Análisis de la Eficiencia Energética en Transmisiones de Engranajes Rectos: Perfiles Ciclóides versus Perfiles Involutos
Autores: Veciana, Joaquim Maria; Salvadó, Pau; Català, Pau; Jordi, Lluïsa
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de la Eficiencia Energética en Transmisiones de Engranajes Rectos: Perfiles Ciclóides versus Perfiles Involutos
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Involuta
Perfiles de engranajes cicloidales
Eficiencia energética
Pérdidas de potencia por fricción
Evaluación de sensibilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El perfil involuto se utiliza casi exclusivamente en la fabricación de engranajes rectos. Sin embargo, en el diseño de maquinaria, la evaluación de factores ambientales, como la eficiencia energética, se ha vuelto cada vez más importante al elegir entre soluciones viables. Como resultado, el estudio de perfiles alternativos está ganando interés. La novedad clave de este estudio es el análisis comparativo de los perfiles de engranajes involutos y cicloidales con respecto a las pérdidas de potencia por fricción en el contacto de los dientes, así como su impacto en la eficiencia energética en las transmisiones de engranajes rectos. El coeficiente de fricción se aproxima utilizando dos modelos de lubricación analíticos ampliamente aplicados: el elastohidrodinámico y el elastohidrodinámico mixto, ambos proporcionan valores suficientemente precisos con una carga computacional razonable en comparación con los métodos numéricos. Una contribución adicional de este estudio es una evaluación de sensibilidad de la eficiencia energética del perfil cicloidal con respecto a los diámetros de los centrodes auxiliares. Esto permite comprender las restricciones geométricas de este perfil, específicamente el ángulo de presión máximo, que está relacionado con las cargas radiales aplicadas al eje, y la altura del diente, que está relacionada con el momento de flexión en la raíz del diente, y por lo tanto, establecer los adecuados para ser equivalentes al perfil involuto. Para el análisis comparativo, se seleccionan perfiles equivalentes basados en momentos de flexión de dientes y cargas radiales similares soportadas por el eje. Después de determinar los diámetros de los centrodes del perfil cicloidal, se comparan la eficiencia de ambos perfiles de engranajes y su sensibilidad al tamaño del engranaje y la relación de transmisión. Este estudio concluye que, para ambos perfiles y modelos analíticos de fricción, la eficiencia mejora con el aumento del tamaño de los engranajes y las relaciones de transmisión, convergiendo eventualmente a un valor constante. Además, tanto los perfiles cicloidales como los involutos exhiben un rendimiento comparable en términos de eficiencia energética en ambos modelos analíticos de lubricación.
Descripción
El perfil involuto se utiliza casi exclusivamente en la fabricación de engranajes rectos. Sin embargo, en el diseño de maquinaria, la evaluación de factores ambientales, como la eficiencia energética, se ha vuelto cada vez más importante al elegir entre soluciones viables. Como resultado, el estudio de perfiles alternativos está ganando interés. La novedad clave de este estudio es el análisis comparativo de los perfiles de engranajes involutos y cicloidales con respecto a las pérdidas de potencia por fricción en el contacto de los dientes, así como su impacto en la eficiencia energética en las transmisiones de engranajes rectos. El coeficiente de fricción se aproxima utilizando dos modelos de lubricación analíticos ampliamente aplicados: el elastohidrodinámico y el elastohidrodinámico mixto, ambos proporcionan valores suficientemente precisos con una carga computacional razonable en comparación con los métodos numéricos. Una contribución adicional de este estudio es una evaluación de sensibilidad de la eficiencia energética del perfil cicloidal con respecto a los diámetros de los centrodes auxiliares. Esto permite comprender las restricciones geométricas de este perfil, específicamente el ángulo de presión máximo, que está relacionado con las cargas radiales aplicadas al eje, y la altura del diente, que está relacionada con el momento de flexión en la raíz del diente, y por lo tanto, establecer los adecuados para ser equivalentes al perfil involuto. Para el análisis comparativo, se seleccionan perfiles equivalentes basados en momentos de flexión de dientes y cargas radiales similares soportadas por el eje. Después de determinar los diámetros de los centrodes del perfil cicloidal, se comparan la eficiencia de ambos perfiles de engranajes y su sensibilidad al tamaño del engranaje y la relación de transmisión. Este estudio concluye que, para ambos perfiles y modelos analíticos de fricción, la eficiencia mejora con el aumento del tamaño de los engranajes y las relaciones de transmisión, convergiendo eventualmente a un valor constante. Además, tanto los perfiles cicloidales como los involutos exhiben un rendimiento comparable en términos de eficiencia energética en ambos modelos analíticos de lubricación.