Banco de pruebas para el diagnóstico de amortiguadores neumáticos y de fricción seca

El sistema de suspensión de un vehículo cumple con el principal objetivo de ofrecer comodidad y control, funciones esenciales que permiten un buen desempeño mecánico del automotor. Sin embargo, este sistema suele pasar inadvertido comúnmente por el conductor ya que el deterioro de sus componentes se...

Full description

Autores:: Cáceres Mojica, Kevin Sebastián

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2021

Institución:: Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB

Repositorio:: Repositorio UNAB

Idioma:: spa

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Amortiguadores hidráulicos telescópicos. Icontec internacional [25] Aduco, M. Magri, F. (2018). Banco de pruebas para amortiguadores. Proyecto final de carrera Uruguay: Universidad tecnológica nacional [26] Armas, A. Murillo, G. Diseño y construcción de un banco de pruebas para amortiguadores. Tesis de grado Ecuador: Escuela politécnica del ejército. 2009. [27] Ruiz, C. (2017). Caracterización dinámica del comportamiento de un amortiguador en un banco de ensayos. Tesis de grado España: Universidad Carlos III de Madrid [28] Carrasco Núñez, J. L. (2020). Diseño de un banco de pruebas de amortiguadores MacPherson para determinar su capacidad de amortiguamiento [29] Palomino Quispe, F. (2020). Optimización del control de una maquina servo-hidráulica para ensayos de fatiga utilizando inteligencia artificial [30] Siqueiros, J. Z., López, R. A., Tapia, J. L., & Medellín, H. I. Diseño cinemático y construcción de un robot pez empleando un mecanismo doble de yugo escocés. 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Universidad politécnica de Valencia, España [40] Fajardo, B. Cabrera, G. Pulido, A. Zamorín, M. (2015). Mecanismos de transformación del movimiento. España [41] Pérez, R. Israel, C. (2015). Caracterización dinámica del comportamiento de un amortiguador en un banco de ensayos. Trabajo de grado Ingeniero Técnico Industrial. Madrid, España.: Universidad Carlos III. Escuela Politécnica Superior. Departamento de Ingeniería Mecánica, 158
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También hay que sumar el mal estado en el que se encuentra la gran parte de las vías del territorio nacional, lo cual conlleva un mayor desgaste, principalmente en los amortiguadores. Todo esto genera la necesidad de realizar un mantenimiento preventivo de forma que se pueda corregir a tiempo algún imprevisto en el sistema de suspensión, permitiendo reducir costos a mediano y largo plazo. En esta tesis de grado se desarrolló un banco de pruebas mecánico para la caracterización dinámica de amortiguadores neumáticos y de fricción seca con el fin de diagnosticar fallas en el funcionamiento de estos elementos de suspensión mediante una interfaz HMI.1 Introducción .................................................................................................................. 10 1.1 Descripción breve del problema ............................................................................. 10 1.2 Justificación del problema ...................................................................................... 10 1.3 Objetivos ................................................................................................................ 11 1.3.1 Objetivo general ............................................................................................... 11 1.3.2 Objetivos específicos ....................................................................................... 11 1.4 Metodología ........................................................................................................... 11 1.5 Actividades a desarrollar ........................................................................................ 13 1.6 Resultados esperados ............................................................................................ 14 2 Marco teórico ................................................................................................................ 15 2.1 Clasificación de las suspensiones según su geometría. ......................................... 16 2.1.1 Suspensión de eje rígido.................................................................................. 16 2.1.2 Suspensión semirrígida. .................................................................................. 16 2.1.3 Suspensión independiente. .............................................................................. 17 2.2 Clasificación de las suspensiones según su sistema de control. ............................ 19 2.3 El amortiguador. ..................................................................................................... 21 2.3.1 Amortiguadores de fricción seca. ..................................................................... 21 2.3.2 Amortiguadores neumáticos. ........................................................................... 22 3 Caracterización dinámica de los amortiguadores .......................................................... 