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Aplicaciones de los acoplamientos estriados

Un acoplamiento estriado es un método muy eficaz para conectar dos o más componentes. Este tipo de acoplamientos son muy eficientes, ya que combinan movimiento lineal con rotación, lo que los convierte en una opción ideal para numerosas aplicaciones. Siga leyendo para obtener más información sobre las principales características y aplicaciones de los acoplamientos estriados. También podrá determinar su funcionamiento y desgaste previstos. Puede diseñar fácilmente sus propios acoplamientos siguiendo los pasos que se describen a continuación.

Diseño óptimo

El acoplamiento estriado desempeña un papel fundamental en la transmisión del par motor. Consta de un cubo y un eje con estrías que se encuentran en contacto superficial sin movimiento relativo. Debido a su conexión, su velocidad angular es la misma. Las estrías pueden diseñarse con cualquier perfil que minimice la fricción. Al estar en contacto entre sí, la carga no se distribuye uniformemente, concentrándose en una pequeña área, lo que puede deformar la superficie del cubo.
El diseño óptimo de acoplamientos estriados considera varios factores, como el peso, las características del material y los requisitos de rendimiento. En la industria aeronáutica, el peso es un factor de diseño importante. Las tablas SAE y ANSI no tienen en cuenta el peso al calcular los requisitos de rendimiento de los acoplamientos estriados. Otro factor crítico es el espacio. Los acoplamientos estriados pueden necesitar encajar en espacios reducidos o estar sujetos a otras limitaciones de configuración.
El diseño óptimo de los acoplamientos estriados puede caracterizarse por un número impar de dientes. Sin embargo, esto no siempre es así. Si el diámetro exterior de la estría supera un cierto umbral, el modelo óptimo de acoplamiento estriado podría no ser la opción más adecuada para esta aplicación. Para optimizar un acoplamiento estriado para una aplicación específica, el usuario deberá considerar el método de dimensionamiento más apropiado.
Una vez generado el diseño, el siguiente paso es probar el acoplamiento estriado resultante. El sistema debe verificar las restricciones de diseño y validar que se pueda fabricar utilizando técnicas de producción modernas. El modelo de acoplamiento estriado resultante se exporta a una herramienta de optimización para su posterior análisis. Este método permite al diseñador manipular fácilmente el diseño del acoplamiento estriado y reducir su peso.
El modelo de acoplamiento estriado 20 incluye las principales características estructurales de un acoplamiento estriado. Un programa de software de modelado de producto 10 almacena valores predeterminados para cada una de las especificaciones del acoplamiento estriado. El modelo estriado resultante se calcula de acuerdo con el algoritmo utilizado en la presente invención. El software permite al diseñador introducir los radios, el espesor y la orientación del acoplamiento estriado.

Características

Un aspecto importante de las estrías de los motores aeronáuticos es la distribución de la carga entre los dientes. Los investigadores realizaron pruebas experimentales y analizaron el efecto de las condiciones de lubricación en el comportamiento del acoplamiento. Posteriormente, desarrollaron un modelo teórico utilizando un parámetro de Ruiz para simular las condiciones de funcionamiento reales de los acoplamientos estriados. Este modelo explica el desgaste causado por los acoplamientos estriados al considerar la influencia de la fricción, la desalineación y otras condiciones relevantes para el rendimiento de las estrías.
Para diseñar un acoplamiento estriado, el usuario introduce primero los criterios de diseño para el dimensionamiento de las secciones portantes, incluyendo la estría externa 40 del modelo de acoplamiento estriado 30. A continuación, especifica los requisitos de rendimiento del margen de torsión, como el límite elástico, el pandeo plástico y el pandeo por fluencia. El programa informático calcula automáticamente el tamaño y la configuración de las secciones portantes y del eje. Estas especificaciones se introducen en el programa informático 10 como valores de especificación.
En la pantalla GUI 80 se introducen diversas especificaciones de configuración de acoplamientos spline. El programa informático 10 genera un modelo de acoplamiento spline almacenando los valores predeterminados para las distintas especificaciones. El usuario puede manipular el modelo modificando dichas especificaciones. El resultado final es un diseño asistido por ordenador que permite a los diseñadores optimizar los acoplamientos spline en función de su rendimiento y especificaciones de diseño.
El programa de software para el modelo de acoplamiento de splines evalúa continuamente la validez de los modelos de acoplamiento de splines para una aplicación específica. Por ejemplo, si un usuario introduce un valor de señal correspondiente a una señal de parámetro, el software compara dicho valor con el valor correspondiente en la base de conocimientos. Si los valores no cumplen con las especificaciones, se muestra un mensaje de advertencia. Una vez completada esta comparación, el programa genera un informe con los resultados.
Entre los factores de diseño de los acoplamientos estriados se incluyen el peso, las propiedades del material y los requisitos de rendimiento. El peso es uno de los factores de diseño más importantes, especialmente en el sector aeronáutico. Las tablas ANSI y SAE no consideran estos factores al calcular las características de carga de los acoplamientos estriados. Otros requisitos de diseño también pueden limitar la configuración de un acoplamiento estriado.

