Diseño funcional de aditamento de herramienta multipropósito, para cambio de conjuntos eje trasero completo y diferencial trasero, de equipos Caterpillar series 854K y 992K

Abstract

El presente proyecto de trabajo de título, tiene como finalidad desarrollar un diseño mecánico funcional de un aditamento, que acoplado a una plataforma móvil (mediante tracción por orugas y levante vertical por cilindros hidráulicos), genere una herramienta modular, semiautomática y de carácter multifuncional, que cumpla con la función específica de asistir en los procesos de montaje y desmontaje de los conjuntos de eje trasero completo, y de diferencial trasero, para equipos mineros Caterpillar de las series de tractores sobre ruedas 854K y cargadores frontales 992K. El objetivo de este equipo es de hacer más seguro, fácil y rápido las tareas de los mantenedores al cambiar dichos componentes en los equipos en cuestión. El desarrollo del trabajo se basa en una metodología de diseño de tipo secuencial e iterativa, con fases de diseño conceptual, diseño de configuración y diseño de detalle. En esta primera se caracteriza y define la problemática a resolver, se conceptualiza la solución en términos abstractos, respecto a sus objetivos, funcionalidades y restricciones y una jerarquización de aquellos. En el diseño conceptual se contextualizan las ideas en un diseño tangible, que responde a las necesidades funcionales y cumple con los requisitos del diseño conceptual. Se divide la configuración del equipo en distintos subsistemas, y se modela computacionalmente en CAD la configuración del producto, por medio del software Autdesk Inventor 2018. En el diseño de detalle, se determinan concretamente los elementos y componentes del diseño, así como también sus exigencias de operación y de diseño, para posteriormente validarlos en base a una serie de cálculos analíticos respecto a su resistencia. Se realiza un análisis de criticidad para emplear como patrón respecto a las exigencias mínimas requeridas, en forma de un factor de seguridad, sobre cada pieza o estructura del equipo. Se valida también el diseño de componentes y estructuras en función de simulaciones computacionales mediante el método de elementos finitos, con el empleo del software SolidWorks profesional 2018. Se desarrolla el diseño en base a criterios conservadores respecto a la obtención de las cargas de diseño, y aún así, tanto para los resultados analíticos como por el método de elementos finitos, se obtienen factores de seguridad satisfactorios en base al criterio de criticidad planteado, validando así el diseño final del equipo.