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“DISEÑO Y SÍNTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILATERO ARTICULADO” DOCUMENTO Nº 1 MEMORIA Héctor Iglesias Lorén DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 2 1.- INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINA. ........................................... 5 1.1.-Descripción de un remolque basculante y sus partes. ............................ 5 1.1.1.- Definición. ....................................................................................... 5 1.1.2.- Chasis. ............................................................................................ 6 1.1.3.- Caja. ............................................................................................... 7 1.1.4.- Lateral de apertura. ......................................................................... 8 1.1.5.- Cilindro basculante. ........................................................................ 9 1.1.6.- Lanza. ........................................................................................... 10 1.1.7.- Grupo de ejes. .............................................................................. 10 1.1.8.- Pie de apoyo. ................................................................................ 12 1.1.9.- Accesorios. ................................................................................... 12 2.- OBJETIVOS DEL PROYECTO. ............................................... 13 2.1.- Características. .................................................................................... 13 2.2.- Mejoras. ............................................................................................... 14 2.3.- Diferenciación. ..................................................................................... 15 3.- COMPARACIÓN CON LOS OTROS PRODUCTOS DEL MERCADO. ................................................................................... 15 4.- SÍNTESIS CINEMÁTICA DEL MECANISMO ........................... 18 4.1.- Método empleado. ............................................................................... 18 4.2. Soluciones posibles y adoptadas. ......................................................... 28 4.3.- Síntesis gráfica utilizando los módulos Sketcher y DMU Kinematics del programa CATIA. ......................................................................................... 36 5.- CALCULOS ESTÁTICOS ........................................................ 42 5.1.- Cálculo Reacciones ............................................................................. 48 5.2.- Calculo esfuerzos axiles eslabones 4 y 5 ............................................ 49 5.3.- Solido libre eslabón 2 ........................................................................... 50 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 3 5.4.- Tablas de parámetros .......................................................................... 51 5.5.- Tabla de fuerzas globales .................................................................... 53 5.6.- Cálculo de fuerzas locales en el eslabón 2. ........................................ 54 5.6.1.- Fuerzas locales del cilindro. .......................................................... 54 5.6.2.- Fuerzas locales del axil en el punto D .......................................... 55 5.6.3.- Fuerzas locales de la reacción en el punto A ............................... 56 5.6.4.- Tabla de fuerzas locales en el eslabón 2 ...................................... 57 5.7.- Calculo de fuerzas locales en el eslabón 1 .......................................... 58 5.7.1.-Fuerza locales del cilindro. ........................................................... 58 5.7.2.- Fuerzas locales de la carga distribuida. ........................................ 59 5.7.3.- Tabla de fuerzas locales en el eslabón 1 ...................................... 59 5.8.- Cálculo del momento flector en el eslabón 1 ....................................... 60 5.9.- Cálculo del momento flector en el eslabon2. ....................................... 61 5.10.- Resultados del momento flector en el eslabón 1 ............................... 62 5.11.- Resultados del momento flector en el eslabón 2 ............................... 63 6.- COMPROBACIONES ESTRUCTURALES. ............................. 64 6.1.- Cálculos a compresión de los eslabones 4 y 5 .................................... 64 6.1.1.- Eslabón 4. ..................................................................................... 65 6.1.2.- Eslabón 5. ..................................................................................... 65 6.2.- Cálculos a pandeo de los eslabones 4 y 5. .......................................... 66 6.2.1.- Eslabón 4. ..................................................................................... 66 6.2.2.- Eslabón 5. ..................................................................................... 67 6.3.- Análisis por elementos finitos de los eslabones 1 y 2. ......................... 68 6.3.1.- Eslabón 1. ..................................................................................... 68 6.3.2.- Eslabón 2. ..................................................................................... 73 6.3.3.- Resultados del análisis por elementos finitos. .............................. 78 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 4 7.- CONCLUSIONES. ................................................................... 78 7.1.- Síntesis. ............................................................................................... 78 7.2.- Predimensionamiento y comprobación por Elementos Finitos. ............ 78 7.3.- Posibles mejoras. ................................................................................. 79 8.- ANEJOS. ................................................................................. 80 8.1.- Bibliografía. .......................................................................................... 80 8.1.1.- Libros. ........................................................................................... 80 8.1.2.- Páginas de internet. ...................................................................... 80 8.1.2.1- Fabricantes de remolques. ........................................................ 