BANCADA DE MOTOR La bancada no es solo la conexión del motor con la estructura de la aeronave, también sirve para distribuir el peso del motor y disminuir los efectos de la tracción, torque y vibraciones. Solamente una bancada bien diseñada, adecuadamente construida y correctamente instalada podrá darnos su mejor eficiencia. En los aviones livianos la bancada se hace en tubo cromo molibdeno (4130) los que son soldados para formar una unidad simple y liviana. Para su soldadura se emplea comúnmente oxiacetileno. Algunas bancadas son diseñadas de tal manera de impartir un empuje hacia arriba o hacia abajo, con relación a la línea de vuelo o de acuerdo al larguero superior del fuselaje, mientras otras bancadas están ligeramente inclinadas hacia la derecha o hacia la izquierda, a fin de compensar el torque producido por el giro del motor. La determinación de la inclinación de la bancada y obviamente del motor es algo que conviene dejarlo en manos del diseñador de la aeronave, quien conoce y ha calculado los requerimientos aerodinámicos del avión. Solo unos pocos diseños requieren una inclinación de la bancada hacia abajo. ESTANDARIZACIÓN Aun cuando los puntos de anclaje de cada motor en particular están estandarizados, las bancadas en sí mismas, no lo están, aun para motores como Lycoming o Continental y esta se debe a que el diseño de la bancada tiene que ver con la estructura y los puntos de toma de cada avión, los que difieren grandemente entre unos y otros.
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AÑOS ATRÁS LOS CONSTRUCTORES MONTABAN SUS MOTORES DIRECTAMENTE SOBRE LA PARED DE FUEGO... Puede haber diferencias en el ancho del parallamas de un avión a otro, como así también en la posición del motor, algunos van más arriba mientras que otros prefieren colocarlo de manera tal de tener un perfil más bajo. Puede asimismo haber diferencias substanciales en la ubicación del centro de gravedad, por lo que en algunos diseños, al motor se lo ubica lejos del parallamas o por el contrario bien cerca del mismo. Todas estas diferencias hacen que el constructor encuentre difícil conseguir una bancada que concuerde exactamente con el avión en particular de cada uno. A menos que uno como diseñador de la aeronave haya pensado en dotarla con una bancada tradicional y de las que se pueden conseguir en un taller o en casas que vendan partes aeronáuticas, se deberá construirla con sus propias manos. ¿QUE CLASE DE BANCADA NECESITAMOS? La mayoría de las bancadas para el promedio de los motores de cuatro cilindros, opuestos, enfriados por aire, son muy parecidas, hay algunas diferencias en las dimensiones y en el método de dotarlas de elementos anti vibratorios.
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AÑOS ATRÁS LOS CONSTRUCTORES MONTABAN SUS MOTORES DIRECTAMENTE SOBRE LA PARED DE FUEGO... Puede haber diferencias en el ancho del parallamas de un avión a otro, como así también en la posición del motor, algunos van más arriba mientras que otros prefieren colocarlo de manera tal de tener un perfil más bajo. Puede asimismo haber diferencias substanciales en la ubicación del centro de gravedad, por lo que en algunos diseños, al motor se lo ubica lejos del parallamas o por el contrario bien cerca del mismo. Todas estas diferencias hacen que el constructor encuentre difícil conseguir una bancada que concuerde exactamente con el avión en particular de cada uno. A menos que uno como diseñador de la aeronave haya pensado en dotarla con una bancada tradicional y de las que se pueden conseguir en un taller o en casas que vendan partes aeronáuticas, se deberá construirla con sus propias manos. ¿QUE CLASE DE BANCADA NECESITAMOS? La mayoría de las bancadas para el promedio de los motores de cuatro cilindros, opuestos, enfriados por aire, son muy parecidas, hay algunas diferencias en las dimensiones y en el método de dotarlas de elementos anti vibratorios.
