» Investigación » SISIUS - Investigación en la USE

Responsable: José María del Castillo Granados
Tipo de Proyecto/Ayuda: Plan Nacional del 2009
Referencia: TRA2009-13894
Fecha de Inicio: 01-01-2010
Fecha de Finalización: 30-09-2013

Empresa/Organismo financiador/es:

• Ministerio de Ciencia e Innovación

Equipo:

• Investigadores:
  • Gabriel Centeno Báez
  • Francisco de Asís García Benítez
• Otros Investigadores:
  • Francisco José Morales Sánchez

Contratados:

• Investigadores:
  • Francisco José Morales Sánchez

Resumen del proyecto:

De acuerdo con la memoria del proyecto, los objetivos concretos del mismo son:

1. Identificar las concepciones posibles de transmisiones continuas variables, derivadas de la familia de transmisiones dinámicas, desarrolladas por el grupo de trabajo (DCVT), en conjunción con un sistema de bifurcación de potencia (SP), que presenten un mayor potencial de aplicabilidad y unas mejores características. Los modelos serán desarrollados empleando software comercial y software elaborado específicamente por el equipo investigador.
2. Analizar mediante los modelos de simulación el comportamiento de las DCVT-SP y en particular obtener estimaciones del rendimiento. A partir de este análisis, seleccionar el modelo que, debido a su comportamiento y prestaciones, presente mejor cualidades.
3. Diseñar y construir la DCVT-SP anteriormente mencionada y ensayarla en los bancos de pruebas disponibles, para contrastar experimentalmente los resultados obtenidos mediante la simulación.
4. Realizar los estudios de viabilidad técnica y económica del nuevo desarrollo, así como la patentabilidad de las realizaciones que se lleven a cabo.
5. Realizar una búsqueda de socios industriales para su desarrollo a nivel industrial.

Hasta la presente fecha (Noviembre de 2011) se han alcanzado de manera prácticamente completa los objetivos 1 y 2. En lo que respecta al objetivo 3, se ha ensayado en el banco de pruebas un prototipo basado de CVT. Este prototipo se corresponde con una de las alternativas constructivas consideradas y estudiadas dentro de los objetivos del punto 1. Los resultados obtenidos se han presentando en el IX Congreso de Ingeniería del Transporte (Morales et al. 2010). Adicionalmente, parte de la investigación realizada para la consecución de los objetivos 1 y 2 se expondrá en el X Congreso de Ingeniería del Transporte que se celebrará en Granada en 2012 (Morales et al. y Morales y Benítez, 2012). Una exposición más detallada de los resultados logrados dentro de los objetivos 1 y 2 se podrá consultar en la tesis doctoral de Francisco Morales (Morales, 2012), que está concluida y será defendida a principios de 2012. Finalmente, se encuentra en preparación un artículo (Del Castillo y Benítez, 2011), en el que se expone el modelo que ha sido desarrollado para la estimación del rendimiento de las transmisiones inerciales con bifurcación de potencia.

A continuación se detallan los trabajos publicados o en vías de publicación junto con un resumen de los mismos:

• F. J. Morales; F.G. Benítez; G. Centeno (2010) “Transmisión continua variable dinámica con regulación inercial”. IX Congreso de Ingeniería del Transporte, Madrid. RESUMEN: Se describe un sistema de transmisión de potencia con aplicación en automoción. Se trata de un sistema de transmisión continuamente variable (CVT) de tipo oscilante regulado por un mecanismo inercial. El mecanismo de regulación inercial contempla un grado de libertad adicional, el cual confiere un carácter dinámico adaptativo a la transmisión. El sistema completo consta de tres subsistemas diferenciados. El primer subsistema convierte el giro proveniente del sistema motriz en un movimiento de velocidad angular oscilante y regula la amplitud de dicha velocidad angular. El giro oscilante a la salida del primer subsistema se utiliza para accionar el segundo subsistema, el cual actúa como elemento regulador a través del mecanismo inercial. El giro oscilante a la salida del segundo subsistema es rectificado en el tercer subsistema, obteniéndose así una señal de velocidad angular en un único sentido en el eje de salida. Se genera finalmente un par unidireccional en el eje de salida de la CVT adaptado a las condiciones de funcionamiento en las que se encuentre la transmisión, siendo ésta capaz de vencer un par resistente. Se construye y se ensaya un prototipo de la transmisión para contrastar los resultados experimentales con el estudio computacional realizado. Se obtienen curvas experimentales que caracterizan el funcionamiento de este tipo de transmisiones y que muestran la capacidad que tienen de funcionar de manera eficiente.