80 8.1.2.2.- Fabricantes de cilindros. ........................................................... 80 8.1.2.3.- Fabricantes de Boggies. ........................................................... 80 8.1.2.4.-Fabricantes de perfiles. ............................................................. 80 8.2.-Visita a fábrica. ................................................................................. 80 8.3.- Catálogos utilizados. ............................................................................ 81 8.4.- Planos. ................................................................................................. 86 01.00.- Vistas generales. ......................................................................... 86 01.01.- Eslabón 1. Caja. ........................................................................... 86 01.02.- Eslabón 2. Lanza. ........................................................................ 86 01.03.- Eslabón 4. Barra Larguera ........................................................... 86 01.04.- Eslabón 5. Barra trasera. ............................................................. 86 8.5.- Fecha y Firma. ..................................................................................... 86 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 5 1.- INTRODUCCIÓN A LA MÁQUINA. 1.1.-Descripción de un remolque basculante y sus partes. 1.1.1.- Definición. Un remolque es un tipo de maquinaria agrícola de arrastre, la cual se usa para transportar carga en su interior desde la zona agrícola a su futuro sitio de destino. La carga que principalmente se transporta es cereal, también podría transportar cualquier otro tipo de carga en función de sus necesidades. Se puede encontrar varios tipos según la capacidad de carga requerida y de una serie de accesorios que el cliente pedirá dependiendo de sus necesidades. Hay varios tipos según la disposición de sus ejes, hay remolques de dos ejes separados cada uno de ellos en las partes extremas del remolque lo que permite su estabilidad cuando este se encuentra desenganchado del tractor, su inconveniente es su difícil maniobrabilidad. Dibujo 1 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 6 Por el contrario, la otra disposición de los ejes se encuentra en la parte trasera del remolque formando un grupo que este a su vez puede ser de diferentes tipos. Este tipo de disposición hace que la maniobrabilidad sea más fácil, a la hora de hacer desplazamiento marcha atrás. Su inconveniente es que cuando el remolque esta desenganchado del tractor necesita un pie de apoyo, que es un cilindro colocado en la lanza accionado por una bomba independiente del tractor. Dibujo 2 1.1.2.- Chasis. El chasis del remolque está compuesto por dos plataformas, las cuales son unas estructuras formadas principalmente por perfiles y chapas de acero. Estos perfiles y chapas variaran sus espesores dependiendo de la capacidad de carga que sea el remolque, variando también las alturas de los perfiles para lograr mayores inercias. Es el encargado de soportar gran parte de esfuerzos producidos por la carga, tanto en el momento de descarga como cuando esta es transportada. La plataforma inferior es fija, esta enganchada al remolque mediante la lanza y sustentada respecto del suelo por medio de un grupo tándem, boggie o cualquier otra combinación. La plataforma superior es la encargada de reforzar DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 7 la caja y es móvil respecto a la inferior, ya que es la que se eleva a la hora de la descarga. Ambas plataformas están unidas mediante el cilindro telescópico y la plataforma superior tiene su eje de giro localizado en el final de la plataforma inferior. 1.1.3.- Caja. La caja es el depósito del remolque en el que se almacena el cereal para su transporte, esta parte es la que diferencia el tamaño de los remolques ya que nos indica la capacidad de carga que posee. Está hecha de chapa de acero de unos espesores de entre cinco a ocho milímetros dependiendo del tipo de carga a utilizar. Utilizando los espesores mayores para cargas duras y de gran tamaño por los fuertes impactos que estos repercuten en la chapa, como puede ser el transporte de rocas, estos están destinados para obras. En función de ella se centrara el dimensionamiento de las demás partes del remolque, empezando por su cilindro telescópico de elevación, siguiendo por los espesores necesarios tanto para las chapas de la caja como para los perfiles utilizados en la estructura, la elección del grupo de ejes a utilizar, y demás componentes del remolque. Existen en el mercado diferentes formas geométricas para las cajas, pueden variar desde cubos rectangulares hasta medios cilindros, llamados bañeras. Pasando entre ambos extremos por distintas variantes, según cada fabricante, esto va a diferenciar el ángulo de deslizamiento que la carga tiene sobre las paredes de ella para favorecer tanto la descarga como su posterior limpieza. Las caja además de estar reforzadas por la parte inferior, también están reforzadas por los laterales con unas chapas dobladas y soldadas a esta, Dibujo 3 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 8 para evitar que cuando este cargada puedan producirse roturas debido a la presión que la carga ejerce sobre las paredes y estas tiendan a abrirse. Este tipo de refuerzo algunos fabricantes lo llaman costillas y el número de ellas dependerá de la capacidad de carga y del tipo de carga que se transporte. Dibujo 4 1.1.4.- Lateral de apertura. El lateral de apertura está situado en la parte trasera de la caja, el mecanismo de accionamiento para su apertura se realiza de forma hidráulica mediante dos cilindros de doble efecto situados uno a cada lado del remolque, como se puede ver en la fotografía superior, con la acción de mando desde el tractor sin necesidad de que el trabajador tenga que bajar de este para accionarlo. De este modo se mejora la comodidad, el tiempo y algún posible accidente por el desprendimiento de la carga estando el trabajador muy próximo a ella. Hay un dispositivo de seguridad de apertura en la parte inferior de la puerta para evitar que esta se pueda abrir durante el transporte, perdiendo parte de la carga y posibles problemas para otros usuarios de la vía, este dispositivo esta accionado mediante un cilindro de doble efecto. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 9 Dibujo 5 1.1.5.- Cilindro basculante. El cilindro basculante es de tipo telescópico, es un elemento comercial que se elige en función de la fuerza de elevación que se necesita para elevar la caja y dependiendo también del ángulo de basculación respecto del suelo que se desee, para conseguir una buena descarga el ángulo debe estar comprendido entre 41 y 45 grados. Dependiendo de estos dos parámetros los fabricantes calculan el diámetro y la carrera necesaria para lograr ambos requisitos. Teniendo en cuenta el número de tramos para evitar que se produzca el fenómeno de pandeo. Para cargas muy elevadas como pueden ser de 20000 a 40000 kilogramos se utilizan dos cilindros telescópicos en lugar de uno. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 16 Dibujo 11 El peso aproximado de estos remolques con esta capacidad de carga oscila entre los 4000 y los 5000 kilogramo con las distintas marcas del mercado, como pueden ser Rigual, Beguer Gili, Hf, Macias... Este diseño consta de una estructura que forma la plataforma superior, que se encarga del refuerzo de la caja y es que acompaña a esta en la basculación. La plataforma inferior de los remolques del mercado se ha sustituido por varios mecanismos, uno es un cuadrilátero articulado y el otro es un biela manivela. El mecanismo cuadrilátero articulado está compuesto por dos barras, una de ellas actúa de eslabón flotante y el otro como conducido. Estas dos barras tienen su eje pivotamiento sobre un eje que esta acoplado encima del boggie en la parte posterior. El mecanismo biela manivela está constituido por el cilindro telescópico el cuál va a ser el encargado de la elevación de la caja y está apoyado sobre la DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 17 lanza, la cual tendrá su punto de apoyo en la culera del tractor y su punto de giro en la estructura de elevación de la caja. Dibujo 12 La principal causa de la disminución de peso entre ambos diseños está en la plataforma inferior. Ya que al hacerlo mediante mecanismos articulados se produce una disminución de material y por tanto de peso. Otra diferencia con los remolques del mercado recae en el momento de descarga. En los actuales remolques se mantiene fija la distancia entre el enganche del tractor y el eje del boggie, esto es así porque la lanza y la plataforma inferior están fijas y no se produce ningún desplazamiento relativo entre estas partes. Por esta causa cuando un remolque actual bascula el tractor debe desplazarse poco a poco hacia delante para que toda la carga pueda caer al suelo, si el tractor no se desplazara hacia delante la carga se montaría sobre la que ya está depositada en el suelo y no podría deslizarse sobre el suelo de la caja. En este nuevo diseño no ocurre este problema, ya que la distancia entre el enganche del tractor y el eje del boggie varía en función de la carrera del cilindro. Al extender el cilindro se produce la elevación de la caja y una disminución de distancia entre el tractor y el eje del boggie, de esta manera al DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 18 acercarse la caja no hace falta que se mueva el tractor porque ya deja espacio para que la carga pueda deslizarse y se deposite en el suelo. Siempre manteniendo la distancia de seguridad entre el enganche del tractor y la caja, para que no se pudiera producir ninguna inestabilidad que acabara en accidente. 4.- SÍNTESIS CINEMÁTICA DEL MECANISMO 4.1.- Método empleado. La síntesis cinemática de una máquina está dividida en varias partes, por un lado se encuentra la síntesis estructural compuesta a su vez de la síntesis de tipo y de la síntesis de número y por otro lado la síntesis dimensional. La síntesis de tipo es la parte encargada de seleccionar el tipo de mecanismo a utilizar, no es proceso sistemático, ni está estudiado analíticamente, por lo que su elección se basa en correspondencia a unas condiciones dadas y frecuentemente por analogía con otros mecanismos existentes. Varios autores como Artobolevski y Kotelnikov presentan un catálogo de esquemas cinemáticos clasificados por grupos y familias, e este tipo de síntesis también se le conoce con el nombre de síntesis de Reuleaux. En este caso se han utilizado varios mecanismos, un cuadrilátero articulado y biela manivela. La síntesis de número es la encargada de obtener el número de eslabones, de articulaciones y de pares de enlace necesarios para obtener la movilidad deseada, tampoco se trata de un proceso analítico, aunque en algunos casos se pueden plantear ciertos cálculos. A esta síntesis también se le conoce con el nombre se la síntesis de Grübler. Por último esta la síntesis dimensional la cual es la encargada de obtener las dimensiones de los eslabones para que proporcionen el movimiento deseado por el mecanismo. Los dos primeros tipos de síntesis son el estudio principal de este proyecto, el dimensionamiento de todas las partes estructurales de este se realizara para la comprobación de que este tipo de mecanismo es capaz de realizarse. Existen tipos de síntesis por métodos analíticos como puede de ser la síntesis numérica de Freudenstein, la cual se basa en el cálculo de las DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 19 dimensiones de las barras estableciendo la relación de las longitudes de las barras y los ángulos tratándolos como vectores. El problema de utilizar este tipo de síntesis analíticas es la complejidad que se establece en la realización de ecuaciones y la gran facilidad de cometer errores cuando se intenta sacar las soluciones, tampoco se obtiene claridad visible con los resultados. Por estos motivos se realizara la síntesis con un método gráfico. Se ha empleado para la síntesis de este mecanismo un método gráfico, sencillo y de rápida interpretación, permite su modificación en plano variando las dimensiones de sus elementos o las posiciones de estos ayudando a ver con claridad los cambios realizados. Este método va a permitir encontrar las medidas específicas de los eslabones del mecanismo y la posición de estos, para satisfacer las necesidades del diseño teniendo en cuenta los desplazamientos y posiciones que el mecanismo tomara a la hora de estar en funcionamiento. Este método se lleva a cabo en el