3. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO 3.1...
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PROYECTO FIN DE CARRERA Máquina para ensayo de neumáticos de motocicletas Revisión 0 Pág. 25/104 3. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO 3.1 INTRODUCCIÓN. Las funciones a desarrollar por el neumático, como enlace elástico entre el vehículo automóvil y el suelo, son las de transportar carga, contribuir a la suspensión y amortiguación, aportar flotación y permitir la guía y tracción por medio del desarrollo de Las propiedades de los neumáticos tienen una gran importancia en la estabilidad de la motocicleta, confort y maniobrabilidad de esta. La principal función de los neumáticos con respecto al control del vehículo es generar las fuerzas necesarias para cambiar la dirección del vehículo. El estudio de las propiedades de un neumático para motocicleta es diferente al de uno para coche, ya que este trabaja en condiciones diferentes. Cuando una motocicleta recorre una trayectoria curva, el plano que contiene a la rueda con respecto al plano perpendicular de la carretera tiene siempre un ángulo de inclinación. Plano vertical Plano de simetría del neumático Ángulo de inclinación
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PROYECTO FIN DE CARRERA Máquina para ensayo de neumáticos de motocicletas
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3. DESCRIPCIÓN DE LA MÁQUINA DE ENSAYO
3.1 INTRODUCCIÓN.
Las funciones a desarrollar por el neumático, como enlace elástico entre el
vehículo automóvil y el suelo, son las de transportar carga, contribuir a la
suspensión y amortiguación, aportar flotación y permitir la guía y tracción por
medio del desarrollo de Las propiedades de los neumáticos tienen una gran
importancia en la estabilidad de la motocicleta, confort y maniobrabilidad de
esta.
La principal función de los neumáticos con respecto al control del vehículo es
generar las fuerzas necesarias para cambiar la dirección del vehículo.
El estudio de las propiedades de un neumático para motocicleta es diferente al
de uno para coche, ya que este trabaja en condiciones diferentes. Cuando una
motocicleta recorre una trayectoria curva, el plano que contiene a la rueda con
respecto al plano perpendicular de la carretera tiene siempre un ángulo de
inclinación.
Plano vertical
Plano de simetría del neumático
Ángulo de inclinación
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Luego se necesita una máquina que proporcione ángulos de inclinación
grandes, ya que este tiene grandes influencias sobre las fuerzas generadas por
en neumático.
La máquina que se pretende diseñar es capaz de realizar este tipo de medidas,
además de poder variar también el ángulo de deriva.
Un módelo de esta máquina ha sido diseñado y construido en el Departamento
de Mecánica de la Universidad de Padova. Este tipo de máquinas representa
mejor el comportamiento del neumático en carretera que el tipo tambor con
respecto al test de neumáticos de motocicletas, por la existencia de grandes
ángulos de inclinación y la huella generada es más real.
COMPARACIÓN CON MÁQUINA DE ENSAYO DE TAMBOR
TAMBOR DISCO
Huella
Distribución de presiones
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3.2 Descripción.
La máquina de ensayo se compone de los siguientes subconjuntos:
• Mesa giratoria. Proporciona el movimiento de rotación del
neumático a ensayar.
• Cabezal de trabajo. En él se sitúa el neumático a ensayar.
• Chasis. En un extremo se fija el cabezal de trabajo y el otro a la
salida de un reductor situado en el pedestal.
• Pedestal. Parte inmóvil de la máquina. Incluye el reductor que
mueve el chasis a parte de proporcionar una regulación en la
altura.
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3.2.1 Mesa giratoria.
El primer componente que forma la mesa giratoria es la base. Su función es la
de soportar todo el subconjunto. Está atornillada al suelo por medio de unos
espárragos M16. que permiten regularla y así ponerla a nivel y que la mesa gire
sobre un plano horizontal.
Aunque la base lleve 4 tornillos de nivelación, la nivelación realizaría con 3, al
formar estos un plano y el último se apretaría una vez fijado todo el conjunto.
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El movimiento del subconjunto de la mesa giratoria se realiza por medio de un
reductor epicicloidal multifunción movido por un motor eléctrico que a su vez
está controlado por un variador electrónico de frecuencia.
El reductor epicicloidal escogido tiene como principales características
constructivas:
• Elevada relación par transmisible/dimensiones de empacho
• Gran capacidad para soportar cargas radiales y axiales sobre los
ejes de salida.
• Elevados rendimientos
• Etapas de reducción con portaplanetarios flotantes para obtener la
máxima distribución de las cargas entre los engranajes.
Se acopla a la base por medio de la brida atornillada situada en la parte
superior de este quedando el conjunto fuertemente unido.
