Bottpower

Ultimamente estoy dedicando ratos sueltos a trabajar en el diseño de un útil que me servirá para medir rigideces de chasis y basculantes, entre otras cosas. La idea es diseñar algo relativamente económico y sencillo pero que me permita obtener datos precisos. Las imágenes que aparecen a continuación son únicamente bocetos, el diseño final probablemente cambiará bastante con respecto a lo que podéis ver aquí.

La primera imagen muestra un montaje para medir la rigidez del chasis a torsión. El chasis se ancla en la zona del eje del baculante y se aplica un par torsor en la pipa de dirección. El valor del par lo ajustamos de forma muy precisa añadiendo o quitando discos de acero (de color azul en el dibujo). La medida del ángulo de torsión se lleva a cabo colocando un inclinómetro digital sobre el brazo de palanca (color azul).
Para medir la rigidez del chasis con el motor montado, se pueden colocar las piezas verdes de anclaje por la parte exterior del chasis.

La segunda imagen muestra un montaje para medir la rigidez lateral del chasis (a flexión). En este caso no aplicamos ningún par, simplemente tiramos de la pipa de dirección, colgando peso que convertimos en fuerza lateral mediante una polea. En este caso habría que colocar algún objeto bajo el chasis para impedir que rote sobre eje del basculante y caiga sobre la mesa.

La tercera imagen muestra un montaje para medir la rigidez del basculante a torsión. El montaje para medir la rigidez lateral del basculante a flexión sería similar algo similar a lo que habéis visto para el chasis, utilizando la misma polea.
Además, quiero que el potro sirva también para medir la rigidez a torsión transversal del chasis, o sea, la rigidez que tendría al aplicar una carga similar a la que tiene lugar al frenar.

Creo que es imposible construir un banco que te pueda dar valores de rigidez absolutos, el objetivo es constuir un dispositivo que pueda darme valores de forma que yo pueda comparar unos chasis con otros. Un mismo chasis medido en cualquier otro banco dará unos resultados diferentes. Digamos que yo haré mis medidas y obtendré mis valores, que serán válidos para mí.

Esta mesa servirá también para medir chasis (obtener las dimensiones principales, geometrías, etc) y también para construirlos, utilizándola como base para construir potros de soldadura.

Con respecto a las medidas de rigidez, además de llevar a cabo las medidas generales, quiero emplear galgas extensométricas para medir deformaciones puntuales en el chasis, y conocer de esta forma cómo influye cada parte del chasis en la rigidez del conjunto. Esto me resultará muy útil para validar y mejorar mis modelos de elementos finitos, de forma que cada vez tengan un comportamiento estructural  un poco más parecido a la realidad.

Iré informando en el blog de los avances que vaya llevando a cabo con este proyecto.

Tags: bottpower, otros proyectos, rigidez, banco, potro, chasis, extensometría

Unos días atrás, revisando las últimas entradas de The kneeslider, llegué hasta el blog de 95Racer, y me encontré con un proyecto con un planteamiento realmente interesante y además, muy bien ejecutado por la gente de 3Up-Racing, un equipo de carreras del noreste de Inglaterra.

Ultimamente se habla mucho del nuevo rumbo que tomará la actual categoría de 250 cc. De lo único que podemos estar seguros es que la nueva categoría empleará motores de 4 tiempos, pero poco más. 3Up-racing se planteó diseñar y contruir una moto de 4 tiempos con un nivel de prestaciones equivalente al de una 250 cc. de 2 tiempos. El nombre de la moto, 95Racer, viene dado porque su objetivo es conseguir una moto con un peso en seco de 95 kg, y con 95 CV de potencia a la rueda trasera.

Después de estudiar diversas alternativas, eligieron utilizar un motor bicilíndrico paralelo de 650 cc. procedente de una Kawasaki ER-6. El chasis es un multitubular de acero. El diseño del basculante es curioso, han utilizado una estructura tubular de aluminio recubierta de chapa de este mismo material. La suspensión delantera proviene de una Yamaha R6, y el carenado de un kit de Speedfiber para Honda RS-250RW.

Tal y como podéis ver en la foto, también han construido su propio airbox de fibra de carbono, con una única toma central que atraviesa la pipa de dirección.

