excavadora caterpillar 330 cl (idm)

Mario Pérez Rioja

Albert Gutiérrez Fernández

Quan vam començar aquesta assignatura, no ens va costar gaire decidir-nos pel tipus de projecte a fer. Crèiem que era el més adient fer una excavadora perquè amb dos braços i una pala teníem tres moviments distints, cosa que dóna molt de joc a l’hora de fer els càlculs. Seguint recomanacions dels professors, vam procurar que la cabina no pogués rotar sobre sí mateixa, és a dir, que tots els moviments fossin sobre un sol pla. En quant al tipus d’excavadora, ens vam decidir per la CATERPILLAR 330 CL, ja que no tenia una geometria massa complexa d’implementar al Solid Works.

A la mencionada excavadoraes controla tot (els dosbraços, la pala i eldesplaçament propi del’excavadora) des de lacabina, situada a la partesquerra. La part mòbil estàarticulada a la part davanteradel xassís i cadascuna de lesseves parts estan accionadesper cilindres hidràulics.L’excavadora està dissenyadaper ser usada a laconstrucció, principalment.

Com a referència per prendre mesures, vam escollir les següents fotografies:

Imatge 1 (Google)

Ens ha estat útil per estimar lesdimensions dels dos braços idels cilindres hidràulics.

Imatge 2 (Google)

Amb aquesta imatge hempogut dimensionar d’ unamanera aproximada la nostrapala i l’enganxament , el qual ésaccionat pel cilindre hidràulicamb la finalitat de poder mourela pala.

Imatge 3 (Google)

Aquí hem extret informació sobre a quin lloc assentar el braç que surt del xassís de l’excavadora i les dimensions dels cilindres hidràulics que l’accionen. Amb aquesta imatge hem realitzat el disseny del eix del braç principal.

Imatge 4 (Google)

Aquesta imatge es va emprarper saber a quina alçàriacol·locar el xassís, la forma itambé altres relacions útils comles dimensions del braç gran encomparació amb l’altre braç i elxassís. En aquesta il·lustració espoden apreciar molt lesdimensions de cadacomponent.

Imatges del disseny mecànic

Vista axonomètrica del conjuntmecànic dissenyat amb elprograma Solid Works. Enaquesta imatge hi apareix elconjunt amb tots elscomponents dissenyats.

Alçat

Vista de l’alçat del conjunt.

Planta

Vista de la planta del conjunt.

Perfil dret

Vista del perfil dret delconjunt.

Perfil esquerre

Vista del perfil esquerre del conjunt.

Xassís

Els enganxaments de laplataforma superior serveixencom a eix de gir per al braçprincipal i els seus cilindreshidràulics.

Aquí no es veu , però hi trobemun mascle per ajuntar laplataforma de les rodes amb laque subjecta la carrosseria.

Carrosseria

En aquest conjunt podemtrobar la carrosseria(groc), cabina i el tubd’escapament (negre). Dintrede la carrosseria trobaríem elmotor, els sistemeselèctrics, etc. Aquesta part noafecta al funcionament delnostre mecanisme.

Cabina

Des d’aquí es governa el nostremecanisme, tant el movimentde les rodes com el dels braços ila pala.

Xassís - Braç

En estirar-se i recollir-se, elcilindre hidràulic fa girar el braçal voltant de l’eix d’unió entreell i la plataforma del xassís.

Braç-Pala

En aquesta imatge veieml’accionament del braç corbatamb el braç recte mitjançant uncilindre hidràulic i el braç recteamb l’enganxament a la pala atraves d’un altre cilindrehidràulic.

Enganxament - Pala

El cilindre hidràulic (gris)acciona l’enganxament i aquestfa girar la pala al voltant de l’eixd’unió entre el braç i la pala.

Aquest link (cal anar allà on diu “Exterior”) ens va ser molt útil per calcular les dimensions de la part negra de darrera que conté un tub, i de la part que fa rodar l’excavadora

http://www.cat.com/equipment/hydraulic-excavators/large-hydraulic-excavators

Quan vam passar el mecanisme al Proengineer, l’enganxament entre la pala i el cilindre hidràulic davanter no transmetia el moviment entre aquests dos sòlids. Després de treure-ho, vam unir directament el cilindre hidràulic amb la pala, sense cap cargol (ja que, al posar-ho com a pin, quedava solidari).

Un cop resolt això, hi havia col·lisions entre els dos sòlids. La solució aplicada va ser fer més petit l’extrem del cilindre hidràulic per evitar xocs entre aquest i la pala en girar un sobre l’altre. A continuació podem veure com quedava aquesta unió abans i després del problema.

Un cop sol·lucionat aquest problema van aparèixer interferències a la mateixa connexió entre sòlids. Segons el personal docent aquest cas mereixia un estudi a part i no hi havia que donar-li importància.

L’última cosa a modificar va ser la unió entre el xassís i la carrosseria, que va passar a ser de rectangular a rodona, ja que era l’única forma de que pogués girar sobre sí mateixa. El personal docent ens va informar de que havia de girar el xassís sobre sí mateix, pero no la carrosseria, ja que la composició de moviments dels braços hagués estat força complexa de fer.

El material triat per la nostra excavadora és acer. Hem seleccionat un material únic, ja que a algunes peces hi havia vàries parts que requerien de més d’un material, i al ser l’acer majoria, doncs hem seleccionat aquest material per totes les peces. A banda d’això, altres raons per elegir aquest material han estat la resistència o el grau de sol·licitació que té aquest material a la indústria.

Punt d’ estudi: D

(unió cilindre

hidràulic amb braç

davanter)

Temps: 0 segons

A continuació s’ofereixen gràfiques de velocitat i acceleració del punt citat:

Els resultats obtinguts per a la posició inicial són, segons els gràfics, 81,5 mm/s i 2,75 mm/s^2. Segons els càlculs, 118,66 m/s i 17 m/s^2. Aquests errors grans mereixen un estudi especial. Tenim comentaris dels errors a les diapositives a continuació.

1-.Els errors són deguts a les aproximacions de mesures preses al programa Proengineer. Per exemple, per mesurar una distància entre dos punts, mesurarem entre dos cargols. Doncs bé, la distància entre els seus extrems no està exactament en un pla perpendicular a l’horitzontal (per tant, la seva projecció sobre el pla horitzontal no serà la projecció sobre la coordenada horitzontal, ‘x’). S’ha mirat d’afinar el màxim possible en aquest tema, però creiem no es podia millorar molt més les mesures amb les eines que ens proporciona el programa.

2-. A banda del primer problema (ja de per sí important), s’han arrodonit els cosinus i sinus de tots els angles a quatre o cinc xifres decimals, cosa que comporta també cert error, encara que creiem que aquest serà més petit. Les velocitats i acceleracions angulars que s’han anat calculant també han estat arrodonides a una cert nombre de xifres decimals. Als càlculs grans, on es calculaven les diferents parts per separat, també s’agafaven un cert nombre de xifres decimals (en aquest cas inclòs dues o tres).

Tot plegat, unit a que els càlculs són força complexos (no ha estat gaire difícil trobar equivocacions en signes o introducció de valors), fa que obtinguem uns valors que no s’ajusten als que diuen els gràfics. Però el fet de que hi hagi un error de poques unitats vol dir que els càlculs entren dintre de la lògica, no surten nombres fora del comú, com podrien ser nombres de l’ordre de milers o més grans.