Proyecto de maquinas

Freno Regenerativo Mecánico

Esquema general• El volante de inercia de

entrada tendrá la energía inicial (fijada en 1000 J). Esta energía será debido a la rotación del volante.

• Al producirse el acople del embrague 1, se acelerará el volante de salida mientras el volante de entrada se frena, hasta que las velocidades se igualen (de acuerdo a la relación de transmisión).

• Al desacoplar el embrague 1 y acoplar el embrague 2, se volverá a transmitir el movimiento al volante de entrada.

Volantes de inercia de entrada y salida

• Serán los encargados de almacenar energía cinética de rotación.

• Volante de entrada: simulará la energía que posee la bicicleta en movimiento

• Volante de salida: será el elemento que almacenará la energía cuando se requiera frenar.

• Se medirá la energía almacenada por cada volante midiendo la velocidad angular con tacómetros.

• Se fabricarán ambos volantes con ruedas de bicicleta rodado 26 (55 cm de diámetro).

• En la parte exterior de las llantas se colocarán masas para aumentar la inercia del volante.

Volantes de inercia de entrada y salida

Volante de entrada Volante de salida

Peso agregado 20Kg 3,3 Kg

Inercia 1,51 Kg.m2 0,25 Kg.m2

Diámetro 55 cm 55 cm

Velocidad máxima 350 rpm (1000 J) 720 rpm (1000 J)

Características Rueda de bicicleta Rueda de bicicleta

Transmisión entre ejes (para el frenado)

• Para que la bicicleta logre una baja velocidad final de frenado, se requiere una alta velocidad del volante de salida.

• Relación de transmisión total: R=6. • Esto lo lograremos utilizando un eje parásito y realizando la

transmisión en dos etapas.• La primer etapa de reducción se hace con cadenas y engranajes

(R=3).• La etapa final se produce entre las ruedas de fricción(R=2).

Transmisión entre ejes (para la aceleración)

• No es necesaria una alta relación de transmisión, por lo que se usará una relación de transmisión de 3, pudiendo realizarse en un solo paso.

• Se hará usando cadenas y engranajes.

Velocidad tangencial de las cadenas

• En el caso de las cadenas entre eje 1 y 2 (es la cadena que tiene mayor velocidad):

• V=(350 rpm)x(30 cm)=11 m/s

Por lo tanto, como usaremos engranajes de menor diámetro, se justifica el uso de cadenas.

Embragues

• Los embragues usados serán tipo ruedas de fricción.

• Cada eje tendrá una rueda de fricción que cumplirá al mismo tiempo con una relación de transmisión.

• Mediante una tercer rueda se producirá el acople. Esta rueda se manipulará usando una palanca.

Ejes 1-2 2-3 3-4 4-1

Tipo de transmisión

Cadenas Ruedas fricción Ruedas de fricción

Cadenas

Relación de transmisión

1/3 1/2 1 1/3

Ejes• Tendremos 4 ejes. • El eje 1 es fijo y sólo está sometido a flexión, debido al peso

del volante de entrada (20 Kg).• Está sobre 2 apoyos separados 110-120 mm.• Sobre este eje gira el volante de inercia. Los cojinetes serán

los rodamientos originales de la rueda.

El resto de los ejes (2,3 y 4) están sometidos a torsión.

EJE 1Cálculo de diámetro de referencia

Eje con una fuerza en el centro de P=20Kg y distancia entre apoyos l=6cm

M=(P/2)x(l/2)

CS=2

• El eje 2 es móvil y está apoyado sobre 2 cojinetes.

• Transmitirá un momento torsor entre el engrane y la rueda de fricción.

• D=

• CS=2

Fh=80 KgL=20cmR=3

EJE 2Cálculo de diámetro de referencia

• El eje 3 será móvil y girará sobre 4 cojinetes.

• Sobre este eje estará apoyado el volante de salida (5 Kg) y dos ruedas de fricción.

• Estará sometido a un momento torsor y a flexión.

• D=

• CS=2

EJE 3Cálculo de diámetro de referencia

• El eje 4 será móvil y estará apoyado sobre 2 cojinetes.• Transmitirá un momento torsor entre el engranaje y la rueda de fricción.• Usamos el mismo diámetro que el eje 2, debido a que los torques son menores.

•D=1,22 cm

EJE 4

Eje 1 Eje 2 Eje 3 Eje 4

Diámetro de referencia

0,77 cm 1,22 cm 0,97 cm 1,22 cm

Velocidad máxima (1000J)

350 rpm 1050 rpm 750 rpm 350 rpm

Elementos que soporta

Volante de entrada

Engranaje y rueda de fricción

Volante de salida y dos ruedas de

fricción

Engranaje y rueda de fricción

Solicitacionesprincipales

Flexión Torsión y flexión

Torsión y flexión

Torsión y flexión

Cojinetes y Bastidor

• Los cojinetes serán de bronce (holgura ~1/1000).

• Estos cojinetes se apoyarán sobre un bastidor, que se puede construir sobre una estructura de tubos, perfiles o chapas (soldadas, abulonadas, etc).