DISEÑO DE SIMULACIÓN DE SISTEMA DE AMORTIGUACIÓN DE BUSES INTERMUINICIPALES

DISEÑO DE SIMULACIÓN DE SISTEMA DE AMORTIGUACIÓN DE BUSES INTERMUINICIPALES

Planteamiento de la actividad:

En la empresa de diseño de automóviles SOFASA se quiere vender un nuevo concepto de buses los cuales cumplan con las condiciones de terreno cambiantes y que no sufran daños en sus componentes mecánicos, para ello se debe diseñar el sistema mecánico “resorte amortiguador” y comprobar la respuesta del sistema para que el bus sufra el menor daño posible.

OBJETIVOS:

Diseñar el sistema de amortiguación aplicando la ley de Hooke. Analizar el comportamiento del sistema de amortiguación identificando si es amortiguado,

sub amortiguado o sobre amortiguado. Generar una simulación en Ipdemospanish del sistema diseñado.

DATOS INICIALES

Diseñar el sistema de amortiguación de un bus intermunicipal, el diseño debe estar dividido en dos partes:

1. Simulación de sistema de amortiguación (resorte) buscando la constante de resorte K definida en la ley de Hooke, más apropiada para:

Sistema de amortiguación delantero (teniendo en cuenta masa de la carrocería delantera) con y sin conductor.

Sistema de amortiguación trasero (teniendo en cuenta masa de la carrocería trasera) con y sin pasajeros.

Nodo Ocaña

www.tecnoparquecolombia.edu.co

TecnoParque Nodo OcañaTransv. 30 N° 7-110 La Primavera

Teléfono: (097) 5611035www.tecnoparquecolombia.edu.co


1. Realizar el análisis dinámico del amortiguador en Ipdemospanish

Para iniciar el software de análisis dinámico buscamos en el escritorio del pc la carpeta llamada actividad de amortiguación, abrimos la carpeta y buscamos el software denominado Ipdemospanish, damos click allí.

Cuando se inicia el programa se obtiene una ventana de trabajo en la cual se agregarán los elementos que queremos simular, la ventana consta de varias secciones como muestra la siguiente figura:

Nodo Ocaña





Vamos a simular un modelo de amortiguación para una llanta de un carro convencional como ejemplo a seguir para que se pueda modelar el sistema definitivo para el bus en donde se analizará (velocidad, aceleración, y posición).

Primero vamos a hacer una estructura que simule toda la masa del bus, para ello iniciamos creando un rectángulo en el botón “Rectángulo” que se encuentra en la sección de elementos de entrada en su parte superior.

Nodo Ocaña




BARRA DE HERRAMIENTAS

ELEMENTOS DE ENTRADA

ESPACIO DE TRABAJO


Ya seleccionado el botón “Rectángulo” procedemos a realizarlo en el “Espacio de trabajo” para ello utilizamos el mouse con el click izquierdo sostenido y hacemos uno como el que se muestra en la figura siguiente:

Nodo Ocaña





Ya teniendo dicha figura, procedemos a colocar el resorte que es el elemento principal para la simulación del sistema de amortiguación como se muestra en la siguiente figura:

Los dos elementos generados deben conectarse para que se vea la interacción de los mismos. Por ello conectaremos el extremo superior del resorte a la parte inferior del primer objeto que generamos, posterior a ello colocaremos el elemento que simulará llanta del automóvil con la herramienta circulo, éste elemento lo pueden colocar conectado directamente con la parte inferior del resorte.

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Ya con los cambios hechos anteriormente se puede comprobar la funcionalidad del modelo presionando el botón “play”.

Cuando se ejecuta la aplicación podemos ver que el resorte hace por un lapso de tiempo amortiguación con la masa que se encuentra, posteriormente se pierde la estabilidad del sistema porque no se tiene una estructura que lo haga estable.

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Puntos para unir los

elementos

Ancla Nótese el símbolo que está dentro de la circunferencia de color amarillo, éste significa ancla y se obtiene en la barra de “elementos de entrada” su función es que el elemento que la contenga trabaje de manera estática en el sistema.

Ancla


Para solucionar el problema anterior hay que diseñar los soportes los cuales tienen la propiedad de ser estáticos, para ello se utiliza la herramienta “ancla” que soluciona el problema, la manera como se muestra lo siguiente es la opción pero se puede solucionar de muchas maneras para obtener el mismo resultado.

Obsérvese las dos vigas que se diseñaron para que el sistema tuviera estabilidad, dejándolas fijas con la herramienta “ancla”. Permitiendo que la masa que debe amortiguarse se desplace linealmente y no se generen movimientos adversos al sistema.

Podemos corroborar el buen funcionamiento de ésta sencilla aplicación dando click en “play”.

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“Anclas” para hacer estáticas (sin movimiento) las vigas.

Para cambiar las condiciones del sistema se pueden hacer diversos análisis:

Posición Velocidad Aceleración

Los anteriores para elementos rígidos (por ejemplo bloque azules).

En este caso para el resorte se puede analizar:

Tensión Longitud Velocidad Aceleración Potencia

Para utilizar todos éstos elementos en la simulación que estamos realizando, hay que hacer click sobre el elemento que tenemos en el espacio de trabajo y que queremos analizar, y posteriormente en la barra de herramientas hacemos click en “Medir” y seleccionamos la magnitud que queramos analizar.

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Como se ve en la anterior gráfica se pueden sacar diversos tipos de análisis que se presentan en la aplicación a desarrollar.

De manera similar se pueden cambiar las propiedades de los elementos del espacio de trabajo, basta con hacer doble click en cualquiera de los mismos y tenemos las propiedades físicas de cada uno, como se puede ver en la siguiente figura como por ejemplo con el resorte. En las propiedades podemos cambiar la masa y la velocidad de los cuerpos y la K y la longitud de los resortes, entre otros.

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EJERCICIO PROYECTO

Diseñe el sistema amortiguador que se plantea en el video “amortiguador1” que se encuentra en el escritorio, en la carpeta “Actividad amortiguación IPSoftware” teniendo en cuenta:

Nótese que en la situación el bus se ve enfrentado a todo tipo de obstáculos en el camino, los cuales deben estar en la capacidad de afrontar con la menor oscilación posible.

TIPS PARA SIMULACIÓN FINAL

Para lograr que las llantas se muevan al tiempo, se debe utilizar un rectángulo unido al centro de cada llanta por medio del elemento “articulación” con “clavija” para lograr el efecto de movimiento de una superficie. Dicho elemento me permite simular un modelo automotor, como se ve en la siguiente figura:

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Finalmente para dar movimiento circular en éste caso, cambiamos el campo de velocidad en X modificando el valor de “Vx” en las propiedades de los círculos para generar movimiento en lo que simularemos que son las llantas.

Crear dos cuerpos para simular la carrocería delantera y trasera y asignar las propiedades de masa descritas anteriormente, recuerde que la masa total de la carrocería es de 25000 Kg y debe tener en cuenta la masa de las suspensión y de las personas que van en el bus.

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Adicione finalmente los resortes, recuerde que deben estar unidos el centro de las llantas y no al borde para que estas puedan girar. Debe lograr una estructura similar a la siguiente:

Diseño del Bus. Carrocería delantera y trasera con su respectiva amortiguación.

Corra la simulación y modifique las propiedades para lograr una amortiguación óptima, intente cambiando la K y la longitud de los resortes y observe el comportamiento del sistema.

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