módulo Sketcher del Programa CATIA, ya que sin el programa de ordenador sería muy costoso la realización de todos los cálculos que se deben de realizar para poder modificar cada dimensión y cada posición del mecanismo, porque al cambiar alguna de estas dimensiones se debería de recalcular todas dimensiones de todos los eslabones y esto llevaría con gran facilidad a errores en el cálculo. Estos cálculos podrían realizarse en grandes tablas de cálculo en Excel para tener todos los cambios que se deseara, pero su inconveniente es la realización de sus fórmulas y la poca claridad que se obtendría al mirar los resultados. La función del módulo Sketcher del programa es la realización de bocetos en dos dimensiones que posteriormente se llevara a otro módulo llamado Part Design en el que se le dará la tercera dimensión. Para poder llevarse más tarde estas piezas ya con dimensiones a otros módulos de ensamblaje y movimiento para analizar posibles interferencias. La característica principal de este método es la realización de la síntesis en que las dimensiones de los elementos que no están restringidas a un valor dimensional, angular o posicional, se adaptan a los cambios efectuados en los DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 20 otros elementos del mecanismo cambiando su longitud o su posición. De esta manera se puede ver gráficamente como van evolucionando esos cambios y si pueden ser efectuados o no. Se va a explicar el método gráficamente para que se vea de una forma más clara, su funcionamiento y su capacidad de realizar estos cambios en función de las restricciones deseadas en el diseño. Para ello en primer lugar se va a dibujar un cuadrilátero irregular que esquematiza un cuadrilátero articulado. Dibujo13 En este módulo según el color de la geometría nos va a indicar los grados de libertad que tiene el dibujo. Este cuadrilátero esta de color blanco porque hay por lo menos un grado de libertad, esto permite arrastrar el boceto en el espacio de dibujo sin tener ningún problema. Manteniendo las restricciones que se pudieran haber creado con anterioridad. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 21 A continuación se va a mostrar el cuadrilátero en dos posiciones, para ello se dibuja sobre el inicial otro cuadrilátero con la misma base pero con las dimensiones y las posiciones de los otros lados distintas. A esta base se le da la restricción de horizontalidad y se va a quedar fija en el origen de coordenadas, para tener restringido este lado del cuadrilátero. Lo fundamental es lograr que las longitudes de los otros eslabones sean iguales en las dos posiciones. Para ello se dibujan circunferencias de construcción, se llama así porque son de trazo discontinuo y sirven como referencia ya que no se les puede dar espesor en otros módulos, estas circunferencias tendrán sus centros en el eje de giro de los eslabones tanto del conducido como del conductor y su radio coincidirá con los extremos de estos eslabones. Para conseguir que la longitud de las bielas sean las mismas se dibujan también circunferencias de construcción una en cada posición haciendo coincidir sus centros con la línea de las bielas, a continuación se crean dos restricciones de coincidencia en ambas circunferencias para que estas coincidan con los extremos de sus respectivas bielas. Para crear la semejanza de ambas circunferencias se trazan unas líneas de referencia, una unirá los centros de ambas circunferencias y la otra línea será tangente a ambas circunferencias por el mismo lado. Estas dos líneas se les da la restricción de paralelismo, de esta forma va a producirse que las dos circunferencias sean iguales en todas las posiciones y así se mantenga la semejanza dimensional de las dos bielas. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 22 Dibujo 14 Se puede observar como todos los lados mantienen sus longitudes en distintas posiciones, pero con la base fija común para ambas. Estos lados aparecen de color blanco, esto indica que se puede añadir restricciones en los eslabones para adecuarlos a las necesidades de nuestro diseño. A continuación se muestra dos posiciones de los cuadriláteros pero separadas, una la posición inicial y la otra posición final del mecanismo, el método va a seguir la misma mecánica. Pero en esta situación las semejanzas entre las dimensiones y posiciones de todos sus eslabones, se realiza con la misma construcción utilizada en el eslabón biela del ejemplo anterior. Esto es causa de que no tienen ningún eslabón común para ambas posiciones en el dibujo ya que están desplazadas una respecto a la otra para verlas posiciones con mayor claridad. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 23 Dibujo 15 Se van a mostrar varios ejemplos para ver la gran utilidad de este método, para ello se van a ocultar toda la geometría de construcción y los símbolos de las restricciones, también se va a colorear una posición para poder ver los dibujos con mayor claridad. Dibujo 16 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 24 En este primer ejemplo se le ha dado las longitudes de dos eslabones como restricciones de dimensión y a los eslabones conductor y conducido, se les ha restringido mediante ángulos las posiciones iniciales y finales. De esta forma el mecanismo se ha quedado completamente restringido, es decir con cero grado de libertad, esto es indicado cuando la geometría de este se pone de color verde. De esta manera se puede cambiar cualquiera de estas restricciones una por una según las necesidades del diseño y veremos si el mecanismo es posible de realizar ese movimiento. El segundo ejemplo están restringidos también dos lados con sus longitudes y los eslabones conductor y conducido en la posición final. La posición inicial va a quedar restringida por las carreras de estos eslabones. Podría haber sido al contrario si el requisito principal hubiera sido la posición que debe ocupar el mecanismo en la posición inicial. Dibujo 17 Con este ejemplo se puede controlar la posición final del mecanismo y las carreras angulares de los eslabones conductor y conducido. El tercer ejemplo nos va a indicar que no existe solución para esta configuración, mostrando la geometría en color rojo. Si existieran estos requerimientos angulares la longitud de los eslabones sería muy elevada. Gracias