Aplicaciones

Los acoplamientos estriados son un tipo de junta mecánica que conecta dos ejes giratorios. Sus dos partes se acoplan mediante dientes que transfieren la carga. Aunque los estriados suelen estar sobredimensionados, siguen siendo propensos a la fatiga y al desgaste estático. Estas propiedades también los hacen propensos al desgaste. Por lo tanto, un diseño y una selección adecuados son vitales para minimizar el desgaste de los estriados. Los acoplamientos estriados tienen numerosas aplicaciones.
El diseño de las chavetas se basa en el tamaño del eje que se une, lo que permite un espaciado adecuado. Un novedoso método de tallado permite la formación de bases cónicas sin interferencias, y la raíz de las chavetas es concéntrica con el eje. Estas características posibilitan altas tasas de producción. Los acoplamientos estriados tienen diversas aplicaciones en diferentes industrias. Para obtener más información, siga leyendo.
La metodología basada en elementos finitos permite predecir el desgaste de los acoplamientos estriados considerando la evolución del coeficiente de fricción. Este método predice el desgaste por frotamiento en geometrías simples de superficie plana y redonda, y ha sido calibrado con datos experimentales. La tasa de desgaste predicha es razonable en comparación con los datos experimentales. La evolución de la fricción en los acoplamientos estriados depende de la geometría de las estrías. También es fundamental considerar las condiciones de lubricación de las mismas.
El uso de un acoplamiento estriado reduce la holgura y garantiza la correcta alineación de los componentes acoplados. La forma estriada del eje transfiere la rotación desde el eje estriado al elemento estriado interno, que puede ser un engranaje u otro dispositivo giratorio. La resistencia de la raíz y los requisitos de par de apriete del acoplamiento estriado determinan el tipo de acoplamiento estriado que se debe utilizar.
La raíz del estriado suele ser plana y presenta una corona en un lado. El estriado coronado tiene una corona simétrica en el eje central de su ancho. A medida que la longitud del estriado disminuye hacia los extremos, los dientes se vuelven más delgados. El diámetro del diente se mide en pasos. Esto significa que el estriado macho tiene una raíz plana y un estriado coronado.

Previsibilidad

Los acoplamientos de husillo se utilizan en maquinaria rotativa para conectar dos ejes. Están compuestos por dos piezas dentadas que se acoplan entre sí y transfieren la carga. Los acoplamientos estriados suelen estar sobredimensionados y son propensos a sufrir fatiga y desgaste. El desgaste también es un problema común en los acoplamientos estriados. Para abordar estos problemas, es fundamental comprender el comportamiento y la predictibilidad de estos acoplamientos.
El comportamiento dinámico de los acoplamientos estriados-rotor suele ser poco claro, especialmente si el sistema no está integrado con el rotor. Por ejemplo, cuando no hay desalineación, la frecuencia de respuesta principal es una velocidad de rotación en el eje X. A medida que aumenta la desalineación, el sistema comienza a vibrar de forma compleja. Además, a medida que las órbitas del eje se alejan del origen, las magnitudes de todas las frecuencias aumentan. Por lo tanto, los resultados de la investigación son útiles para determinar el diseño adecuado y la resolución de problemas en sistemas de rotor.
El modelo de acoplamientos de splines desalineados se obtiene analizando las relaciones de tensión-compresión entre dos pares de splines. El modelo de fuerza de engranaje de los splines depende de la masa del sistema, el par de transmisión y el desplazamiento de vibración dinámica. Este modelo es válido cuando el desplazamiento de vibración dinámica es pequeño. Además, el método de integración por pasos CZPT es estable y de alta eficiencia.
La distribución del deslizamiento depende del estado de lubricación, el coeficiente de fricción y los ciclos de carga. Las profundidades de desgaste previstas se encuentran dentro del rango de valores medidos. Estas predicciones se basan en la distribución del deslizamiento. La metodología predice un mayor desgaste en condiciones de lubricación ligera, pero no con lubricación adicional. El estado de lubricación y el coeficiente de fricción son los factores clave que determinan el comportamiento de desgaste de las estrías.

Editor por CX 13/07/2023