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Título : Diseño y construcción de una máquina de torsión para ensayos de polímeros
Autor : Barriga Machado, Byron Germán
Santillan Tasigchana, Marco Antonio
Director(es): Escobar Guachambala, Miguel Ángel
Tribunal (Tesis): Caicedo Reyes, Jorge Isaías
Palabras claves : ENSAYO DE TORSIÓN;MÁQUINA DE TORSIÓN;INGENIERÍA CONCURRENTE;POLÍMEROS;NYLON;ÁCIDO POLILÁCTICO
Fecha de publicación : 25-ago-2020
Editorial : Escuela Superior Politécnica de Chimborazo
Citación : Barriga Machado, Byron Germán; Santillan Tasigchana, Marco Antonio. (2020). Diseño y construcción de una máquina de torsión para ensayos de polímeros. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba
Identificador : UDCTFM;15T00736
Abstract : The objective of this technical project was to design and build a polymer torsion testing machine. The collection of bibliographic material determined the design parameters, mainly the maximum capacity established at 15 N.m. The concurrent design methodology was used, generating an analysis of selection of alternatives through the elaboration of the quality house. The control system consists of Arduino Mega and Arduino UNO microcontrollers. The power system consists of a NEMA 23 M1233061 motor and a NRV030 speed reducer. The measurement of variables is carried out by means of a rotational encoder FC-03 and a Lorentz flange-type torque sensor. The Nextion NX8048T050 screen allows viewing of results. The mechanical components were designed and calculated theoretically, complemented by modeling in SolidWorks software and with analysis by the finite element method using ANSYS. Through the procedure for machining processes and assembly course, the equipment was built. With the calibration of the sensors, a percentage relative error of 0.95% was determined for the torsion sensor and 0.35% for the angular deformation sensor. Three tests were carried out on three different materials: nylon, acrylic and PLA, determining the maximum torsional stress and the modulus of rigidity. The analysis of the type of fracture checks whether the material exhibits a ductile or brittle behavior. It is concluded that the design methodology used is valid since it presents a systematic procedure, looking for the best alternatives and optimizing the required processes. The machine presents satisfactory results with a reliability of 95%. It is recommended to use the test guide for a correct operation of the machine. Also, delve into research on virtual testing and remote machine control.
Resumen : El presente proyecto técnico tuvo como objetivo diseñar y construir una máquina de ensayos de torsión en polímeros. La recopilación de material bibliográfico determinó los parámetros de diseño, principalmente la capacidad máxima establecida en 15 N.m. Se utilizó la metodología del diseño concurrente generando un análisis de selección de alternativas mediante la elaboración de la casa de la calidad. El sistema de control consta de microcontroladores Arduino Mega y Arduino UNO. El sistema de potencia está conformado por un motor NEMA 23 M1233061 y un reductor de velocidad NRV030. La medición de variables se realiza por medio de un encoder rotacional FC-03 y un sensor de torsión Lorentz tipo brida. La pantalla Nextion NX8048T050 permite la visualización de resultados. Los componentes mecánicos se diseñaron y calcularon teóricamente, complementados por la modelación en el software SolidWorks y con el análisis por el método de elementos finitos mediante ANSYS. A través del procedimiento para procesos de mecanizado y cursograma de montaje se procedió a la construcción del equipo. Con la calibración de los sensores se determinó un error relativo porcentual de 0,95% para el sensor de torsión y 0,35% para el sensor de deformación angular. Se realizaron tres ensayos sobre tres distintos materiales: nylon, acrílico y PLA determinando el esfuerzo máximo de torsión y el módulo de rigidez. El análisis del tipo de fractura comprueba si el material presenta un comportamiento dúctil o frágil. Se concluye que la metodología de diseño utilizada es válida puesto que presenta un procedimiento sistemático, buscando las mejores alternativas y optimizando los procesos requeridos. La máquina presenta resultados satisfactorios con una confiabilidad del 95%. Se recomienda que para un correcto funcionamiento de la máquina se haga uso de la guía de ensayo. Además, incursionar en investigaciones sobre ensayos virtuales y control de la máquina de forma remota.
URI : http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/14528
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