En su blog encontrareis cosas muy interesantes, por ejemplo para reducir el peso han eliminado el motor de arranque, lo cual les ha permitido reducir el tamaño de la batería. Para arrancar la moto han construido un “arrancador” externo que actúa directamente sobre el cigüeñal. Podéis verlo en el siguiente vídeo, y de paso disfrutar con el sonido…

Fotos y vídeo: copyright 3Up-Racing.

Tags: 95Racer, prototipo, 3up-racing, ER-6

En la última entrada dije que hablaría sobre las dimensiones de los tubos del chasis de la Morlaco, y sobre el proceso de soldadura. Vamos allá.

Si os fijais el chasis de la Morlaco está formado por triángulos. Idealmente, en una estructura correctamente triangulada, los tubos trabajan únicamente a tracción-compresión. En este tipo de estructuras lo importante es la sección de los tubos. Sin embargo, en estructuras que trabajan a flexión lo más importante es el momento de inercia. En la práctica los tubos también están sometidos a cierta flexión, por lo que el momento de inercia también hay que tenerlo en cuenta.

Por ejemplo, en la Morlaco la mayoría de tubos del chasis tienen 25 mm. de diámetro exterior y 1.5 mm. de espesor de pared, con estos valores tenemos una sección transversal de 110,73 mm². Cuando diseñé el chasis valoré distintas posibilidades (diámetros y espesores). En la siguiente tabla podéis ver algunos ejemplos. La tabla muestra la sección transversal, el peso por metro y el momento de inercia de tubos de varias medidas.

Lógicamente, cuanto mayor es la sección transversal, mayor es el peso. En mi caso los dos tubos que a priori me parecían más interesantes eran el 25×1.5 y el 30×1 mm. Como primera aproximación para calcular el chasis, hice estudios con modelos sencillos de elementos finitos, empleando elementos barra. Existen bastantes programas gratuitos para realizar este tipo de cálculos.

Finalmente me decanté por el tubo de 25×1.5 mm. por razones prácticas: yo iba a soldar el chasis y no soy un soldador experto, pensé que tendría menos problemas soldando tubos de 1.5 mm., que tubos de 1 mm. de pared. Después de haber soldado el chasis, creo que la decisión fue acertada.

La preparación de los tubos (cortarlos para que encajen de forma adecuada unos con otros) la hice “a mano”. Los tubos los corté con una sierra de arco manual de las de toda la vida. El ajuste de los tubos lo hice a lima. Ya sabéis, el trabajo manual dignifica al hombre..  :)
El perfil que había que darle a cada tubo (la forma que había que darle a cada uno de los extremos) lo obtuve del modelo 3D del ordenador. El trabajo no es sencillo, porque como podéis ver en la siguiente imagen, las formas que aparecen son complejas, y si no están perfectamente hechas, los tubos no encajan. Además, si los tubos no encajan de forma precisa, la calidad de la soldadura empeora.

Si tuviera que hacer una serie de chasis (10 unidades, por ejemplo) me plantearía encargar ese trabajo a una empresa, para cortar los tubos en una máquina de plasma por control numérico. No estoy seguro de que fuera a resultar bien del todo porque habría que tener en cuenta hasta el espesor de los cordones de soldadura, ya que al soldar a mano (y no con un robot) hay variaciones y eso haría que los tubos ya no encajaran perfectamente unos con otros. Al final siempre tendríamos que retocar los tubos a mano.

Con respecto al proceso de soldadura, Lucas me preguntaba sobre el ajuste de los parámetros del TIG. Si os digo la verdad, no recuerdo qué parámetros utilicé. Una vez que uno alcanza una mínima destreza soldando, lo ideal es coger un par de tubos de prueba, comenzar a soldar e ir ajustando los parámetros hasta que veas que obtienes una buena soldadura. El parámetro fundamental que hay que ajustar es la intensidad, el valor adecuado se ve rápidamente una vez que se empieza a soldar. Si necesitas que te digan los parámetros es que necesitas practicar más. Sería algo equivalente a dar los gramos de sal en una receta de cocina. Lo ideal es ir echando sal hasta que uno percibe que ha llegado al nivel correcto.

En otra entrada hablaré de un tema interesante, la secuencia de soldadura, esto es, el orden que seguí a la hora de soldar los tubos.

Tags: chasis, tubos, soldadura, morlaco, construcción