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COMO ESTA COMPUESTA LA BANCADA Consiste básicamente en cuatro orificios en el parallamas, donde se colocan los bulones que toman el motor. No hay necesidad de soldar nada, ni hacer otro trabajo que alinear bien los agujeros. La intensidad de las vibraciones logradas por esta forma de bancada es, en el mejor de los casos molesta, pero por lo general, no solo produce una gran fatiga para el piloto, también incrementa la posibilidad de fallas estructurales en los componentes de la aeronave. Desde esta simple bancada, pasamos a una de construcción más compleja, realizada con tubos de acero, esta bancada, típica, para la mayoría de las aeronaves livianas, utiliza ocho bulones para para su fijación, y el constructor constructor deberá primero primero realizar un dispositivo dispositivo (comúnmente llamado "cama") para poder alinear y soldar cada uno de sus componentes, de manera tal que una vez terminada, todos los agujeros coincidan (con el motor y con el parallamas) esto representara un problema, si no está preparado y tiene algo de experiencia en el manejo del soplete. Muchos realizan todo el trabajo previo, es decir: corte y preparación de los tubos, refuerzos y bujes, lo colocan en la cama y después de "puntearlo", es decir asegurar todo con pequeños puntos de soldadura (siempre estamos hablando de soldadura oxiacetilénica o con argón) lo llevan a manos de un soldador experimentado quien terminara todas las soldaduras. Debemos aclarar que no se necesita ser un "mago del soplete" para realizar una bancada, simplemente es bueno adquirir práctica y conocer algo de teoría para evitar que el conjunto se revire por los efectos del calor de la llama y que finalmente queden todos los agujeros alineados. Por lo general las bancadas realizadas por los constructores amateurs son realmente buenas y durables, no.se sorprenda al saber que aún en bancadas realizadas por fabricantes de aeronaves, bajo condiciones controladas y realizadas por soldadores profesionales, se detectan fallas y fisuras, generalmente, este tipo de fallas se localiza en las tomas de motor. Muchas veces estas roturas están asociadas con la instalación de la rueda de nariz. Algunos pilotos al aterrizar, inducen a la aeronave a un efecto tipo "carretilla", el esfuerzo aplicado a todo el conjunto de la rueda de nariz y bancada, son muy grandes y aparentemente es el principal responsable de las fallas. (En el caso de aviones con tren triciclo) Además de soportar al motor en correcta alineación y reducir las vibraciones y el ruido, la bancada debe reprimir los movimientos del motor, dentro de los límites aceptables, por si no lo había advertido aun, en una instalación típica. El motor se balancea en sus amortiguadores de goma, por lo tanto, es necesario prever de suficiente espacio entre éste y el caullin del motor, a fin de evitar roturas, por lo general, con una luz de 15 a 20 milímetros mínimo.
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DOS TIPOS DE BANCADAS Los dos tipos básicos de bancadas colocadas en aeronaves livianas en estos días, son: las cónicas y las dina focales. Las cónicas, probablemente lleven su nombre por los tipos de amortiguadores que se emplean entre la bancada y el motor, este tipo de bujes son básicamente conos de goma, ocho de estos bujes son necesarios para una instalación típica.
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Estas bancadas son las más económicas y fáciles de construir. Las bancadas dina focales son lo mejor, ya que realizan un excelente trabajo absorbiendo las vibraciones del motor, además de reducir el nivel de ruido en la cabina. Como contrapartida, son también las más caras y difíciles de realizar. (Ver fi guras 3 y 4)
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En estas bancadas, los elementos anti vibratorios se disponen en anillos dina focales, dado que las líneas de centro de estos anillos interceptan las líneas de centro de gravedad del conjunto motriz (motor / hélice) su dificultad para construirlas radica en la precisión con que hay que alinear cada parte. Como si fuera poco, hay dos tipos de bancadas dina focales: las bancadas tipo 1, son las más comunes, usadas para la mayoría de los motores AVCO Lycoming hasta 180 Hp. El tipo 2, es generalmente empleado para los motores AVCO Lycoming I0-320 y los I0-360 en un rango de potencias de 150 a 200 Hp.
