Desarrollo del prototipo virtual de un gato hidráulico. Simulación dinámica y análisis por elementos finitos

Abstract

[ES] Para el desarrollo de este trabajo, se han seguido una serie de pasos que definen una estructura muy específica, desarrollada en diferentes etapas. El trabajo consiste en el diseño de un prototipo virtual de un gato hidráulico de botella. Se ha optado por este modelo, por ser de muy fácil manejo, fiable y muy portable. Este trabajo ha sido realizado mediante el Software de Autodesk, Inventor Professional 2018, programa utilizado en la asignatura Ingeniería Gráfica, en el cuarto curso del grado. En primer lugar, se ha hecho una investigación sobre gatos hidráulicos existentes en el mercado, con el fin de encontrar referencias de forma, adaptabilidad, manejo y demás características para la elección adecuada. Para el dimensionamiento de los diferentes componentes, se determinan los materiales de todas las piezas; realizando los cálculos correspondientes de las más críticas, teniendo en cuenta las diferentes tensiones a que se encuentran sometidas cada una de ellas, en vista del posterior ajuste de dimensiones, modelado y ensayo estático de tensiones. Una vez comprobado, que las dimensiones principales de las piezas, cumplen con los requisitos de resistencia, se comienza el modelado de las piezas que forman el gato. A continuación, se generan los planos de estas. Posteriormente, se realiza el ensamblaje, creando restricciones entre las piezas, simulando los grados de libertad de la máquina. A continuación, se realiza una simulación virtual, para comprobar la integridad estática de la máquina, mediante elementos finitos. Como el gato no trabaja a una velocidad determinada, sino que es el usuario, mediante el accionamiento manual, el que la dota de aceleración y movimiento correspondiente, completamente variable, la simulación dinámica cae a un segundo plano ilustrativo. Con los resultados obtenidos, de la simulación con elementos finitos sobre una selección de piezas, se plantea una variación de las dimensiones y acabado final de las mismas. Finalmente, se procede a la realización de los planos definitivos del prototipo.

[CA] Per al desenvolupament d'aquest treball, s'han seguit una sèrie de passos que defineixen una estructura molt específica, desenvolupada en diferents etapes. El treball consisteix en el disseny d'un prototip virtual d'un gat hidràulic d'ampolla. S'ha optat per aquest model, per ser de molt fàcil maneig, fiable i molt portable. Aquest treball ha estat realitzat mitjançant el software d'Autodesk, Inventor Professional 2018, programa utilitzat en l'assignatura Enginyeria Gràfica, en el quart curs del grau. En primer lloc, s'ha fet una investigació sobre gats hidràulics existents al mercat, per tal de trobar referències de forma, adaptabilitat, maneig i altres característiques per a l'elecció adequada. Per al dimensionament dels diferents components, es determinen els materials de totes les peces; realitzant els càlculs corresponents de les més crítiques, tenint en compte les diferents tensions a què es troben sotmeses cadascuna d'elles, en vista del posterior ajustament de dimensions, modelat i assaig estàtic de tensions. Una vegada comprovat, que les dimensions principals de les peces, compleixen amb els requisits de resistència, es comença el modelatge de les peces que formen el gat. A continuació, es generen els plànols d'aquestes. Posteriorment, es realitza l'assemblatge, creant restriccions entre les peces, simulant els graus de llibertat de la màquina. A continuació, es realitza un assaig virtual, per comprovar la integritat estàtica de la màquina, mitjançant elements finits. Com el gat no treballa a una velocitat determinada, sinó que és l'usuari, mitjançant l'accionament manual, el que la dota d'acceleració i moviment corresponent, completament variable, la simulació dinàmica cau a un segon pla il·lustratiu. Amb els resultats obtinguts, l'assaig amb elements finits sobre una selecció de peces, es planteja una variació de les dimensions i acabat final de les mateixes. Finalment, es procedeix a la realització dels plànols definitius del prototip.

[EN] For the development of this work, a series of steps have been followed that define a very specific structure, developed in different stages. The work consists of the design of a virtual prototype of a hydraulic jack cylinder. This model has been chosen because it is very easy to use, reliable and very portable. This work was done using the Autodesk Software, Inventor Professional 2018, used in the subject Graphical Engineering, in the fourth year of the degree. In the first place, a research is made on hydraulic jack’s market, in order to find references of shape, adaptability, handling and other characteristics for the proper choice. For the dimensioning of the different components, the materials of all the pieces are determined; Making the corresponding calculations of the most critical, taking into account the different stress to which each of them are subjected, in view of the subsequent adjustment of dimensions, modeling and static stress testing. Once verified the main dimensions of the pieces and the requirements of resistance, the modeling of the pieces that form the cat begins. Then the planes of these are generated. Subsequently, the assembly is performed, creating constraints between the pieces, simulating the degrees of freedom of the machine. Then, a virtual test is performed, to check the static integrity of the machine, using finite elements. As the jack does not work at a certain speed, it is the user, through the manual drive, which provides the corresponding acceleration and movement, completely variable, the dynamic simulation falls to an illustrative background. With the results obtained, from the test with finite elements on a selection of pieces, a variation of the dimensions and final finish of the same arises. Finally, we proceed to the realization of the definitive plans of the prototype.