Disipador mecánico de energía
Esta tesis se centra en el estudio de un resorte plano desarrollado en el Campus de Tudela de la Universidad Pública de Navarra. Este elemento posee infinidad de parámetros que se pueden configurar para aplicarlo en gran cantidad de aplicaciones. En la fase inicial, se lleva a cabo un estudio del ar...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Fecha de publicación: | 2026 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad San Jorge (USJ) |
| Repositorio: | Academica-e. Repositorio Institucional de la Universidad Pública de Navarra |
| OAI Identifier: | oai:dnet:academicae__::2d745e1514a04de1591953c4143c2e3b |
| Acceso en línea: | https://hdl.handle.net/2454/56886 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | Muelles planos Absorción de energía Análisis de elementos finitos Sistema de suspensión CMEAs (Configurable Mechanical Energy Absorbers) Planar Springs Energy Absorption Finite Element Analysis Suspension System |
| Sumario: | Esta tesis se centra en el estudio de un resorte plano desarrollado en el Campus de Tudela de la Universidad Pública de Navarra. Este elemento posee infinidad de parámetros que se pueden configurar para aplicarlo en gran cantidad de aplicaciones. En la fase inicial, se lleva a cabo un estudio del arte exhaustivo, en revistas, libros y patentes, de elementos con características similares que les permiten identificar y clasificar los parámetros clave que los caracterizan. Se clasifica de acuerdo con al material, siendo el acero inoxidable el más popular y su proceso de fabricación, enfatizando la electroerosión de hilo (WEDM), el corte con láser y el corte de chorro de agua. Predominan las aplicaciones micro/nano junto con los dispositivos microelectromecánicos (MEMS), seguidos de robótica, transporte y control de vibración, según las aplicaciones El enfoque metodológico de las investigaciones también se ha investigado, descubriendo que ANSYS es la herramienta de simulación más común. Además, se encontró que aproximadamente la mitad de los estudios usan modelos matemáticos, pero que más de un tercio no realiza experimentos experimentales, lo que muestra la necesidad de una mayor validación empírica. Este capítulo proporciona una visión integral del estado del arte en muelles planos, lo que permite a los investigadores identificar áreas de investigación sobrecargadas, donde los mismos parámetros se evalúan repetidamente, además de encontrar áreas aún inexploradas que pueden ser prometedoras para el desarrollo de nuevas líneas de investigación. Un rodamiento de flexión es un componente mecánico diseñado para permitir una flexión o deformación controlada. Debido a su alta capacidad de absorción de energía y facilidad de reemplazo, los rodamientos de flexión también son ideales para su uso en sistemas de seguridad, como eventos sísmicos y protección contra impactos. A continuación, se procede una fase de validación de los dispositivos en el área de deformación plástica, ya que la mayoría de los estudios se centran en la región elástica Dos geometrías específicas fueron diseñadas y simuladas por análisis de elementos finitos, y luego se sometieron a pruebas de tracción, validando la precisión de los modelos. Además, se investigaron otras geometrías, lo que resultó en una curva de absorción de energía diferente para los rodamientos con dimensiones idénticas y capacidades de absorción similares. En el estudio del arte se comprobó que existían pocas referencias donde aplicasen los muelles planos en el sector de la automoción, como en embragues o sistemas de frenado. En consecuencia, se han construido dos resortes planos predeformados para reemplazar un muelle helicoidal en un sistema de suspensión utilitaria de remolques. La geometría de resortes planos se diseñó específicamente para que coincida con el comportamiento original de los resortes helicoidales. Se realizó un análisis del método de elementos finitos (MEF) en varias geometrías alternativas, y los resultados se validaron a través de pruebas de tracción. El remolque utilitario de dos ruedas modificado se probó en una oficina oficial de inspección técnica de vehículos, que sigue a la legislación de seguridad para automóviles de la Unión Europea para su aprobación. Los resultados de las pruebas demuestran que el prototipo de resorte plano no solo cumple, sino que mejora ligeramente el rendimiento de un resorte helicoidal comercial estándar. La introducción de los muelles planos en el sector de la automoción ofrece ventajas como una mayor relación entre las longitudes comprimida y de carrera, una mayor rigidez radial en relación con la rigidez axial y un proceso de fabricación más adaptable y flexible que los muelles helicoidales convencionales Para concluir el trabajo, se analiza la capacidad de absorción de vibraciones de los muelles planos. Se ha diseñado un dispositivo ajustable que permite modificar la longitud de los brazos del resorte, lo que resulta en variaciones en su constante de elasticidad y, en última instancia, su comportamiento. La geometría de los muelles fue diseñada específicamente para integrarse con el sistema de regulación, el cual fue fabricado mediante impresión 3D. Se realizaron ensayos de tracción en distintas posiciones del regulador, y se obtuvieron diferentes valores de la constante elástica. Los resultados experimentales se verificaron mediante simulaciones de elementos finitos (MEF). Se diseñó un experimento que consistía en un motor con masas excéntricas, de esta forma se generaba la excitación mecánica, y tres apoyos sobre los que se montaron los CMEAs (Configurable Mechanical Energy Absorbers), todo esto para comprobar la capacidad de absorción de vibraciones. La frecuencia de resonancia puede calcularse de manera teórica, ya que depende de la masa y de la constante elástica de los apoyos. Esta relación se verificó de manera experimental, confirmando además que los CMEAs logran reducir de forma notable las vibraciones inducidas. |
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