Rediseño estructural de una cargadora frontal de un tractor agrícola como alternativa para la reducción de costo

Aranda Sánchez, Arturo Eduardo (2018) Rediseño estructural de una cargadora frontal de un tractor agrícola como alternativa para la reducción de costo. Maestría thesis, Universidad Autónoma de Nuevo León.

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Resumen

Actualmente la industria automotriz exige el diseño de productos altamente competitivos, esto genera la necesidad de minimizar los costos de producción y peso sin afectar la calidad y seguridad de los productos, además del cuidado del medio ambiente. La industria agrícola presenta el mismo nivel de exigencia en sus productos. En este trabajo de investigación se realizó un rediseño estructural de una cargadora frontal de un tractor agrícola, con la finalidad de obtener un modelo alternativo al menor costo posible. La metodología aplicada comenzó con un estudio del mercado, el cual mostró que los diseños estructurarles de las cargadoras frontales del segmento de estudio son similares. En la parte de la selección de materiales se utilizó la metodología de Ashby, mediante la cual se obtuvieron los materiales de menor costo, los cuales cumplieron con los requerimientos del diseño, por medio de la plataforma CES Edupack. La selección de materiales representa un punto crucial en este trabajo de investigación, ya que se podría tener el control de más del 50% del costo total del producto. Se diseñaron diferentes modelos de cargadora frontal con componentes mecánicos de perfilería estructural de acero y hierro nodular, a través de las plataformas Space Claim y Design Modeler. Posteriormente, el desempeño mecánico de estos modelos fue evaluado mediante un análisis de elemento finito en la plataforma ANSYS Mechanical 18. En los análisis estáticos estructurales resultó que el modelo con perfil estructural de acero de viga en I, obtuvo los mejores resultados de esfuerzos, siendo los más bajos en comparación con los otros modelos propuestos. Se estimó la vida a la fatiga de los componentes rediseñados mediante el método de solución de deformación vida, con el post-procesador nCodeDesignLife. Los componentes rediseñados cumplieron con la vida a la fatiga, cumpliendo satisfactoriamente con los requerimientos mecánicos. El costo total de la cargadora frontal fue determinado en base al costo por cada kilogramo, y fue de 26.79 dólares: 17.66 dólares costo del acero dulce y 9.13 dólares costo del hierro dúctil. El peso final de la cargadora fue de 40.4 kg, de los cuales 23.55 kg corresponden al acero dulce y 16.88 kg al hierro dúctil. Estando 300 g debajo del peso total del modelo de estudio.

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