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CONSTRUCCION Los métodos de construcción son básicamente los mismos para ambos tipos de bancadas, cónicas o dina focales, idealmente una bancada debería ser lo suficientemente larga como para alejar al motor lo suficiente del parallamas y además contar con el espacio necesario para instalar y remover los accesorios del motor. Lamentablemente, esto a veces no es posible por las limitaciones impuestas por el peso y balanceo de la aeronave. A veces este problema es crítico, por lo que tendrá que colocar el motor lo más cerca posible del parallamas, quizás convendría considerar realizar una bancada abisagrada. Este tipo de bancadas requiere algunas consideraciones especiales tales como: cuidar la alineación de las bisagras, de manera tal que estas puedan cumplir con la función sin problemas. Otro detalle importante es la ubicación de todas las conexiones y comandos que deberán ser colocadas preferentemente sobre el lado que pivoteara. Como se verá la bancada pivotante es mejor en teoría que en la práctica, además de ser mayor el número de piezas que la componen, tendrá que dejar a las líneas de alimentación, cableados y comandos más sueltas a fin de poder girar el motor.
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ESPECIFICACIONES DEL MOTOR SELECCIONADO
Type: Four-cylinder air-cooled horizontally opposed engine Bore: 5.125 in (130 mm) Stroke: 3.875 in Displacement: 319.8 in³ Dry weight: 244 lb (111 kg) Components Valvetrain: Two overhead valves per cylinder Fuel system: Updraft carburetor Fuel type: minimum grade of 80/87 avgas Oil system: Wet sump Cooling system: Air-cooled Performance Power output: 150 hp (112 kW) Compression ratio: 7:1 Power-to-weight ratio: 1.63 lb/hp (0.99 kW/kg)
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SPECIFICATIONS - 0-320-A Cylinder bore
5.125 in.
Stroke
3.875 in.
Displacement, cubic inches
319.8
Compression ratio
7.00:1
Rated rpm
2,700
Rated horsepower
150
Cruising rpm
2,450
Dry weight
268 lbs.
Oil pressure, normal
65 to 85 psi
Oil pressure, minimum at idle
25 psi
Oil sump capacity
8 qts
Fuel grade, octane
80/87
Spark advance, BTC
25 degrees
Tappet setting, cold engine
.028 to .080 inches
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ADAPTACION DE LA HÉLICE Para una adaptación de la hélice, se realiza mediante dos ecuaciones principales, la primera de ellas se utiliza si se desea adaptar una hélice bi-pala y la segunda ecuación planteada en este trabajo es si se desea una tri-pala. Para una hélice bi-pala Ecuación 1.1
√ √ √ √
Ecuación 1.2
Para una hélice tri-pala Ecuación 1.1
Ecuación 1.2 Dónde:
d= Diámetro de Hélice HP= Potencia Máxima de nuestro motor expresada en HP P= Potencia Máxima del motor expresada en sistema métrico
El motor Lycoming O-320 tiene una potencia de 150 HP teniendo en cuenta que es una hélice bi-pala. Para una hélice bi-pala
√ √ √ √
Ecuación 1.1
Ecuación 1.2
Resolviendo:
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DISEÑO DE LA BANCADA Para el diseño así como la fabricación de una bancada de motor se debe considerar un punto muy importante que es la determinación de la magnitud de cada una de las fuerzas externas a las que está sometida la estructura así como el peso total de nuestro motor. Las fuerzas y momentos que actúan sobre el soporte (bancada) se pueden clasificar en directas o inducidas. El primero incluye, el empuje, torque y otras fuerzas provocadas por el flujo y el segundo incluye las fuerzas de inercia. Las fuerzas inducidas juegan un papel fundamental, surgen de una variedad de causas que pueden ser consideradas junto con las fuerzas directas. Clasificación:
Fuerza de empuje y torque : Producidas por la hélice y los valores dependiendo de las características del motor así como de la hélice seleccionada, sujeto a las condiciones de vuelo. Los coeficientes de fricción de cada una de las partes de la carcasa del motor : pueden analizarse en un túnel de viento para saber cómo está afectada nuestra aeronave. Fuerza de aceleración inercial: presentada por la aceleración misma de nuestra aeronave analizadas por las siguientes ecuaciones: Ecuación 1.3
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Dónde:
W= Peso de nuestro motor que en este caso es el Lycoming O-320. A= La aceleración linear de la aeronave en cualquier dirección. Momentos y fuerzas de aceleración angular de la aeronave con respecto al centro de gravedad:
Ecuación 1.4 Ecuación 1.5
Dónde:
o
L= Distancia del centro de gravedad de la aeronave, al centro de gravedad de la combinación de motor y la hélice. I= Momento de inercia de la aeronave alrededor del su eje de rotación. a= Aceleración angular.