• F. J. Morales; F.G. Benítez. (2012) “Estado del Arte de CVTs Dinámicas”. X Congreso de Ingeniería del Transporte, Granada. RESUMEN: Dentro de las CVTs existe un grupo con unas características especiales. Se trata de las CVTs de tipo dinámico. En estas CVTs, además de poder actuarse sobre un elemento de regulación al igual que en el resto de CVTs de tipo cinemático, la relación de transmisión depende también de las condiciones externas a las que se encuentra sometida la transmisión, esto es, la relación de transmisión vendrá dada, además de por las características cinemáticas de la transmisión, por variables como la velocidad que se tenga en el eje de entrada o el par resistente que se ejerza en el eje de salida. En esta ponencia se analizan las principales transmisiones de este tipo para comprender el funcionamiento de éstas.

• F. J. Morales; F.G. Benítez, J. M. del Castillo. (2012) “Diseño Conceptual de Rectificadores para CVTs Oscilantes”. X Congreso de Ingeniería del Transporte, Granada. RESUMEN: En este trabajo se estudia con detalle una serie de rectificadores de movimiento usados en cajas de cambio continuas variables (CVTs). Este trabajo parte de la necesidad de mejorar el sistema rectificador de las transmisiones continuamente variables de tipo oscilante (ratcheting drives). Se realiza un estudio de los rectificadores existentes, observando que todos ellos limitan la velocidad máxima alcanzable por un vehículo que haga uso de este sistema. Para ello es necesario definir los parámetros fundamentales que limitan los rectificadores actuales, por lo que se realiza un barrido de estos parámetros de forma que se obtienen las condiciones de diseño que debe cumplir un nuevo rectificador sin la limitación de la velocidad. Una vez definidas estas condiciones se analizan distintos rectificadores, de forma que se hace un estudio analítico de cada uno de ellos y se realiza una comparativa final de ventajas y desventajas de cada sistema. De esta forma es posible seleccionar el rectificador que mejor se adapta a las solicitaciones a las que se verá sometida al formar parte de una transmisión oscilante.

• F. J. Morales. (2012) “Diseño Conceptual de Rectificadores para CVTs dinámicas”. Tesis doctoral, Universidad de Sevilla. RESUMEN: La tesis presenta un detallado estado del arte de las CVTs y de los convertidores de par de tipo dinámico. Para todos estos sistemas se realiza una descripción del funcionamiento y un estudio analítico. Finalmente, se proponen nuevos sistemas de transmisión de tipo dinámico. El objetivo principal de estos nuevos diseños consiste en simplificar y reducir el tamaño de la CVT dinámica autoadaptables que actualmente se encuentra en desarrollo por el grupo de investigación.

• Del Castillo, J.M.; Benítez F. G. (2011) “A dynamic model for a new inertial CVT: efficiency analysis”. En preparación. RESUMEN: En este trabajo se presenta un modelo dinámico de un nuevo tipo de CVT inercial. Esta CVT se caracteriza por tener un número de grados de libertad variable, por lo que no es posible realizar independientemente un análisis cinemático sin considerar la dinámica de la misma. Por este motivo, la consideración de las pérdidas de potencia en los pares de engrane no se puede hacer como si la CVT se tratara de un tren de engranajes planetarios convencional. La contribución más relevante de este trabajo es el desarrollo de un modelo dinámico en el que las pérdidas de potencia en los pares de engrane son tenidas en cuenta. Para reducir el número de parámetros que intervienen en el modelo, las ecuaciones son adimensionalizadas convenientemente. Un análisis paramétrico posterior obtenido a partir de la simulación del modelo, indica que el rendimiento depende en gran medida de un reducido número de parámetros. La identificación de éstos puede permitir mejorar el diseño de la CVT.