Diseño de un banco de ensayos para prácticas de mecatrónica de accionamientos

Abstract

[ES]El presente proyecto tiene como objetivo principal el diseño de un banco de ensayos con accionamiento de tipo husillo de bolas que sea capaz de simular los diferentes comportamientos o fenómenos (vibraciones, esfuerzos…) que sufrirán diversos sistemas mecánicos formados por accionamiento, estructura soporte y cuerpo móvil. El proceso de diseño, está constituido en tres etapas: En una primera fase, se han analizado las especificaciones a cumplir y en base a ellas se han hecho unas primeras investigaciones sobre las diferentes alternativas de diseño, de los materiales y elementos de máquinas. Seguidamente, se han estudiado las ventajas y desventajas de posibles diseños y se ha seleccionado el diseño definitivo teniendo en cuenta los costes y la funcionalidad. Además, se ha planteado el cálculo y ensamblaje de los diferentes elementos de máquinas que componen el banco de ensayos, utilizando para ello, el software de diseño SolidWorks. En último lugar, se ha diseñado un muelle a torsión, cuya función es similar a la de un acoplamiento flexible, pero permite una mayor flexibilidad tanto en la unión entre ejes como en el funcionamiento del sistema, reduciendo el riesgo de fatiga y dotando al sistema de la capacidad de introducir un par torsional capaz de simular diferentes situaciones reales de funcionamiento. Todo ello, se ha llevado a cabo empleando el programa de diseño SolidWorks. Además, se ha verificado la integridad estructural de dicho muelle a torsión por medio del software de elementos finitos ANSYS Workbench.

[EN]This project is bound to describe the design process of a bench testing for actuations mechatronics. In other words, its aim is to model the behavior that some bodies will have when they are under different actuations. According to the design phases: Firstly, the main objectives are going to be analyzed and based on them there are going to be done first researches about material, machine elements and design alternatives. Then, comparing the advantages and disadvantages of each design, one design will be chosen keeping it in mind the cost and functionality. In addition, the calculation and correct assembly of the different machine elements that compose the test bench are proposed, using the SolidWorks design program. Finally, a torsion spring will be designed to improve the operation of the system, using the SolidWorks design software and the finite element software ANSYS.

[EU]Proiektu honen helburu nagusia, akzionamendu batez, euskarri egitura batez eta gorputz mugikor batez osaturiko sistema mekaniko batek dituen portaera ezberdinak (bibrazio zein esfortzu aldetik) simulatuko dituen ardatz boladun akzionamendua duen saiakuntza banku baten diseinua egitea da. Diseinuan, zenbait fase bereiz daitezke: Lehenik eta behin, betebeharreko funtzioak aztertu egin dira eta hauek kontuan izanik, hasierako azterketa batzuk egin dira bai materialari, bai makinen osagaiei baita diseinu aukera ezberdinei dagokienez ere. Bigarrenik, posible diren diseinu ezberdinen abantailak eta desabantailak aztertu dira eta bukaerako diseinu bat aukeratu da, kostuak eta funtzionalitatea kontuan harturik. Gainera, saiakuntza bankua osatzen duten makina osagai ezberdinen kalkulua eta muntai egokia planteatu da, horretarako SolidWorks diseinu programaz baliatuz. Bukatzeko, tortsiora lan egingo duen malguki bat diseinatu da, malgutasun handiagoa emanez sistemari baita tortsio pare ezberdinak ezarriz sisteman. Horretarako, SolidWorks diseinu programa erabili da. Horrez gain, tortsio malgukiaren osotasun estrukturala bermatzeko asmoz, elementu finituetako ANSYS Workbench softwarea erabiliko da.