Fuerza de aceleración radial : Surge de la velocidad angular ω y está dada por:
o
o
Ecuación 1.6
Par giroscópico: Bien puede ser originado por el movimiento de la hélice o de las partes que tiene nuestro motor. Fuerzas de vibración: Producidas por un desequilibrio de las partes que componen al motor, originado de la rotación de la hélice y las partes del motor. La naturaleza de esta fuerza es tal que no se incluye en el análisis estático, puede realizarse la consideración de las mismas pero solo si se quiere hacer un análisis de fatiga estructural.
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¿QUÉ ES EL PAR MOTOR? El par motor es el momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia. La potencia desarrollada por el par motor es proporcional a la velocidad angular del eje de transmisión, viniendo dada por:
Dónde:
es la potencia (en W) es el par motor (en N·m) es la velocidad angular (en rad/s)
El par motor viene determinado en los motores de combustión interna alternativos , por la presión media efectiva de la expansión de los gases sobre la cabeza del pistón. Esta presión la define la masa de mezcla que se expande, cuanto mayor sea esta masa, a igual volumen de cilindro, más par. El control sobre esta masa de mezcla la tiene el mando del acelerador, que regula la entrada de más o menos aire (motor Otto) o de más o menos combustible (motor diésel). Esto quiere decir que a un régimen de revoluciones determinado, el motor puede estar produciendo más o menos par.
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DETERMINACION DEL PAR MOTOR Hacer un análisis del par motor producido por nuestro motor es de suma importancia ya que debe cubrir con la potencia requerida y las revoluciones máximas a las que trabajara nuestra hélice, esto es mediante la combinación de las cargas límites para las condiciones que va estar sometida la aeronave.
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CARACTERISTICAS DEL MOTOR QUE VAMOS A UTILIZAR Potencia=150Hp Numero de revoluciones=2550 rpm
( )
El valor medio de la velocidad angular es:
CONSIDERACION 1:
La FAR 23 menciona que el par límite necesario para el diseño se obtendrá multiplicando un factor de seguridad de 2.
“Par motor medio en sentido opuesto al giro de la hélice”
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DETERMINACION DE CARGA VERTICAL La Componente vertical que está actuando en el centro de gravedad de nuestro motor Lycoming O-320 la determinaremos con la FAR 23 determinándose con el peso total del motor en combinación con el 75% del factor de carga límite para el avión el cual para esta categoría corresponde:
CARGA VERTICAL
“Carga vertical actuante en el centro de gravedad hacia abajo”
CARGA LATERAL EN LA BANCADA Se calcula de acuerdo a la normatividad de la FAR 23. La bancada debe diseñarse para soportar una carga en dirección lateral no menor de un tercio del factor correspondiente de carga en condiciones de vuelo a una velocidad de maniobra por el peso total del motor, este factor no deberá estar a menos del 1,33. Bajo estas condiciones se considerara independientemente para otras condiciones de vuelo, actuando así en el centro de gravedad del motor.