Una vez situado el reductor, el siguiente elemento en el montaje es la campana,
por medio de ella se une el reductor a la estructura de perfiles tubulares que
forma la mesa.
La campana esta mecanizada de tal manera que el eje de salida del reductor
entra perfectamente en él. Este eje tiene forma acanalada y una pequeña
conicidad. Una vez montado se cierra por arriba con una tapilla que se atornilla
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al eje del reductor y se apoya en la campana, produciendo la unión perfecta de
los dos componentes, pudiendo decir que hay un empotramiento entre las dos
piezas.
La mesa se acopla a la campana atornillándola a la brida de la campana por
medio de doce tornillos M10. Esta formada por una rígida estructura de perfiles
tubulares 60x60x3 mm. En su periferia se sueldan dos bandas de pletina de 4
mm que sirven para la rodadura del neumático y para las ruedas de los
soportes fijos.
La banda superior tiene por la cara de rodadura una capa de un material que
simula la superficie de una carretera.
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Las ruedas soportes son cuatro y están en la periferia cada 90º, su función es
que la mesa no solo este apoyada en el centro de giro si no tener otro apoyo en
el extremo y evitar que esta quede en voladizo. El contacto con la mesa se
puede regular por medio de unos espárragos, variando la altura de la rueda
soporte.
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3.2.2 Cabezal de trabajo.
El cabezal de trabajo tiene la misión de soportar la rueda durante el ensayo, a
parte de simular la dirección de la motocicleta.
El diseño de la máquina está limitado por los neumáticos a ensayar. La idea es
poder ensayar neumáticos de las scooters más corrientes del mercado. El
diámetro máximo para ensayar es de 550 mm. Por lo tanto el cabezal tiene que
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tener esa flexibilidad, y eso se consigue con una horquilla que deslizante y así
se puede bajar o subir el neumático para que ruede por la mesa.
La horquilla transmite las fuerzas que se producen en el eje Z de la rueda a
través de una célula de carga situada en el cabezal, así se puede medir la
carga normal que se produce en el neumático.
La unión al chasis se realiza por medio de unos rodamientos, que permiten el
giro de este en el eje Z y también en el eje Y.
Al tener libertad de giro en el eje Y, se sitúa una célula de larga en la parte
superior impidiendo este giro, y así poder medir la fuerza que actúa en X.
Lo mismo ocurre con el giro de Z, el servomotor situado en el portacabezal
transmite el movimiento a una célula de carga y esta al cabezal de trabajo
produciendo el giro de deriva requerido.
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3.2.3 Chasis.
El chasis está compuesto por tubos de 60.60.3 para que tenga la rigidez
suficiente y no falsear los datos de lectura obtenidos durante el ensayo en las
células de carga.
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En su parte superior se encuentran dos rodamientos que permitan el giro del
cabezal de trabajo. Por otro lado situado sobre una brida tenemos el primer
servomotor de la máquina encargado de proporcionar el giro de deriva.
En su parte inferior cuenta con dos alojamientos en los cuales se introduce un
eje, fijándolo en un extremo por medio de una tuerca de rodamiento de M25.
En este mismo extremo, perpendicular al eje se sitúa la célula de carga que
medirá la fuerza lateral producida en el neumático.
El otro extremo del eje se introduce en el reductor del servomotor encargado de
producir el ángulo de caida. Para el diseño de la máquina de ensayo se ha
tenido en cuenta un ángulo de caída máximo de 45º.
Quedando el conjunto como la siguiente figura:
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Por último fijado al chasis rigidamente esta la estructura encargada de soportar
el contrapeso para tener otra variable más en el ensayo, y poder ensayar el
neumático con diferentes pesos.
3.2.4 Soporte reductor de inclinación.
Es la parte fija de la máquina de ensayo. En el dibujo siguiente se puede ver de
las partes de la que se compone:
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La principal función es la de sostener el servomotor junto con su reductor
encargados de proporcionar el giro de caída. Como función secundaria, permite
la regulación del chasis para que el eje de giro que esta acoplado en el reductor
quede tangente a la mesa giratoria.
Para conseguir que el eje quede tangente, el conjunto servomotor reductor va
montado sobre un soporte, que además de permitir el giro en el eje Y y Z ,
puede deslizar sobre el tubo base y regularse por medio de un espárrago, para
una vez conseguida la posición fijarla por medio de los tornillos periféricos
contenidos en el soporte. Véase figura siguiente:
El deslizamiento del soporte está guiado por una chaveta y evitar posibles
desviaciones.
El conjunto se fija al suelo por medio de unos espárragos anclados al suelo,
también regulables en altura e idénticos a los de la mesa giratoria.