este método vemos si los mecanismos con los ciertos requerimientos DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 25 exigidos de ante mano son posibles realizarlos y cuáles de estas restricciones tendrían que ser modificas. Dibujo 18 Hasta el momento solo se ha visto si el mecanismo es capaz de estar en dos posiciones, la inicial y la final. Pero al ser un método geométrico de posiciones puntuales cabría la posibilidad de que determinadas posiciones intermedias puedan ser imposibles debidas a interferencias o muy desfavorables. Para resolver este problema se va a dibujar otro cuadrilátero con las restricciones necesarias para que sus dimensiones sean iguales a las de los otros dos, pero sin restricciones de posicionamiento angular. De este modo se podrá desplazar este nuevo cuadrilátero por toda la carrera angular y comprobar que las posiciones intermedias se pueden realizar sin ningún problema. En los siguientes dibujos aparecerá el proceso. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 32 situado entre la caja y la lanza tenga su movimiento de avance y el aceite de la cámara de retorno haga salir a los dos cilindros traseros y cuando baja la caja hace fuerza sobre los cilindros traseros las cuales desalojan el aceite de sus cámaras de avance y lo impulsan a la cámara de retorno del tercer cilindro, este a su vez baja por el propio decrecimiento de distancia que hay entre la lanza y la caja. El tercer cilindro debe de ser de un mayor diámetro capaz de albergar un volumen de aceite en su cámara igual al de las dos cámaras de los cilindros traseros, este volumen podría ser superior si en este circuito cerrado se intercalara un vaso de expansión. Gracias a el cual sería más fácil encontrar cilindros en el mercado con el volumen apropiado y también proporciona una amortiguación extra al mecanismo. El inconveniente de este mecanismo está en la complejidad de la parte posterior debida al balancín, ya que se crean demasiados ejes de giro y el coste de producción del balancín sería algo elevado. Por esta razón se ideo un nuevo diseño eliminando el balancín y poniendo tanto los dos cilindros como las dos barras traseras con en el mismo eje de giro situado encima del grupo de rodadura. Otro inconveniente debido a este balancín supuso la elevada altura de la caja respecto del suelo, lo cual suponía una característica perjudicial. Un requerimiento muy logrado fue el ángulo de transmisión óptimo del cilindro telescópico de elevación. A continuación se muestra este diseño en sus posiciones iniciales y finales para poder ver las diferencias. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 33 Dibujo 25 Dibujo 26 Como puede verse la complejidad estructural del cuadrilátero articulado ha disminuido al quitar el balancín, con ello se ha logrado también disminuir tanto la altura de la caja respecto del suelo como la altura del enganche del remolque con el tractor considerablemente, pero aumentando la altura de la DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 34 caja en la posición de descarga. El ángulo de transmisión se ha aumentado pero sigue siendo favorable para realizar la elevación. También aumento la distancia del eje trasero del grupo de rodadura respecto de la parte posterior de la caja. Este diseño funciona con el mismo sistema de circuito hidráulico cerrado que el anterior, pero con el problema que en el mercado no existen cilindro de doble efecto de un solo tramo capaces de tener una carrera mayor que la dimensión de estos en posición inicial. La solución que se podría optar para salvar este problema sería utilizar cilindros telescópicos, pero esto no resultaría nada económico, por ello se decide hacer un nuevo diseño en la estructura. Este es el diseño finalmente adoptada en la síntesis del mecanismo, se va a mostrar a continuación las posiciones iniciales y finales. Dibujo 27 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 35 Dibujo 28 En este diseño se produce la eliminación total del circuito hidráulico cerrado de la parte posterior, debido al económico que suponía. En su lugar se ha introducido dos nuevos eslabones, uno a cada lado, enganchado uno de sus extremos a la lanza y el otro al eje del grupo de rodadura donde también conectan las barras traseras. Con esta nueva configuración se han resuelto los problemas anteriores mejorando el ángulo de transmisión respecto del modelo de los cilindros y se ha disminuido la distancia entre el eje del grupo de rodadura y la caja. Se ha mantenido las distancias positivas logradas con los otros diseños como son la altura de la caja respecto del suelo tanto en carga como en descarga, altura del enganche con el tractor y la distancia de seguridad entre el tractor y la caja en posiciones de carga y descarga. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 36 A continuación se muestra una tabla que recoge características principales que se han tenido a cabo en la realización de estos diseños. Las unidades de los valores que aparecen exceptuando el ángulo de transmisión están expresadas en milímetros. Como puede apreciarse notablemente la altura respecto del suelo cuando la caja está cargada, favoreciendo a disminuir la altura del centro de gravedad de la carga y así la caja sea más estable. La distancia de seguridad al cambiar de diseño se ha aumentado siendo este valor tanto con la caja cargada como en la posición de descarga. El ángulo de transmisión del cilindro tiene un valor medio entre ambos diseños siendo este muy favorable. DIFERENCIACION DE PARAMETROS ENTRE DISEÑOS Balancín Cilindros Cuadrilátero Altura Caja-Suelo en Descarga 600 700 700 Altura Caja-Suelo Cargada 1589 1227 1250 Angulo de Transmisión 90 o 120 o 102 o Altura del Enganche 800 600 600 Distancia Tractor-Caja 1448 1500 1500 Atura Eje Trasero 1625 1806 1450 4.3.