Estudio de la dinámica del brazo articulado de una máquina excavadora con ayuda de la herramienta CAD/CAE Working Model

Abstract

El objetivo del trabajo es analizar el comportamiento cinemático y dinámico de la excavadora hidráulica Komatsu-PC4000, con ayuda de Working Model, software de simulación que permite simplificar los cálculos de velocidades, aceleraciones y fuerzas presentes en la máquina de trabajo al momento de realizar las actividades de excavación, carga y descarga del fosfato en la mina. Para obtener el modelo esquemático que se usó para realizar los cálculos necesarios, se hace uso de la herramienta CAD SolidWorks, la cual permitió tener una geometría aproximada tanto en distancias como en forma de la excavadora Komatsu. Se realiza, además, una breve reseña histórica de las máquinas excavadoras a lo largo del tiempo y las aplicaciones que se han implementado en su evolución. Asimismo, se describen los fundamentos teóricos del mecanismo brazo articulado, en donde se definen conceptos cinemáticos y dinámicos que son necesarios para entender el funcionamiento de la máquina. De esta manera, se concluye corroborando que el uso del software Working Model permite determinar las velocidades, aceleraciones y fuerzas, de manera intuitiva, ya que no requiere el planteamiento directo de las ecuaciones que rigen el movimiento, sino que, mediante la definición de la posición, condiciones iniciales y demás características de los elementos (peso, fricción, material, etc.), se puede realizar un análisis robusto en un menor tiempo de trabajo. Adicionalmente, posibilita observar cómo es el movimiento de la pala mecánica en un trabajo de extracción y vaciado del material, definir los movimientos, y permitir realizar los cálculos dinámicos, con lo cual, da una idea al operario de cómo se realizaría el manejo de los cilindros hidráulicos para para cada posición del brazo de la excavadora.