Cinematica

Área de Ingeniería Mecánica
E.T.S. Ingenieros Industriales – UCLM

Cinemática y Dinámica de Máquinas

PRÁCTICA 2.SIMULACIÓN DINÁMICA DE MECANISMOS CON ADAMS.
El objetivo de la segunda práctica consiste en la modelización y análisis dinámico
directo e inverso de mecanismos sencillos usando el entorno ADAMS
2.1. En la figura siguiente se muestra el modelo mecánico de la barrera de un paso anivel accionada por un motor eléctrico. En las especificaciones de diseño del
mecanismo, se indica que la barrera debe alcanzar la apertura completa (posición
vertical) en un tiempo de 5 segundos.
Nota:
La barrera puede modelizarse como un
cilindro de acero(7,8 Tm/m3) de 2500 mm de
longitud y 50 mm de radio

Se pide :
A) Estimar la potencia mínima del motor eléctrico, supuesto unrendimiento del
90%, y el par máximo que deberá desarrollar el mismo. Representar la potencia
demandada en función del ángulo girado.
B) Hallar las reacciones máximas sobre los cojinetes. Exponer el procedimiento que
realiza el ordenador para realizar este cálculo.
C) Para aprovechar la inercia del movimiento de la barrera, se desconecta el motor
cuando la barrera ha superado un determinadoángulo, con el objetivo de que al
llegar a la posición vertical la barra se quede parada. Estimar dicho ángulo.
D) ¿Qué tipo de análisis estamos realizando en los apartados a) y b)? , ¿y en el c)?.
Razonar las respuestas.

Área de Ingeniería Mecánica
E.T.S. Ingenieros Industriales – UCLM

Cinemática y Dinámica de Máquinas

2.2. Simulación dinámica del motor monocilíndrico.
En la figura semuestra un modelo alámbrico de un motor de un solo cilindro de 1414
cc. Se supone que el motor va a operar en el rango de 1000-6000 rpm. Queremos
analizar el comportamiento dinámico del motor cuando el vehículo al que propulsa lleva
una velocidad de 100 km/h. (En este caso el cigüeñal gira a 3000 r.p.m.)
Datos:
•
•

•

El pistón se puede modelizar como un
cilindro de 100 mm de diámetro y20
mm de altura.
Las longitudes de biela y manivela son
240 mm y 70 mm respectivamente, con
sección XZ 30mm x 20mm (anchura 30
mm y profundidad 20 mm)
Para modelizar el mecanismo, partir
de la posición en que todas las barras
están en posición vertical. Dibujar el
cilindro y pistón partiendo de (0,0)
hacia abajo.

Se pide:
A) Hallar las cargas máximas ejercidas sobre los cojinetes delcigüeñal, hacer el
estudio para dos ciclos de trabajo.
B) Medir las frecuencias de las fuerzas verticales que aparecen en el cigüeñal
mediante un análisis de Fourier para 10 ciclos de trabajo. Están de acuerdo los
resultados con la Teoría?.
C) ¿Qué fuerzas actúan sobre la biela?. Estimar sus máximos valores durante un
ciclo de trabajo.
D) Hallar la presión máxima que los gases deben ejercersobre el pistón para
provocar ese movimiento.¿Qué tipo de análisis dinámico estamos realizando
ahora?

Cinemática y Dinámica de Máquinas

Área de Ingeniería Mecánica
E.T.S. Ingenieros Industriales – UCLM

Solución:
1.A. Potencia mínima y par máximo:
La velocidad de ascenso es w = 90 / 5 = 18º / s = 0,314 rad / s se la imponemos al motor
de la articulación. Hay que simular hasta untiempo de 5s para que se alcance la vertical.
Se obtiene un valor de 5,89E5
N.mm/s. La potencia y par máximos
serán:

5,898 ⋅ 10 5
P=
= 655,3W = 0,66 KW
10 3 ⋅ 0,9
P 5,898 ⋅ 10 5
M= =
= 1878.34 N ⋅ m
w 0,314 ⋅ 10 3

El valor del par puede obtenerse directamente de la curva de par, en este caso se obtiene
un valor de 1877 N.m .
Para representar la potencia demandada en función delángulo girado hay que hacerlo
sobre el gráfico directamente, seleccionando en axis: data en lugar de time.
1.b. Reacciones máximas sobre cojinetes:
Se produce durante el arranque y vale: R= 1502 N. Se trata de un análisis dinámico
inverso (dado el movimiento hay que hallar las fuerzas que hay que aplicar para
producirlo), luego el planteamiento es:
1) Resolver el problema cinemático. Hallar...