- Síntesis gráfica utilizando los módulos Sketcher y DMU Kinematics del programa CATIA. En primer lugar para realizar la síntesis del mecanismo se dibuja en el módulo Sketcher las posiciones iniciales y finales, relacionando todas las dimensiones y posiciones mediante el método gráfico explicado anteriormente. De este modo aunque el dibujo se encuentra de forma esquemática todas las partes están bien relacionadas. Posteriormente se trasladara a otro módulo para realizar cada parte del mecanismo con dimensiones reales. Para más tarde juntar todas estas piezas en el módulo DMU Kinematics, que permite darle movimiento ya con el sistema real y poder ver si existe alguna interferencia entre sus piezas o se debe cambiar alguna forma de ellas. Todas las dimensiones de los eslabones y las posiciones de contacto de todos los DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 37 elementos están definidas con parámetros, para poder realizar cualquier cambio de estos valores y así cambie automáticamente la dimensión de las piezas o el punto de posicionamiento de estas. Esta imagen muestran los parámetros que se han utilizado en la síntesis. Dibujo 29 A continuación se puede ver en los dibujos el valor de las medidas restrictivas principales de este mecanismo. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 38 Dibujo 30 Dibujo 31 Una restricción principal es el ángulo de descarga, en este caso 45 grados, para conseguir este ángulo se debe colocar un cilindro que con su carrera sea capaz de elevar la carga hasta lograr alcanzar tal ángulo. Una vez definida la carrera se debe encontrar entre los fabricantes del mercado, un cilindro comercial con tal carrera y tomar como una nueva restricción de aquí en adelante las longitudes del cilindro en posición de plegado y en posición de DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 39 desplegado. Otros elementos comerciales como el grupo de rodadura, que está compuesto por los neumáticos, las ballestas y los ejes de las ruedas. Todo esto se escogerá en función de la carga, de esta elección se obtiene la altura del neumático, la separación entre los ejes y la altura de la posición del eje de giro de las barras traseras y de los largueros. Las longitudes restrictivas del cilindro serán de 203mm en posición de plegado y de 2793mm en posición de desplegado, esta es la longitud total del cilindro entre sus dos puntos de apoyo, lo que significa que se debe de escoger un cilindro con una carrera de 2590mm. En cuanto al grupo de rodadura es escogido debido a la carga, por tanto de aquí se elige el neumático adecuado, en este caso el valor de su radio es de 400 mm. La separación entre los ejes del grupo es de 1250 mm y la altura de estos al punto G del modelo de síntesis es de 300 mm. Se ha tenido en cuenta el valor de una altura estándar del enganche de un tractor que asciende a 600 mm, ya con estos valores se han ido variando los datos más referencias en el diseño, como puede ser la altura de la caja respecto del suelo, la distancia entre la caja y el tractor, ángulo de transmisión para poder conseguir uno óptimo para el buen funcionamiento del mecanismo. Para conseguir optimizar alguno parámetros se ha utilizado un módulo del programa CATIA denominado Product Engineering Optimizer. En este módulo se pueden realizar cuatro tipos de optimización se buscar la manera de minimizar, maximizar un valor de una restricción en función de otras restricciones que elijas, acotando estas restricciones entre un rango inferior y otro superior de un determinado número de ensayos. De esta manera el programa te da el valor máximo o mínimo óptimo para unos valores sacados dentro de los rangos de las restricciones que se han colocado en función de la restricción que se requería optimizar. A continuación se muestra un ejemplo de la manera de hacerlo y la tabla de resultados obtenidos, se ha quitado muchos de los ensayos ya que el número era muy elevado. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 40 Dibujo 32 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 41 Ensayos Mejor (deg) Long pto G- final caja Altura caja al suelo R6 0 35,1408 1525 1200 50 1 36,0164 1525,6162 1.210,0355 50 2 37,2496 1526,4789 1.224,0853 50 3 38,9901 1527,6866 1.243,7550 50 41 39,8206 1468,3796 1250 50 42 39,8264 1466,3208 1250 50 43 39,8340 1463,4383 1250 50 44 39,8437 1459,4030 1250 50 45 39,8554 1453,7535 1250 50 46 39,8620 1450 1250 50 47 39,8620 1450 1250 50 48 39,8620 1546,4711 1250 50 49 39,8620 1550 1250 50 146 39,8620 1450 1250 50 147 39,8620 1450,0125 1250 50,0244 148 39,8620 1450,0131 1250 50 149 39,8620 1450,0140 1250 50 150 39,8620 1450,0225 1.249,8614 50 151 39,8620 1450 1.249,9324 50 152 39,8620 1450 1250 50 Como puede verse los valores remarcados en rojo son los óptimos para el mecanismo. Ha calculado el mejor ángulo en función de las otras tres restricciones, de las cuales nos da los valores con los que se ha conseguido el ángulo más óptimo. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 48 5.1.- Cálculo Reacciones Dibujo 37 ∑   = 0 R G         ∗cos      ∗sin  =    ∗    ! "    ∗           ∗cos      ∗sin  ∑ # $ = 0    "   !    "    !  Conocidas las reacciones ahora se procede al cálculo de los esfuerzos axiles de los eslabones 4 y 5, mediante el equilibrio en el punto G. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 49 5.2.- Calculo esfuerzos axiles eslabones 4 y 5 Dibujo 38 ∑ # % = 0 & '( 2∗sin  "& '* 2∗sin   ∑ # $ = 0  ! "& '( 2∗cos  & '* 2∗cos  & '* "+  ! cos  ∗sin  sin  cos  ,/2 & '( "+  ! cos  ∗sin  sin  cos  ∗sin  sin  ,/2 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 50 5.3.- Solido libre eslabón 2 Dibujo 39 Las distancias perpendiculares a las líneas de acción de las fuerzas F CILINDRO y F BL se han sacado del programa CATIA, podrían sacarse a base de trigonometría aunque es algo más costoso se obtienen idénticos resultados. ∑   = 0   ∗  ∗cos  2∗& '( ∗. /'( "# 0(0/123 ∗. 0(0/123 # 0(0/123 "  ∗  ∗cos  2∗& '( ∗. /'( . 0(0/123 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 51 ∑ # % = 0  4 "2∗& '( ∗sin  # 0(0/123 ∗cos 5  ∑ # $ = 0  6 "  # 0(0/123 ∗sin 5 2∗& '( ∗cos   5.4.- Tablas de parámetros La tabla de los ángulos utilizados en los cálculos es la siguiente: ANGULOS EN GRADOS a 3 a 1 a 2 a 4 a 5 a 6 0 88,524 129,779 2,198 1,606 100,791 5 92,151 126,988 5,807 1,606 91,351 10 96,123 125,447 9,768 1,606 88,449 15 100,368 125,103 14,009 1,606 86,971 20 104,835 125,745 18,494 1,606 86,076 25 109,497 127,141 23,183 1,606 85,5 30 114,292 129,072 28,026 1,606 85,127 35 119,219 131,377 33,023 1,606 84,898 40 124,246 133,916 38,149 1,606 84,782 45 129,448 136,62 43,49 1,606 84,766 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 52 A continuación se muestran las tablas de los parámetros de restricciones longitudinales y de posición. DISTANCIAS a 3 d NBL d CIL L CAJA 0 85,23 1871,952 4250 5 156,718 1913,699 4336 10 232,188 1895,927 4401 15 307,918 1860,34 4437 20 380,553 1809,956 4442 25 446,46 1745,186 4413 30 501,953 1666,529 4349 35 544,273 1573,859 4249 40 570,709 1467,753 4112 45 579,235 1346,648 3934 DIMENSION DE POSICIONAMIENTO DIMENSIONES LONGITUDINALES R 1 288,565 L 1 1450 R 2 97,337 L 2 1914 R 3 1854,674 L 3 3356 R 4 525,73 L 4 2767 R 5 851 L 5 780,103 R 6 50 L 6 5500 R 7 78 L 7 1665 R 8 574 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 53 5.5.