()() Por lo tanto determinaremos la carga lateral:
“Carga lateral actuante en el centro de gravedad en ambos sentidos (izquierdaderecha)”
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TRACCIÓN MÁXIMA En el cálculo de estructuras e ingeniería se denomina tracción al esfuerzo a que está sometido un cuerpo por la aplicación de dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo. Lógicamente, se considera que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo. Un cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en ciertas direcciones por efecto de la tracción. Sin embargo el estiramiento en ciertas direcciones generalmente va acompañado de acortamientos en las direcciones transversales; así si en un prisma mecánico la tracción produce un alargamiento sobre el eje "X" que produce a su vez un encogimiento sobre los ejes "Y" y "Z". Este encogimiento es proporcional al coeficiente de Poisson (ν): εy = εz = − νε x
Para este análisis se tomaran en cuenta las fuerzas actuantes durante la fase de despegue: 1. Tracción. 2. Resistencia al avance. 3. Resistencia por fricción de las ruedas.
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TRACCION La tracción es la inversa de la velocidad del avión, se puede considerar que la tracción disminuye desde el momento de despegue debido a que la velocidad es nula. Debido a esto tenemos que si la velocidad de la aeronave es igual a 0 la tracción es máxima, mediante esta determinación la tracción se expresa:
Dónde:
K= Coeficiente de tracción estática que depende del tipo de perfil de la hélice y del ángulo de pala al 75% del radio de la hélice. P= Es igual a la potencia máxima de nuestro motor. =Diámetro de la hélice.
Utilizando nuestra velocidad de crucero se calculara el valor del coeficiente de la velocidad-potencia mediante la siguiente expresión: Dato:
Formula :
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Con el valor obtenido anteriormente y utilizando las gráficas de curvas generales para hélices con perfil Clark Y obtenemos:
Dónde:
n=Eficiencia de hélice=0.815
Angulo de pala al 75% del radio=
A partir del ángulo de pala al 75% del radio, con ayuda de las gráficas de coeficientes de tracción estática se determina:
Por lo tanto la tracción máxima es:
“Tracción Máxima actuante en el eje de tracción”
Cargas y momentos L V T
Magnitud
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DISEÑO ESTRUCTURAL DE LA BANCADA Selección, dimensionamiento y forma de la bancada Una vez encontradas las cargas que actúan sobre nuestra bancada, el siguiente paso es determinar la geometría de nuestra estructura, considerando todos los componentes de la misma y para el diseño el factor más importante será que todos los componentes del motor tengan un acceso fácil, debemos considerar los soportes y montajes cónicos del motor Lycoming 0-320-A.
Montaje cónico Lycoming de motor Lycoming 0-320-A. Ofrecen calidad de humectación superior y no se endurecen con el tiempo como montajes de otro tipo. Son fabricados en caucho de silicona de alta tecnología que ofrece una compresión inferior al ponerse que el motor se pande con el tiempo. La silicona también soporta grandes temperaturas. Se extienden y es compatible con la grasa y el aceite.
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SECCIONES DE LOS ELEMENTOS Y SUS PROPIEDADES
Tabla1: Tubos de Acero al Cromo-Molibdeno SAE 4130
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Área
Espeso r
0.5in
0.840in
0.690in
0.196349
0.075in
0.75in
1.050in
0.900in
0.441786
0.075in 0.015531
0.015625i n 0.03515in
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DISEÑO EN SOFTWARE RHINOCEROS DE LA BANCADA En este caso presentaremos el análisis de una bancada estilo Lycoming típico ya que es la más utilizada en el sector aeronáutico pero también se realizó un isométrico de una bancada tipo Lycoming Dina focal para que se pueda observar las diferencias de cada una delas bancadas. Fase 1 de diseño: Este es el método original para fijar un soporte de motor Lycoming a los soportes de aluminio montados en la pared de fuego. Debemos tener en cuenta que la carga del motor se aplica a los tubos que tienen dos sujetadores (AN) en corte. Note también que la cabeza del perno y la arandela no están dando contra una superficie plana, sino contra el tubo de diámetro de 5 / 8”. Todo el esfuerzo se concentra a lo largo de una línea de contacto fina tangente a la tubería. Nota: sólo una parte del soporte del motor se muestra aquí.
