Cálculo de los componentes del conjunto de presión

Para determinar el conjunto de presión se buscará un sistema sencillo sin holguras en la articulación, con bajo número de componentes que permita la automatización del montaje. Al ser un tamaño grande de embrague, la articulación de la tecnología CP no sería suficientemente robusta como para soportar las altas cargas tanto en plato como en cojinete, la tecnología óptima será la DBC (Figura 6.5).

Fig. 6.5: Tecnología DBC

Conocidas las dimensiones generales del embrague (240), dadas por el dimensionamiento de los forros de fricción, se hace uso de las tablas (Tabla 6.5) de los conjuntos de presión ya existentes.

Una vez determinadas las características del conjunto que habría que usar para esta aplicación, se debe determinar si el diafragma existente aguantará las solicitaciones de la nueva aplicación o habría que diseñar uno nuevo y finalmente hay que calcular los si los tirantes de los que dispone el conjunto son válidos.

Es importante resaltar, que la denominación de los conjuntos (Ej. 240 DBC 5700), el primer número hace referencia al tamaño, luego aparece la tecnología y el numero final es la carga en plato máxima que ese conjunto es capaza de ofrecer.

Para la elección del conjunto se debe determinar cuál es la carga mínima que debe aportar el plato en esta aplicación, en el punto 6.3.1. se ha determinado que la carga mínima debe ser:

F¬-®£t Fp 5292 N

Aplicando un coeficiente de seguridad de 1,2, se obtiene:

F¬-®£t_=…p 6350 N

De esta forma, el único conjunto que sería valido seria el 240 DBC 7200.

6.3.1.

Cálculo del diafragma

Para poder asegurar que el conjunto elegido es válido, se debe determinar si el diafragma que dispone podrá soportar todas las solicitaciones a las que estará sometido durante su vida útil.

Las características del diafragma que monta el conjunto 240 DBC 7200, se muestran en la tabla 6.6.

Tabla 6.8. Características diafragma 701209 G0.

1. La carga suministrada por el diafragma debe ser mayor de 6350 N, para asegurar en todo momento que se transmite el par necesario. En este sentido habrá que asegurarse que esto ocurre tanto al principio (carrera del plato nula) como al final de la vida del conjunto.

En la gráfica de la curva de carga del diafragma (Figura 6.6) se puede observar que en todo momento se mantiene la carga por encima del valor mínimo que se ha calculado. Con la arandela nueva, la carga mínima estará siempre por encima de 6710 N y en la posición de desgaste la carga mínima superará siempre los 6950 N.

Fig. 6.6: Curva de carga Diafragma 701209 G0.

2. El estado tensional estático soportado por el diafragma debe ser tal que en ningún momento se superen las máximas tensiones admitidas por el material (1200 N/mm a compresión y 80 N/mm a tracción) y además debe aguantar el estado tensional dinámico a fatiga con una vida máxima de 106 ciclos.

Haciendo uso de un programa informático Valeo se calculan las tensiones máximas a tracción y a compresión estáticas a las que el diafragma estará sometido. Se obtiene que la tensión máxima a compresión será de 1053 N/mm2 y 153 N/mm2, de esta forma se asegura que en ningún caso se superen las tensiones máximas en estático.

Haciendo uso del mismo programa de cálculo, se realiza el estudio a fatiga del diafragma, se muestra en la figura 6.7 el diagrama de Smith-Goodman del programa.

Fig. 6.7: Diagrama de Smith-Goodman para 50CV4.

Según el gráfico, el punto 3 (esquina inferior del radio exterior) puede llegar a romper para el desgaste máximo; para evitar esto se hará un pequeño chaflán en esta zona que disminuirá las tensiones sufridas.

Una vez realizadas estas comprobaciones se puede determinar que este diafragma es el óptimo para la aplicación que se está diseñando.

En la figura 6.8 se muestra el plano general del diafragma.

6.3.2.

Cálculo de los tirantes

Se van a utilizar tres tirantes dispuestos a 120° y deben ser capaces de levantar el plato de presión (3,5 Kg), asegurando un levantamiento de 1,3 mm (fmax - fmin = 1,3 mm), que es el levantamiento mínimo que exige el conjunto que se ha elegido.

Según las dimensiones y disposición del conjunto de presión los tirantes tienen una flecha de 3,5 mm en la posición de nuevo (fmax=3,5 mm), por otra parte la carga que debe soportar cada tirante en ese punto debe ser por lo menos la tercera parte del peso del plato (porque hay tres tirantes):

P=3,5·9,8/3=11,43 N

Si se analiza la tensión habrá que asegurarse de que el tirante escogido soporte una tensión estática inferior a la máxima admisible, y que además tenga una rigidez lo más baja posible (pequeño espesor y gran longitud) para que no haya problemas de fatiga.

Se utilizará un tirante de 41,5 mm de longitud equivalente, 14 mm de ancho y de 0,5 mm de espesor:

• L=41,5 mm

• B=14 mm

• e=0,5 mm

Como el material utilizado tiene un módulo de Young de:

E=196.000 N/mm2

Se tendrá que la rigidez de este elemento es:

0 _{_} ¥ 4,8 c/%%

Según esto la carga máxima es:

Pmax=K·fmax=4,8-3,5=16,8 N > 11,43 N

Para asegurar que los tirantes trabajan correctamente en todo momento habrá que comprobar que la tensión soportada en el punto de máxima flecha es inferior que la máxima permitida (σadm=1400 N/mm2). La flecha máxima será igual a 3,5 mm.

La expresión que relaciona la tensión con la flecha es:

σ 3

_ •

Así se obtiene que la carga máxima es:

σ 3 196000 0,5

41,5 3,5 600%% ‹ c σ®Ã= 1400