- Tabla de fuerzas globales FUERZAS GLOBALES a 3 N G R G R A N BT N BL F CIL R CX R CY 0 160000 122544,02 37455,98 197643,40 151942,94 74018,94 138034,18 39167,83 5 160000 125212,39 34787,61 198230,97 158450,92 73668,97 156602,36 32913,71 10 160000 127886,86 32113,14 191636,27 157012,66 75248,56 158153,67 26360,37 15 160000 130500,97 29499,03 180068,68 149763,03 76420,99 151355,91 19862,37 20 160000 133147,52 26852,48 166611,45 139888,90 76630,67 140470,09 13781,91 25 160000 135878,60 24121,40 153358,75 129686,61 75816,93 128198,77 8177,93 30 160000 138767,54 21232,46 141497,96 120523,66 74044,59 116142,47 2962,61 35 160000 141928,76 18071,24 131329,36 112913,55 71356,75 104892,15 -2115,86 40 160000 145453,00 14547,00 122848,47 107055,05 67783,52 94659,41 -7289,32 45 160000 149557,26 10442,74 115760,83 102963,35 63168,36 85270,90 -12958,38 Con estos valores se realizaran los análisis de resistencia a los eslabones para comprobar de esta manera que el mecanismo es viable estructuralmente a parte de cinemáticamente. Para eso previamente se tendrá que realizar un cambio coordenadas, pasando estas fuerzas de ejes globales a fuerzas locales de cada pieza que vaya a ser calculada. Para ello a continuación se realizaran los cambios de base oportunos de los eslabones que sean necesarios. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 54 5.6.- Cálculo de fuerzas locales en el eslabón 2. 5.6.1.- Fuerzas locales del cilindro. Las líneas rojas en todos los dibujos representan la línea neutra de las caras de la lanza. Dibujo 40   " 5   3.5 # 0(0/1234´ "# 0(0/123 ∗cos   # 0(0/1236´ "# 0(0/123 ∗sin  DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 55 5.6.2.- Fuerzas locales del axil en el punto D Dibujo 41   " 180  >   3.5    90@ N BC 4´ " N BC ∗ cos   N BC 6´ " N BC ∗ sin   DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 56 5.6.3.- Fuerzas locales de la reacción en el punto A Dibujo 42  D "90  3.5 R F4´ "R F ∗cos D R F6´ "R F ∗sin D DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 57 5.6.4.- Tabla de fuerzas locales en el eslabón 2 Con los resultados obtenidos de la realización de hacer los cambios de base de las fuerzas en el eslabón 2, se procederá a hacer los cálculos del momento flector de los puntos más desfavorables de este eslabón. Para posteriormente comprobar el eslabón el eslabón en la posición más desfavorable mediante un análisis con elementos finitos. FUERZAS LOCALES SOBRE EL ESLABON 2 a 3 F CILX´ F CILY´ N BLX´ N BLY´ R AX´ R AY´ 0 15506,90 72376,37 -151764,38 -7364,10 -851,08 37446,31 5 -1229,14 73658,72 -157971,54 12316,12 1400,34 34759,42 10 -10237,12 74548,96 -153355,20 33692,08 3506,09 31921,17 15 -17889,41 74297,62 -139930,73 53370,00 5380,33 29004,22 20 -24844,79 72491,36 -121355,55 69582,57 6947,22 25938,23 25 -31058,58 69163,36 -100528,53 81930,65 8124,47 22711,99 30 -36347,64 64509,30 -79359,17 90708,73 8813,72 19316,72 35 -40545,11 58718,65 -58590,01 96522,96 8905,02 15724,83 40 -43449,76 52026,19 -38548,19 99874,02 8270,66 11967,10 45 -44841,06 44491,81 -18873,12 101218,85 6711,07 8000,78 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 64 6.- COMPROBACIONES ESTRUCTURALES. El estudio principal de este mecanismo es la síntesis cinemática, esta comprobación se realiza para ver si esta configuración de construcción podría ser viable o debería de ser modificada. Se realiza las comprobaciones estructurales de los eslabones del mecanismo, los eslabones 1 y 2 se van a realizar mediante el método de elementos finitos ya que están sometidos a esfuerzos flectores. Para ello se han identificado anteriormente cual es un Angulo de inclinación en el cual se da el momento flector máximo. Con las fuerzas en coordenadas locales que causan este momento flector se introducirán en el análisis de elementos finitos y se podrá ver en qué zonas de cada eslabón se dan las máximas tensión. De este modo se sabrá si el eslalon aguanta estructuralmente, sino es así se deberá cambiar la forma constructiva, poner algún refuerzo o cambiar el tipo de material a utilizar. Para los eslabones 4 y 5 al estar sometidos solo a esfuerzos axiles se hará la comprobación directamente con unos cálculos. Se utilizaran los axiles máximos que se han identificado anteriormente en el Angulo de inclinación más desfavorable. El material a utilizar para todo el mecanismo va a ser ST- 52 con las siguientes propiedades: Tensión de fluencia al límite elástico de 350 Mega Pascales, Módulo de Young 2 x10 11 , Coeficiente de Poisson de 0,266 y una densidad de 7860 Kg/m 3 . 6.1.- Cálculos a compresión de los eslabones 4 y 5 Los dos eslabones son perfiles con la misma sección y son del mismo acero por tanto lo único que va cambiar en el cálculo va a ser los esfuerzos a los cuales están sometidos. Como se va a ver a continuación en ambos eslabones el coeficiente de seguridad es muy elevado de 9 a 12 por lo tanto no van a fallar a compresión, es decir estos eslabones pueden ser construido y podrían incluso disminuir su sección para ser más ligeros. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 65 6.1.1.- Eslabón 4. σ"& ^"79225 5424"15 & '( "158450/2"79225&_`Nab ^"100∗150  76∗126  ^"5424VV   de"σf σg"350 15"23 6.1.2.- Eslabón 5. σ"& ^"99115 5424"18 & '* "198230/2"99115&_`Nab ^"100∗150  76∗126  "5424VV ^"5424VV   de"σf σg"350 18"20 Dibujo 48 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 66 6.2.- Cálculos a pandeo de los eslabones 4 y 5. Los dos eslabones son perfiles con la misma sección y son del mismo acero. Para el cálculo del pandeo se ha elegido el criterio de Johnson, es el de columna corta ya que la esbeltez es menor que la esbeltez limite. Se utiliza la inercia en el eje crítico, la cual es la menor inercia de las dos. 6.2.1.