23 3.1 Norma NTC 1711. .................................................................................................. 25 4 Estado del arte.............................................................................................................. 27 5 Alternativas de diseño mecánico y estructural .............................................................. 30 5.1 Bancos electromecánicos. ...................................................................................... 30 5.2 Bancos servo-hidráulicos. ...................................................................................... 30 5.3 Mecanismo biela manivela. .................................................................................... 31 5.4 Mecanismo yugo escocés. ..................................................................................... 32 6 Selección del motor, amortiguadores y componentes ................................................... 38 6.1 Selección del motor. ............................................................................................... 39 6.2 Selección de la instrumentación para la adquisición de datos. ............................... 44 6.3 Selección de los sensores. ..................................................................................... 45 7 Análisis del diseño estructural del banco de pruebas y elementos finitos...................... 49 8 Construcción del banco ................................................................................................ 58 9 Modelo matemático del motor ....................................................................................... 65 9.1 Modelo de caja blanca ........................................................................................... 67 9.2 Modelo de caja negra ............................................................................................. 70 10 Sistema de control en lazo cerrado ............................................................................. 73 11 Adquisición de datos e interfaz HMI ............................................................................ 74 12 Análisis de los resultados obtenidos ........................................................................... 76 13 Discusión de los datos obtenidos de acuerdo a la norma ........................................... 79 14 Protocolo de pruebas y mantenimiento ....................................................................... 80 15 Conclusiones .............................................................................................................. 82 16 Observaciones y recomendaciones ............................................................................ 84 Bibliografía....................................................................................................................... 85 Anexo A. Plano Ensamblaje del banco. ........................................................................... 88 Anexo B. Plano soporte inferior. ...................................................................................... 89 Anexo C. Plano soporte superior. .................................................................................... 90 Anexo D. Plano soporte estructura. ................................................................................. 91 Anexo E. Plano manivela ................................................................................................. 92 Anexo F. Plano biela. ....................................................................................................... 93 Anexo G. Plano base superior. ........................................................................................ 94 Anexo H. Plano base inferior. .......................................................................................... 95 Anexo I. Plano eje principal del banco. ............................................................................ 96 Anexo J. Plano disco de la biela. ..................................................................................... 97 Anexo K. Código de calibración celda de carga. .............................................................. 98 Anexo L. Código de adquisición de datos en Arduino. ..................................................... 99 Anexo M. Código de la HMI en Visual Studio. ................................................................ 100 Anexo N. Circuito electrónico de la instrumentación empleada. ..................................... 