Diseño de un chasis para un vehículo pesado.

Diseño de un chasis para un vehículo pesado.

Cano García Valente

Hernádez Franco Shawdary

Universidad Autónoma del Estado de Morelos (UAEM).Facultad de Ciencias Químicas e Ingenierías (FCQeI). Av. Universidad No. 1001, Colonia Chamilpa, Cuernava, Morelos, México, C.P 62209.Tel: (01 777) 3297000.(01 777) 329 7039. web: http://www.uaem.mx/

Resumen

 El chasis es un elemento considerado como la columna vertebral de un vehiculo, ya sea para un auto compacto o camion etc. Su funcion principal es soportar el peso de los componentes y accesorios, asi como tambien la carga util a transportar ,esto cuando el camion se desplaza.

En este documento se explicara de forma detallada el diseño de un chasis utilizado para cargas pesadas (pipa de agua ), el cual está previsto para soportar una capacidad de carga de 18000 L , diseñado con estructuras metalicas seleccionadas apartir de los calculos obtenidos para este diseño.

Palabras claves

Diseño de chasis,fuerza, cargas,esfuerzo,deformacion,diagrama de fuerzas cortante , diagrama momento flexionante,esfuerzo permisible,viga .

Introducción:

Uno de los mayores desafíos en la industria de fabricación de chasis para diferentes
aplicaciones, es resolver la demanda creciente de este tipo de vehículos y mejorar día a día su performance, bajar de peso, incrementar la vida útil de sus componentes, mejorar los procesos de fabricación, diseño y prestación, incorporando nuevos materiales, utilizando herramientas computacionales que permitan acelerar los procesos y lograr diseños más resistentes, de menor peso, optimizados de tal manera que los costos de las unidades sean razonables para el cliente y para el fabricante, en un período corto de tiempo.Al chasis lo podemos considerar como la columna vertebral del vehículo y forma parte delos principales componentes dentro del conjunto, al que se incluyen ejes, suspensiones,motor,cabina y trailer.

Objetivos generales:

-En la realización de este proyecto, tiene como consecuencia dar a conocer la capacidad de creatividad y conocimientos básicos de la tecnología Industrial actual, para ello se construyó la estructura con las características necesarias para desarrollar el trabajo para el cual es diseñado. Éste proyecto tiene como propósito académico la aplicación de todos los conocimientos y habilidades técnicas adquiridas a lo largo de la formación académica. Entre los campos que se dará importancia es sobre la aplicación de la Resistencia de Materiales, Dibujo Técnico (Autodesk Inventor) entre otros.

Y como propósito fundamental aplicado a la práctica, es  diseñar el chasis de carga pesada que nos soporte los esfuerzos aplicados al elemento .

Desarrollo:

Para la realizacion de este proyecto se ha divido en diferentes fases las cuales comprenden los siguiente :

1.-Calculo de fuerzas aplicadas .

2.-Calculo de esfuerzos cortantes y momento flexionante.

3.-Selección de las propiedades del material a utlizar para el diseño.

4.-Calculo de la seccion transversal del chasis (dimensiones de la viga).

5.-Modelado en 3D del chasis.

Calculo de fuerzas aplicadas

Para el diseño de nuestro elemento partimos de la idea, de que un chasis esta compuesto por dos vigas ,las cuales son las que soportan el peso o cargas aplicadas al sistema, para este caso se utilizo la ficha tecnica de un camión cisterna los cuales ocupamos los valores de la capacidad del tanque ,la longitud del camión (largo) asi como también el ancho de la pipa entre otros.

Dimensiones  de la carrocería:

Largo=9.6m

Ancho=2m

Alto=2.930m

Capacidad del tanque=18000L

Largo del tanque =6.5m

Peso del motor= 337kg

-Calculo de los esfuerzos.

La pipa tiene un tanque con capacidad de 18000L los cuales para obtener la fuerza que ejerce el tanque hacia el chasis necesitamos hacer una conversion para obtener las unidades requeridas.

v=18000L

1m3=1000L

densidad del agua = 1000kg/m3

Con estos datos aplicamos la formula de la densidad para calcular la masa y asi poder determinar la carga ejercida por el tanque.

Donde

d=densidad del agua

m=masa

v=volumen

m=d⋅v=(18m3)1000kgm3=18000kgF=m⋅g=18000kg∗9.81ms2

      F=176580N

La fuerza F encontrada es aquella carga el cual va ser soportada por el chasis,pero la dividimos en 2 debido a que va ser distribuida en 2 vigas por lo tanto la carga soportada por una viga sera:

F=88290N

Pero tambien consideramos otra carga que es la del peso del motor el cual se calculo de la siguiente manera.

Fmotor=m⋅g=337kg∗9.81ms2

Fmotor=3306N

Teniendo estos valores se realizo el siguiente diagrama Figura 1 para visualizar la distribución de todas las cargas.

Figura 1[pic 1]

Acontinuacion se presenta el diagrama  de cuerpo libre el cual nos ayudara a determinar las reacciones que soporta la viga.Dichas reacciones son las que nos producen las llantas , como son sustituidos por rodamientos estas solo tienen fuerzas en el eje Y como se muestra en la figura 1.2

[pic 2]

Figura 1.2

Teniendo en cuenta el diagrama de cuerpo libre se procedio a calcular las reacciones Ray y Rby.

ΣMb=0

−Ray(7.3)+3306(7.3)+88290(1.95)=0Ray=26890.31507N

ΣFy=0

−3306+26890.31−88290+Rby=0

Rby=64705.6849N

Contando con las reacciones calculadas se empezo a desarrolar el diagrama de fuerzas cortantes y momento flexionante , ya que haciendo esto nos ayudara determinar las dimensiones de nuestra viga. Figura 1.3

Figura 1.3[pic 3]

Calculo de esfuerzos cortantes y momento flexionante .

Con ayuda del del diagrama de esfuerzos presentados en la figura 1.3, se empezo por determinar el cortante maximo, para nuestra viga seleccionamos diferentes puntos a analizar ,como se muestran acontinuacion:

...