- Eslabón 4. λ '( "e L"2767 38.1"72.6 e"β∗ '( "1∗2767"2767VV  j"112 W ∗P∗k  P∗k  "112 W ∗150∗100  126∗76  " j"7890752VV  ^"100∗150  76∗126  "5424VV L"lj^"l7890752 5424 "38.1VV λ mno "l2∗p  ∗q σ f "l2∗p  ∗2∗10  350 "106.2 λ '( rλ mno Criterio de Johnson 72.6 < 106.2 # 2 "^∗ σ f ∗s1 σ f ∗λ  4∗p  ∗qt"5424∗350∗s1 350∗72.6  4∗p  ∗2∗10  t" # 2 "1454853&` C v " w xy w xz{|y}~z"  GGGG "36 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 67 6.2.2.- Eslabón 5. λ '* "e L"780 38.1"20.47 e"β∗ '* "1∗780"780VV  j"112 W ∗P∗k  P∗k  "112 W ∗150∗100  126∗76  " j"7890752VV  ^"100∗150  76∗126  "5424VV L"lj^"l7890752 5424 "38.1VV λ mno "l2∗p  ∗q σ f "l2∗p  ∗2∗10  350 "106.2 λ '* rλ mno Criterio de Johnson 20.47 < 106.2 # 2 "^∗ σ f ∗s1 σ f ∗λ  4∗p  ∗qt"5424∗350∗s1 350∗20.47  4∗p  ∗2∗10  t" # 2 "1863138&` Cv"F Fv"1863138 50000 "37 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 68 6.3.- Análisis por elementos finitos de los eslabones 1 y 2. El análisis por elementos finitos se va a realizar con un módulo de CATIA denominado Generative Structural Analysis, este análisis va a indicar cuales son las zonas con mayor tensión. Para poder ver con mayor claridad la diferenciación de las zonas de tensiones, se irán disminuyendo los valores máximos en la escala de tensiones de Von Mises. 6.3.1.- Eslabón 1. Este eslabón representa la estructura de la caja del remolque, el análisis se va a realizar utilizando las fuerzas locales que dan el momento flector máximo, el cual se da en el ángulo de inclinación de 15 grados. Anclando los pares de enlace C y F. En el siguiente dibujo se representan las fuerzas y los anclajes. Las fuerzas son: F CIL Y = 37500Nw, F CILX = 8000Nw y q DISTRIBUIDA Y = 66000Nw están divididas por dos porque se aplican en dos partes diferentes. Dibujo 49 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 69 A continuación se muestra la una foto de la estructura mallada completa y unas por zonas para poder verse con mayor claridad, ya que la pieza es de gran tamaño. Dibujo50 Se ha realizado un mallado fino con elementos de geometría tetraédrica lineal, el tamaño de estos tetraedros es de 20mm con una desviación de la realidad de 2mm, el número de elementos utilizados es de 222421 y el número de nodos es de 74548, el total de grados de libertad asciende a 223644. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 70 En el siguiente dibujo se muestra las tensiones de Von Mises que se producen en la estructura, se ha puesto la escala a la mitad de la tensión de fluencia por límite elástico que soporta el material para ver con más claridad donde se dan las mayores tensiones. Dibujo 51 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 71 A continuación se muestran unas imágenes por zonas para ver con mayor detalle cómo afecta la tensión en puntos más críticos. Dibujo 52 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 72 El valor de la tensión máxima es de 226MPa está localizada en el par de enlace F es una zona donde la concentración de tensiones es mayor, ya que las vigas principales de la estructuras están agujereadas. Este problema podría disminuirse si la unión de los casquillos con las vigas se hicieran mediante redondeos para que el cambio de sección no fuese tan brusco. Salvo estas zonas de concentración el resto de la estructura soportaría las tensiones, así que habría que solucionar esas zonas con alguna modificación constructiva. Otro punto donde la tensión se eleva pero en menor medida se localiza en zona de las vigas que están encima del par de enlace C, que es el punto donde se produce el mayor momento flector de la estructura. En el siguiente dibujo están representados los desplazamientos que sufre la estructura, como puede observarse los mayores desplazamientos se dan en el par de enlace E, punto donde empuja el cilindro. Aumentaría la rigidez de la estructura si se le colocara la caja, pero son valores de desplazamiento admitidos. En todo caso siempre se podría mejorar la forma constructiva de la pieza que posee el par de enlace. Dibujo 53 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 73 6.3.2.- Eslabón 2. Este eslabón representa la lanza del mecanismo, el análisis se ha realizado en la posición más desfavorable en la cual el momento flector es máximo, el ángulo de inclinación es en 0 grados, en el momento en que empieza la elevación de la carga. Las fuerzas utilizadas son las del cilindro y las reacciones en el enganche con el tractor, las fuerzas serán en las coordenadas locales de la línea neutra del eslabón 2. El eslabón se anclara en el par de enlace C y D. En el siguiente dibujo se representan las fuerzas y los anclajes. Las fuerzas en coordenadas locales son las siguientes: F CIL Y = 36250Nw, F CILX =7750Nw están divididas por dos porque se aplican en dos partes diferentes, R AX = 850Nw y R AY =37500Nw. Dibujo 54 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 80 8.- ANEJOS. 8.1.- Bibliografía. 8.1.1.- Libros. Síntesis de mecanismos, Autor Justo Nieto Nieto, Editorial AC. Teoría de máquinas y mecanismos, Autor Joseph E. Shigley. Editorial Mc Graw Hill Proyecto de Alfredo Ferrando Sixtac. 8.1.2.- Páginas de internet. 8.1.2.1- Fabricantes de remolques. www.beguer.es www.rigual.es www.giligroup.com www.remolqueshf.com 8.1.2.2.- Fabricantes de cilindros. www.cicrosa.com www.hferrer.com www.copes.es 8.1.2.3.- Fabricantes de Boggies. www.colaertessieux.fr www.geplasmetal.com 8.1.2.4.-Fabricantes de perfiles. www.constructalia.com www.materialeslosandes.com 8.2.-Visita a fábrica. Visita a la fábrica de rigual y explicación detallada de todo el proceso de fabricación de un remolque agrícola guiada por el ingeniero de la oficina técnica. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 81 8.3.- Catálogos utilizados. DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 82 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 83 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 84 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 85 DISEÑO Y SINTESIS DEL MECANISMO BASCULANTE DE REMOLQUES MEDIANTE CUADRILÁTERO ARTICULADO 86 8.4.- Planos. 01.00.- Vistas generales. 01.01.- Eslabón 1. Caja. 01.02.- Eslabón 2. Lanza. 01.03.- Eslabón 4. Barra Larguera 01.04.- Eslabón 5. Barra trasera. 8.5.- Fecha y Firma. En Zaragoza a 21 de Febrero de 2011. Firmado: Héctor Iglesias Lorén. Ingeniero técnico industrial en Mecánica.