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Fase 2 de diseño:
Se puede determinar a simple vista que los tornillos se someten a altas concentraciones innecesarias en la cabeza, el perno horizontal ha interferido gracias a su cercanía a la orilla de la pared de fuego creando problemas a más de un constructor a la hora de la fabricación así como el proceso de soldadura. Este método de fijación del motor de la aeronave no tiene provisiones para ajustar el ángulo de empuje. Si bien los errores en la alineación deben ocurrir durante el proceso de construcción, la única manera de corregirlos es construir un soporte de motor nuevo o hacer reparaciones a la bancada original mediante la eliminación de tubos perforados y volver a soldarlos de nuevo. Este es un negocio arriesgado, incluso cuando el montaje final se trata con calor para eliminar las tensiones internas.
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En esta fase de diseño optamos por proponer un soporte existente en el mercado fabricado de una aleación de Acero-Cromo-Molibdeno 4130. Fase 3 de diseño:
En esta modificación propuesta sustituye a la extrusión de aluminio original. Es un patrón de pernos para asegurar que los largueros y el larguero principal sean idénticos a las partes de aluminio original. Los cuatro principales motores de tubos de montaje tendrá que ser movido 0,0625 "(1 / 16") en el plano vertical. Dos de esos mismos tubos también se debe mover lateralmente 15/16 "con el fin de mantener la alineación de montaje del motor. No son necesarias modificaciones al larguero de nuestra aeronave. El cambio en el montaje del motor en sí es una operación de soldadura y debe ser tratado con calor después de realizar los cambios en este diseño, la pieza se compone de una pulgada cuadrada de Acero-Cromo-Molibdeno 4130 con 0.120 "de gruesa en la pared y un .120" de nuestra pieza en el extremo grueso soldado. Habrá que colocar el tornillo principal. Este nuevo dispositivo deberá ser tratado con calor para aliviar las tensiones con las especificaciones que maneja la FAR 23.
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Observamos el resultado final de nuestra propuesta. Las cuatro esquinas del montaje están sujetas de esta manera. Este método permite un ajuste limitado del ángulo de empuje del motor. Si el agujero de 1 / 8 "que van en la placa final se hace un poco más grande, las arandelas se pueden utilizar para la cuña asimétrica del montaje del motor para compensar los errores de construcción, es necesario el uso de cuatro piezas con el siguiente acomodo: Dos a la izquierda y dos a la derecha del larguero principal. Fase 4 de diseño:
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Finalmente con las condiciones antes mencionadas procederemos a realizar el dibujo completo de nuestra bancada. En este dibujo de la bancada del motor no se muestran nuestras piezas de sujeción ya que este isométrico lo trasladaremos al software ANSYS para realizar los análisis correspondientes a cada parte. Fase 4 de diseño:
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Bancada tipo Lycoming Dina focal
Figura: Dibujo realizado en Rhinoceros de una bancada estilo Lycoming Dina focal.
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CALCULO DE BANCADA TIPO LYCOMING TÍPICO EN EL SOFTWARE ANSYS Par un cálculo más preciso de la bancada que se diseñó en el software de Rhinoceros procederemos hacerle un análisis estructural que se compone de las siguientes partes:
Análisis Modal de Vibraciones producidas por el motor. Análisis de las cargas así como de las fuerzas que actúan sobre la armadura.
Paso 1: Transportamos la armadura que se va analizar a Workbench en un formato “.igs” o “.stp”, esto nos va a permitir pasar la armadura en 3D sin necesidad de realizar puntos.
