Disseny d'un banc d’assaig de flexió rotativa de cubs de roda de vehicles

Abstract

Aquest treball s’endinsa en el disseny d’un banc de proves per fer assaigs de durabilitat de flexió rotativa a cubs de roda de la suspensió de vehicles de classe turisme. El cub és la peça del vehicle encarregada de donar rotació a la roda, sigui per deixar-la girar lliurement o per transmetre-li el parell del motor. El banc de proves ha de permetre aplicar càrregues radials i axials de diferent magnitud al cub, a la vegada que se’l fa girar. El protocol de l’assaig especifica les fórmules per determinar la magnitud de les càrregues, així com la velocitat de rotació i els cicles de duració de l’assaig. Després de definir la càrrega màxima que es pot aplicar a l’assaig, s’ha estudiat les limitacions i necessitats del disseny. La solució escollida contempla l’ús d’un únic cilindre hidràulic disposat en angle, per poder aplicar les càrregues radials i axials adequades. A més, a causa de la magnitud de les càrregues màximes de l’assaig, s’ha vist la necessitat d’instal·lar dos rodaments i un eix massís amb l’objectiu d’absorbir les forces del cilindre hidràulic. Per fer girar el cub s’ha pensat en diverses opcions: la transmissió per corretges i per engranatges. Comparant els avantatges i inconvenients de les dues alternatives, la balança s’ha decantat cap al reductor d’engranatges. Altrament, s’ha hagut de pensar un útil per unir el cub a l’eix i que sigui flexible per assajar qualsevol model de cub. En paral·lel a l’etapa de disseny, s’ha anat buscant en catàlegs de proveïdors i en el taller les especificacions i dimensions de totes les peces que s’han necessitat, amb l’objectiu de valorar si són les peces adequades i poden arribar a complir la funció per la qual es volen utilitzar. Pel que fa als càlculs, s’han trobat les reaccions a l’eix per poder dimensionar els rodaments i dibuixar els diagrames d’esforços i moments. A partir d’aquests gràfics ha estat fàcil veure les càrregues a les quals està sotmès l’eix i poder dissenyar-lo perquè no pateixi per fatiga ni per vibracions. També, ha estat necessari calcular les xavetes, unions cargolades i passadors, així com escollir la mida del cilindre hidràulic. En acabar el disseny, s’han fet els plànols en AutoCAD per documentar el conjunt del banc amb les peces, materials i especificacions de muntatge. També, s’ha dibuixat els plànols de les peces que s’han de fabricar, tot indicant les cotes, toleràncies i acabats superficials adequats. Les peces que no cal fabricar, perquè s’han de comprar o bé perquè estan al laboratori, s’expliquen detalladament, tot fent èmfasi en el model, les prestacions que ha de tenir i les normatives ISO/DIN a les que s’acullen. Finalment, s’ha fet un petit manual de muntatge, seguretat i manteniment, tot mostrant els passos a seguir i les recomanacions per conservar el banc d’assaig en bones condicions. També s’ha fet un estudi temporal, econòmic i ambiental; per veure l’impacte del treball en aquests tres àmbits