslabn 11: Balancn
Eslabn 12: Cucharon
Adems, se muestra el conteo de juntas que son cuadrados pero de color anaranjado.
J1: Biela (1) Pluma (4)
J2: Biela (1) Cilindro hidrulico (2)
J3: Vstago del Cilindro hidrulico (3) Cilindro Hidrulico (2)
J4: Vstago del Cilindro hidrulico (3) Pluma (4)
J5: Balancn (4) Cilindro hidrulico (5)
J6: Vstago del Cilindro hidrulico (6) Cilindro Hidrulico (5)
J7: Vstago del Cilindro hidrulico (6) - Brazo (Bancada) (7)
J8: Balancn (4) - Brazo (Bancada) (7)
J9: Balancn (7) Cilindro Hidrulico(8)
J10: Vstago del Cilindro hidrulico (9) Cilindro Hidrulico (8)
J11: Balancn (7) Balancn (10)
J12 y J13: Balancn (10) Balancn (11) - Vstago del Cilindro hidrulico (9)
J14: Balancn (11) Cucharon (12)
J15: Cucharon (12) Balancn (7)
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Entonces para averiguar los grados de libertad del presente mecanismo, ejecutamos frmula
ya que tenemos el nmero de eslabones y el nmero de juntas correspondientes.
Donde:
M: Grados de libertad.
N: Nmero de eslabones.
J: Nmero de pares cinemticos (juntas completas).
Reemplazando:
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En esta imagen se muestra el conteo de eslabones, encerrados por un crculo verde y el
conteo de juntas que son cuadrados pero de color anaranjado.
J1: Brazo (1) Cilindro Hidrulico (2) J2: Vstago del Cilindro hidrulico (3) Cilindro Hidrulico (2) J3 y J4: Balancn (4) Balancn (5) - Vstago del Cilindro hidrulico (3) J5: Balancn (5) Cucharon (6) J6: Balancn (4) Balancn (1) J7: Brazo (1) Cucharon (6)
Entonces usamos la frmula para determinar los grados de libertad del mecanismo: Reemplazando:
1
1
4
1
5
1
6
1
C G
H
F
1
2 1
3
1
A
B
E
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CURVAS DEL ACOPLADOR
IMG: Medicin del ngulo de desplazamiento para el eslabn 1
IMG: Medicin del ngulo de desplazamiento para el eslabn 2
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IMG: Medicin del ngulo de desplazamiento para el eslabn 3
SISTEMA DE MODELAMIENTO DE LA EXCAVADORA HIDRULICA 349 DL
Para realizar el modelamiento de este mecanismo se obtuvo que aproximar
medidas para dibujar los diferentes componentes ( barras ), para lograr un mayor
entendimiento del sistema , con lo cual se realiz en el software Inventor.
Componente 1 Componente 2
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Componente 3 Componente 4
Componente 5 Componente 6
Sistema de modelamiento
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6. OBSERVACIONES
Para el desarrollo de las dimensiones de las barras se hizo aproximaciones realizados con ayuda de la gama de trabajo.
En la realizacin del sistema de modelamiento del steek, pluma, cilindros y accesorios se tom como referencia medidas aproximadas para el logro
del conjunto de simulacin.
Para el desplazamiento del ngulo de los eslabones se tom medidas aproximadas, llegando a introducir las imgenes en el paint para
determinar los ngulos.
Cuando el vstago del cilindro est totalmente retrado el cucharon se encuentra en su punto mximo y cuando est el vstago totalmente salido
el cucharn se encuentra en otra posicin, con lo cual se forma el ngulo
con una lnea recta.
En la curva del acoplador, el desplazamiento angular del eslabn dos es el mismo que el desplazamiento angular del cucharn medido
anteriormente.
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7. CONCLUSIONES
Para realizar el anlisis del mecanismo de 6 barras primero se tuvo que buscar
informacin sobre el mecanismo a analizar, la cual fue una excavadora 349 DL
de la familia de CAT.
Se ha determinado dos criterios de anlisis de posicin para los mecanismos de
cuatro barras.
Para desarrollar el anlisis, se tuvo que designar una pieza de bancada. La pieza
a escoger como bancada fue arbitraria, ya que no se tena uno fijo a tierra, la cual
fue escogida y se muestra como el primer eslabn.
El brazo de la Excavadora analizada est conformada por un total de 12
eslabones, as mismo posee un total de 15 juntas o nodos, pero para esta ocasin
solo se analiz una parte del brazo de la excavadora la cual tiene 6 eslabones y 7
juntas.
Para analizar el grado de libertad del brazo de la excavadora se tuvo en cuenta la
frmula para hallar dicho resultado, la cual nos dio como resultado un grado de
libertad y por lo tanto se comprob entonces que es un mecanismo.
Segn el anlisis de mecanismo de retorno rpido, se pudo verificar que la
excavadora demora ms tiempo al excavar que al momento de descargar el
cucharon, lo cual indica que el retorno del pistn hidrulico sea ms rpido que
la salida de este.
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8. RECOMENDACIONES
Se debe realizar con maquinarias instaladas en el taller de mantenimiento, contando con todas la herramientas necesarias para realizar las mediciones.
Para realizar el sntesis dimensional se debe analizar cuidadosamente y revisar la cantidad de eslabones y juntas, con el fin de obtener un buen
resultado.
Conseguir el manual adecuado para poder determinar fcilmente las medidas y ngulos de los eslabones a analizar.
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9. BIBLIOGRAFA
http://issuu.com/ingenieriamecanica/docs/presentacionsintesis
http://www.aero.ing.unlp.edu.ar/catedras/archivos/Apunte%20cuadrilatero.pdf
http://www.imem.unavarra.es/isidro/articles/Najera-Canarias.pdf