Paso 2: Analizamos mediante la función Anayze-Edge Tools-ShowEdges para ver que ningún lado de nuestra armadura este abierta para que no genere conflictos en WORKBENCH.
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Paso 3: Guardaremos nuestra armadura en un formato “.igs” para que WORBENCH lo reconozca sin ningún problema.
Paso 4: Lo guardaremos en un formato IGES type: IGES 144 ya que esto nos permitirá hacer más suave nuestras superficies y poder realizar un análisis de una forma más sencilla y rápida, mediante este formato podremos darle propiedades a nuestra malla.
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Paso 5: Abrimos WORKBENCH y hacemos los siguientes pasos.
Paso 6: Importaremos nuestra geometría previamente guardada en “.igs”.
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Paso 7: Abriremos nuestro modelo en la opción Model- Escogemos el sistema en que se va a trabajar en este caso nosotros seleccionaremos en sistema inglés.
Paso 8: Una vez transportada nuestra geometría queda así ya en ANSYS
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Paso 9: Especificaremos el material con el que está hecha la pieza así como también determináremos el tipo de malla a trabajar y el espesor de la malla.
Paso 10: Podemos observar que nuestro material determina Acero esto es porque en la librería nos marca aleaciones de Acero-Cromo-Molibdeno (4130).
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Paso 11:
Procedemos a generar la malla en el icono de Mesh-Generate.
Nota algunas ocasiones causara problemas la malla si nuestra pieza no está bien cerrada de todas las uniones que se van a analizar.
Paso 12: En esta imagen se pueden visualizar todos los sub-menús antes mencionados.
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Paso 13: Una vez generado el mallado podremos observar que nuestra pieza se muestra así con polígonos esto quiere decir que ya está mallado observemos la densidad de la malla, este tipo de malla nos permitirá hacer un buen análisis estructural.
Paso 14: Empotraremos nuestra armadura a la pared de fuego de la siguiente forma: Modal-Fixed Support- Support-Fixed Suport y seleccionamos los soportes que vana hacia la pared de fuego y los soportes que sostendrán a nuestro motor.
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Pao 15: Daremos en el menú Solution para que pueda realizarse el cálculo respectivo del análisis modal así como las fuerzas actuantes de nuestro motor en la bancada.
Paso 16: ANSYS nos permite realizar una memoria de cálculos basada en los pasos que se realizaron anteriormente así que se mostrara a continuación en el Paso 17.
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Paso 17: “DEFORMACIONES TOTALES” DEFORMACION 1
DEFORMACION 2
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DEFORMACION 3
DEFORMACION 4
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DEFORMACION 5
DEFORMACION 6
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MEMORIA DE CALCULOS ARROJADA POR ANSYS WORKBENCH
Coordinate Systems TABLE 5 Model (A4) > Coordinate Systems > Coordinate System Object Name Global Coordinate System State Fully Defined Definition Type Cartesian Ansys System Number 0. Origin Origin X 0. m Origin Y 0. m Origin Z 0. m Directional Vectors X Axis Data [ 1. 0. 0. ] Y Axis Data [ 0. 1. 0. ] Z Axis Data [ 0. 0. 1. ]
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Connections TABLE 6 Model (A4) > Connections Object Name Connections State Fully Defined Auto Detection Generate Contact On Update Yes Tolerance Type Slider Tolerance Slider 0. Tolerance Value 3.1171e-002 m Face/Face Yes Face/Edge No Edge/Edge No Priority Include All Group By Bodies Search Across Bodies Revolute Joints Yes Fixed Joints Yes Transparency Enabled Yes Mesh Object Name State Defaults Physics Preference Relevance Sizing Use Advanced Size Function Relevance Center Element Size Initial Size Seed Smoothing Transition Span Angle Center Minimum Edge Length Inflation Use Automatic Tet Inflation Inflation Option Transition Ratio Maximum Layers Growth Rate Inflation Algorithm View Advanced Options Advanced Shape Checking Element Midside Nodes Number of Retries Rigid Body Behavior Mesh Morphing Pinch Use Sheet Thickness Pinch Tolerance Generate on Refresh
Mesh
Solved Mechanical 0 Off Coarse Default Active Assembly Medium Fast Coarse 1.2369e-003 m None Smooth Transition 0.272 2 1.2 Pre No Standard Mechanical Program Controlled Default (4) Dimensionally Reduced Disabled No Please Define No
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Statistics Nodes Elements Mesh Metric
40082 40095 None
FIGURE 1 Model (A4) > Modal (A5) > Solution (A6)
TABLE 13 Model (A4) > Modal (A5) > Solution (A6) Mode Frequency [Hz] 1. 2. 0. 3. 4. 1.4165e-005 5. 3.7727e-005 6.