102PregradoThe suspension system of a vehicle fulfills the main objective of offering comfort and control, essential functions that allow a good mechanical performance of the vehicle. However, this system often goes unnoticed commonly by the driver since the deterioration of its components behaves silently and is difficult to perceive. This occurs because the driver gets used to the progressive failure of the vehicle's damping day by day, to the point of generating irreparable and extremely expensive damage. We must also add the poor condition in which most of the roads in the national territory are located, which leads to greater wear, mainly in the shock absorbers. All this generates the need for preventive maintenance so that any unforeseen event in the suspension system can be corrected in time, allowing to reduce costs in the medium and long term. In this degree thesis, a mechanical test bench was developed for the dynamic characterization of pneumatic and dry friction shock absorbers in order to diagnose malfunctions in these suspension elements through an HMI interface.application/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaBanco de pruebas para el diagnóstico de amortiguadores neumáticos y de fricción secaTest bench for the diagnosis of pneumatic and dry friction shock absorbersIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicSuspension systemDry frictionShock absorbersMechanical shockCar bumpersMechanicsSoftware developmentPower supplyMecatrónicaAmortiguadoresChoque mecánicaAutomóviles parachoquesMecánicaSistema de suspensiónFricción secaDesarrollo de softwareFuente de alimentación[1] BBVA Research “Situación automotriz 2018 Colombia”. (2018). El mercado automotor colombiano: características actuales y determinantes de demanda. 09-15.[2] Instituto Nacional de Vías INVIAS “información sectorizada por Direcciones Territoriales para la Red Vial Nacional a cargo de INVIAS”. (2019). Informe anual de vías en Colombia. 11-13.[3] Vélez, A. (2011). Metodología de la investigación. Medellín: EAFIT.[4] Campos, A. (2009) Métodos mixtos de investigación. Integración de la investigación cuantitativa y la investigación cualitativa. Bogotá: Editorial Magisterio[5] Estévez, M., Arroyo, M, & González C. (2004). La investigación Científica en la Actividad Física: su Metodología. Ciudad de la Habana: Editorial Deportes.[6] Hernández, R., Fernández, C., Baptista, P. (2010) Metodología de la Investigación. 5ta Edición. México , México D.F.: Editorial McGraw Hill[7] Farell, G.E., Egaña, E. & Fernández, F. (2003). Investigación científica y nuevas tecnologías. Ciudad de la Habana: Editorial Científico Técnica[8] Secretaría de Educación de Medellín. Revista Experiencias con Sentido Pedagógico. (2008)[9] Domínguez, E. Ferrer, J. (2011) Circuitos de Fluidos, Suspensión y Dirección. 1 edición. Madrid, España: MACMILLAN profesional. 150[10] Karnopp, D. (2012). Active damping in road vehicle suspension systems. Vehicle System Dynamics, 12(6), 291-311[11] Theunissen, J., Sorniotti, A., Gruber, P., Fallah, S., Ricco, M., Kvasnica, M., & Dhaens, M. (2019). Regionless explicit model predictive control of active suspension systems with preview. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 67(6), 4877-4888[12] Vílchez, J. (2020). Correcto funcionamiento y secretos de la suspensión trasera de un vehículo. Mecánica Nitro. Perú[13] Rodríguez J. (2021). Sistema de suspensión: Rígida y semirrígida. Universidad nacional de Colombia. Colombia[14] Gavilanez Endara, C. (2016). Análisis e Importancia de Sistema de Suspensión de Vehículos Livianos Mediante Modelo Digital (Bachelor's thesis, Quito: USFQ, 2016).[15] Mateos Ramírez, J. A. (2014). Estudio del comportamiento del sistema de suspensión y dirección de un vehículo eléctrico[16] Mesa Fernández, D. (2011). Simulación virtual de una suspensión McPherson en entorno VRML (Bachelor's thesis)[17] Arzola, N., & Rojas, G. (2013). Análisis del comportamiento dinámico de un vehículo con suspensión independiente tipo paralelogramo deformable y barras de estabilidad transversal. Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, (67), 112-125[18] Heras Jiménez, S. A. D. L. (1997). Optimización de suspensiones hidroneumáticas con amortiguador integrado. Universitat Politècnica de Catalunya[19] Amaya, C. Roxana, A. Jaimes, W. (2014) Diseño y construcción de un banco para la caracterización dinámica de amortiguadores Shibumi para vehículos. Proyecto de grado, Ingeniero mecánico, Universidad Industrial de Santander, Escuela de ingeniería mecánica. Bucaramanga, Colombia, 154-160[20] Marcial Rodríguez, A. S., & Rosero Flores, D. F. (2012). Análisis mediante elementos finitos del sistema de suspensión de un automóvil liviano (Bachelor's thesis, QUITO, 2012.).[21] Mualla, I. H., & Belev, B. (2002). Performance of steel frames with a new friction damper device under earthquake excitation. Engineering Structures, 24(3), 365-371.[22] Alvarez, I. Ariaga, A. (2015). Prototipo de sistema de compensación de oleaje para perforación geotécnica desde barco. Trabajo fin de máster. Universidad de Oviedo, Escuela politécnica de ingeniería de Gijón, 58-63[23] Correa Jáuregui, M. (2010). piezas de repuesto Sinotruk Amortiguador de muelle neumático Wg1664430201 en ventaen el tratamiento de la disfunción sexual eréctil. Revista Cubana de Medicina Militar, 39(3-4), 255-264[24] Norma técnica Colombia 1711. (2008). 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Banco de pruebas para el diagnóstico de amortiguadores neumáticos y de fricción seca

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