Elementos finitos

Titulo: “Análisis no-lineal por el Método de los Elementos Finitos ( MEF) de material elastomérico base caucho, para rodillos de maquinas enconadoras” Autores: MSc. Kirenia Abreu González1 Dr. Emilio Álvarez García1 Dr. Jorge L. Moya Rodríguez1 Ing. Duniesky Mratinez Benitez1 Institución: 1 Departamento de Mecánica Aplicada y Dibujo. Facultad de Ingeniería Mecánica. UCLV Dirección: 1Carr. ACamajuani Km 5 ½ Santa Clara villa Clara. Cuba Email: kireniaag@uclv.edu.cu jorgemr@uclv.edu.cu ealvarez@uclv.edu.cu RESUMEN El presente trabajo tiene como objetivo la realización del análisis no-lineal por el Método Elementos Finitos (MEF), del comportamiento bajo condiciones de explotación, del material elastomérico a utilizar en la fabricación de las cubiertas de los rodillos del sistema de frenadode máquinas enconadoras de la industria textil y específicamente, del Combinado Textil “Desembarco del Granma” de Santa Clara. Se estudiaron los diferentes modelos teóricos no-lineales desarrollados para caracterizar el comportamiento mecánico de este tipo de materiales (Mooney-Rivlin, Ogden, Yeoh, etc.) de los cuales el Money- Rivlin resulto ser el modelo que mejor se ajusta al material quepretendemos analizar. Se desarrollo una metodología para la determinar de las constantes de Mooney-Rivlin y una guía para la realización del análisis del comportamiento del material. Los resultados obtenidos, medidos a partir de los criterios VAN y TIR, demuestran que la inversión puede ser aceptada, ya que, según el VAN, incorpora valores adicionales de 59, si usa una tasa de interés del 18%, y de 119si se utiliza una tasa de interés del 12%. De igual forma, la tasa interna de retorno (TIR) evidencia la aceptabilidad del proyecto, ya que ésta es mayor que el costo de capital (tasa de interés), lo cual se corresponde con los resultados obtenidos por el VAN. 1. Condiciones de explotación de los rodillos de frenado de las máquinas enconadoras El mecanismo de frenado de las enconadoras del tallerde hilandería de la industria textil “Desembarco del Granma” está formado por una serie de elementos mecánicos que en su conjunto lo conforman. Parte de este mecanismo lo es el rodillo de presión, el cual tiene la función de invertir el movimiento para el cambio de cono, friccionando el mayor tiempo con el eje motriz superior, lo cual permite realizar el enconado del hilo. En una segunda etapa,cuando el ovillo alimentador se vacía, el rodillo

del sistema de frenado se desconecta, comprimiendo contra el eje motriz, permitiendo con ello el cambio del mismo. En dependencia de su función y el tipo de hilo a procesar las condiciones de explotación de los rodillos varían considerablemente. En las enconadoras el rodillo de presión esta sometido a la acción de la fricción seca, haciendo queel estado de fricción de los rodillos sea complejo. Del mismo modo, varían las velocidades y las presiones en la zona de contacto (Tabla 1.1).
T a b la 1 .1 - C o n d ic io n e s d e e x p lo ta c ó n d e lo s ro d illo s d e fre n a d o d e la s e n c o n a d o ra s . T ip o d e enconadora V e lo c id a d e s d e l r o d illo e n s u c o n ta c to c o n e l e je m o tr iz s u p e r io r (m /s )C arga norm al (N ) P r e s ió n n o m in a l (M P a ) S e m ia n c h o d e la b a n d a d e c o n ta c to , b (m m ) T e n s ió n m á x im a (M P a )

E sc a ló n 1 E s c a ló n 2 E s c a ló n 3 8.36 7 .3 5 10.40 7.83 6 .8 4 9 .9 2 7.36 6 .1 4 9 .3 9 E nconadora 6.86 5 .3 6 8 .8 9 S e m iV e lo c id a d e s d e l r o d illo e n s u a u to m á tic a c o n ta c to c o n e l e je m o tr iz in fe rio r (m /s) 0 .4 6

80.00

0 .8 9

2 .6 4

1 .1 4

1 5 0 .0 0

1 .2 2

3 .6 1

1 .5 5

En estudios realizados anteriormente por los autores [1]. Al analizar los valores que se muestran en la tabla 1.1, se tiene que la velocidad varía en un amplio rango para el caso del contacto entre el rodillo de goma y el eje motriz superior y resulta constante para el contacto con el eje...