Diseño y optimización del sistema de sujeción y acoplamiento del banco de ensayo del LEVC

Abstract

El actual sistema de sujeción y acoplamiento del banco de ensayo del LEVC garantiza un alto nivel de calidad de los ensayos. No obstante, este sistema conlleva largos tiempos de montaje y hace uso de elementos que provocan a menudo fugas de agua o el desalineamiento del eje de ensayo. Cuando esto ocurre, los tiempos de preparación del ensayo aumentan notablemente reduciendo la eficiencia del proceso. El objetivo principal del proyecto es reducir al máximo los tiempos de preparación del ensayo y optimizar el sistema, subsanando el tipo de problemas antes mencionados. Para ello, se han analizado los diferentes métodos empleados por los centros de ensayo de contadores nacionales. No obstante, ninguno de ellos es aplicable al LEVC. Se toma la decisión, por tanto, de realizar el diseño de un nuevo sistema de sujeción y acoplamiento que suponga una mejora para el LEVC utilizando elementos más sencillos y eficientes. El nuevo sistema de acoplamiento consta de 6 tamaños de casquillo. Mediante su uso tanto las actuales secciones de tubería como las juntas planas, se sustituyen por unas tuberías de PVC de sección constante y unas juntas tóricas acopladas a estos. De esta forma, se reduce el número de piezas empleadas y se mejora el sellado del sistema evitando las fugas. Por su parte, el actual sistema de sujeción se cambia por un conjunto de elementos compuesto por abrazaderas, una guía carril y distintas piezas que fijan correctamente la sujeción al banco de ensayos. El diseño de este nuevo sistema permite extraer fácilmente las tuberías e impide el desalineamiento de las piezas que forman el banco de ensayo. La implementación de estos dos diseños ofrece la posibilidad de crear parte de las piezas en el mismo laboratorio mediante el uso de una impresora 3D, reduciendo así́ los costes de producción. Todos los diseños se realizan mediante el software AutoCAD. Adicionalmente, para garantizar unos diseños de calidad y reducir los ensayos de prueba error necesarios para validar los mismos, se realiza un estudio de elementos finitos de todos los casquillos. Mediante dicho estudio se obtiene información relevante de las zonas críticas de cada pieza, pudiendo modificar sus geometrías para optimizar los diseños.

Gaur egungo LEVC proba bankuaren estutze eta akoplamendu sistemak proben kalitate maila altua bermatzen dituzte. Hala ere, sistema honek muntaia denbora luzeak dakartza eta erabiltzen diren zenbat elementu ur-ihesak edo probaketa ardatza mugitzea eragiten dituzte. Hori gertatzen denean, proben konfigurazio denborak nabarmen handitzen dira, prozesuen eraginkortasuna murriztuz. Proiektuaren helburu nagusiak probak prestatzeko denbora ahalik eta gehien murriztea eta sistema optimizatzea dira. Hauek lortzeko lehen aipatutako arazok zuzendu behar dira. Horretarako, kontulari zentro nazionalek erabiltzen dituzten metodo desberdinak aztertu dira. Hala ere, hoien metuduak es dira aplikagarria LEVC laborategian. Beraz, estutze eta akoplamendu sistema berri baten diseinua egingo da, hobekuntza izango baita LEVCrentzat elementu sinpleagoak eta eraginkorragoak erabiliz. Akoplamendu sistema berria 6 zorro tamaina dezberdinez osatuta dago. Oraingo hodien atalak eta juntak lauak erabiliz, PVC hodi etengabeak eta O eraztunak ordezkatzen dira. Horrela, erabilitako piezen kopurua murrizten da eta zigilu sistema hobetzen da, ihesak ekiditeko. Estutze sistema, tutu euskarriaz, trenbide-gidaz eta piezak ondo finkatzeko elementuez osatuta dago. Sistema berri honen diseinuak hodien erauzketa erraza ahalbidetzen du eta probaketa ardatza mugitzea ekiditen du. Bi diseinu hauek laborategi berean piezen zati bat 3D inprimagailu baten bidez sortzeko aukera eskaintzen dute, eta horrela, ekoizpen kostuak murrizten dira. Diseinu guztiak AutoCAD softwarea erabiliz egiten dira. Honetaz gain, kalitatezko diseinuak bermatzeko eta horiek balioztatzeko beharrezko diren akats probak murrizteko asmoz, zorro guztiak elementu finituen bidez ikertuko dira. Ikerketa honen bidez, pieza bakoitzaren arlo kritikoen informazioa lortzen da. Behar bada haren geometriak alda daitezke diseinuak optimizatzeko.

The current clamping and coupling system of the LEVC test bench guarantees a high level of test quality. However, this system involves long assembly times and makes use of elements that often cause water leaks or misalignment of the test shaft. When this occurs, test set-up times are dramatically increased, reducing process efficiency. The main objective of the project is to reduce test preparation times as much as possible and optimize the system, correcting the type of problems mentioned above. For this, the different methods used by the national accountant test centers have been analyzed. However, none of them is applicable to LEVC. The decision is therefore made to design a new clamping and coupling system that will improve the LEVC using simpler and more efficient elements. The new coupling system consists of 6 bush sizes. Nowadays used pipe sections and flat gaskets, are replaced by constant section PVC pipes and O-rings attached to the bushes. In this way, the number of parts used is reduced and the sealing of the system is improved, preventing leaks. For its part, the current clamping system is replaced by a set of elements consisting of clamps, a rail guide and different parts that correctly fix the clamp to the test bench. The design of this new system allows the pipes to be easily removed and prevents misalignment of the parts that make up the test bench. The implementation of these two designs offers the possibility to create some pieces in the same laboratory through the use of a 3D printer, thus reducing production costs. All designs are made by using the AutoCAD software. In addition to this, in order to guarantee quality designs and reduce the error tests necessary to validate them, a finite element study of all the bushings is carried out. Through this study, relevant information is obtained from the critical areas of each piece, and its geometries can be modified to optimize the designs.