Cálculo y Simulación del Comportamiento Termo Mecánico de un Embrague Utilizando Ansys

Abstract

[ES] El embrague es un elemento utilizado en muchos vehículos de motor. Es el dispositivo mecánico más utilizado en la actualidad para variar la velocidad y el par durante el funcionamiento del vehículo. Debido a estas características, los embragues nos proporcionan una gran utilidad permitiéndonos arrancar el coche o cambiar la velocidad durante la conducción. Son varios los embragues que se presentarán en esta tesis, pero nos centraremos en el embrague multidisco húmedo. El embrague funciona conectando y desconectando el motor de la caja de cambios mediante la fricción del volante de inercia con uno o varios discos de embrague. Debido a su naturaleza, el embrague está sometido a fricciones elevadas que hacen que este elemento aumente su temperatura. Estos cambios de temperatura pueden favorecer, o en el peor de los casos, provocar defectos en la pieza. Por ello, la temperatura es una característica a tener en cuenta a la hora de estudiar o diseñar un embrague. En este trabajo de fin de máster, simularemos varios modelos de un embrague con diferentes variaciones para observar cómo influyen estas modificaciones en el calentamiento y la transferencia de calor del embrague. Estas modificaciones han ido desde la creación de un defecto en la superficie del componente provocando una discontinuidad hasta el aumento del número de dientes que tiene el disco de embrague para conectar con el exterior. Estas simulaciones se han realizado mediante un análisis de elementos finitos (FEM) utilizando el software Ansys Workbench.

[EN] The clutch is an element used in many motor vehicles. It is the most common mechanical device used today to vary the speed and torque during vehicle operation. Due to these characteristics, clutches provide us with a great utility allowing us to start the car or change the speed while driving. There are many clutches that will be presented in this thesis, but we will focus on the wet multi-plate clutch. The clutch works by connecting and disconnecting the engine from the gearbox by means of the friction of the flywheel with one or several clutch discs. Because of this functioning, the clutch is subject to high frictions that cause this element to raise its temperature. These changes in temperature can promote, or in the worst case, cause defects in the piece. This is why temperature is a characteristic to be taken into account when studying or designing a clutch. In this master's thesis, we will simulate several models of a clutch with different variations in order to observe how these modifications influence the heating and heat transfer of the clutch. These modifications have ranged from creating a defect in the surface of the component causing a discontinuity to increasing the number of teeth that the clutch disc has to connect with the outside. These simulations have been carried out by means of a finite element analysis (FEM) using Ansys Workbench software.