4.2187e-005
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Material Data Structural Steel TABLE 23 Structural Steel 4130> Constants Density 7850 kg m^-3 Coefficient of Thermal Expansion 1.2e-005 C^-1 Specific Heat 434 J kg^-1 C^-1 Thermal Conductivity 60.5 W m^-1 C^-1 Resistivity 1.7e-007 ohm m TABLE 25 Structural Steel > Compressive Yield Strength Compressive Yield Strength Pa 2.5e+008 TABLE 26 Structural Steel > Tensile Yield Strength Tensile Yield Strength Pa 2.5e+008 TABLE 27 Structural Steel > Tensile Ultimate Strength Tensile Ultimate Strength Pa 4.6e+008 TABLE 28 Structural Steel > Alternating Stress Alternating Stress Pa Cycles Mean Stress Pa 3.999e+009 10 0 2.827e+009 20 0 1.896e+009 50 0 1.413e+009 100 0 1.069e+009 200 0 4.41e+008 2000 0 2.62e+008 10000 0 2.14e+008 20000 0 1.38e+008 1.e+005 0 1.14e+008 2.e+005 0 8.62e+007 1.e+006 0
Strength Coefficient Pa 9.2e+008
Strength Exponent -0.106
TABLE 29 Structural Steel > Strain-Life Parameters Ductility Ductility Cyclic Strength Coefficient Exponent Coefficient Pa 0.213 -0.47 1.e+009
Cyclic Strain Hardening Exponent 0.2
TABLE 30 Structural Steel > Relative Permeability Relative Permeability 10000
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ANALISIS REALIZADO EN EXCELL ( CALCULO DE LA BANCADA)
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TABLA COMPARATIVA DE RESULTADOS (EXCELL Y WORBENCH) ANALISIS DE ESFUERZOS REALIZADOS EN EXCELL ESFUERZO CRITICO 43493.9860 43493.9860 43755.5868 43755.5868 41634.0415 41634.0415 44594.5082 44594.5082 42925.0241 42925.0241
ESFUERZO APLICADO 344.7901 344.7901 13898.6118 13898.6118 14277.7167 14277.7167 16419.4507 16419.4507 7330.6823 7330.6823
F.S TEORICO 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
ESFUERZO PERMITIDO 28995.9906 28995.9906 29170.3912 29170.3912 27756.0277 27756.0277 29729.6721 29729.6721 28616.6827 28616.6827
ESFUERZO DE CEDENCIA 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000
ANALISIS DE ESFUERZOS REALIZADOS EN WORKBENCH ESFUERZO CRITICO 43493.386 43493.386 43754.987 43754.987 41633.442 41633.442 44593.908 44593.908 42924.424 42924.424
ESFUERZO APLICADO 344.3901 344.3901 13898.212 13898.212 14277.317 14277.317 16419.051 16419.051 7330.2823 7330.2823
F.S TEORICO 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
ESFUERZO PERMITIDO 28995.2906 28995.2906 29169.6912 29169.6912 27755.3277 27755.3277 29728.9721 29728.9721 28615.9827 28615.9827
ESFUERZO DE CEDENCIA 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000 45000
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