Un nuevo sistema de precarga activa de rodamientos actuados por aleación con memoria de forma (SMA-BAPS) para husillos espaciales
Autores: Zhang, Yuhang; Jiang, Jun; Zhang, Qiang; Zhou, Yuanzi; Zhang, Xiaoyong; Sun, Ruijie
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un nuevo sistema de precarga activa de rodamientos actuados por aleación con memoria de forma (SMA-BAPS) para husillos espaciales
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Propuesto
Demostrado experimentalmente
Actuadores SMA
Ajuste de precarga
Pruebas de prototipo
Pruebas de rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
En este estudio, se propuso y demostró experimentalmente un novedoso sistema de pre-carga activa de rodamientos actuado por aleación con memoria de forma (SMA-BAPS). Se emplearon actuadores SMA colocados en una configuración simple o antagónica para accionar el par de tornillos y así cumplir con el ajuste de pre-carga unidireccional o bidireccional. Además, se utilizó un par de tornillos autoventilados para mantener la pre-carga del rodamiento sin necesidad de energía externa. Para determinar los parámetros del par de tornillos y los actuadores SMA, se llevó a cabo un proceso de diseño detallado basado en modelos analíticos del sistema propuesto. Finalmente, se adoptó un par de tornillos con un paso de 3 mm y actuadores SMA con un diámetro de 0.5 mm y una longitud de 130 mm. Se realizaron pruebas de prototipo para validar y evaluar el rendimiento del ajuste de pre-carga con el SMA-BAPS. Se registraron el par resistivo y la frecuencia natural de los husillos para representar el nivel de pre-carga del rodamiento. A través de las pruebas de rendimiento, el SMA-BAPS indujo una variación máxima del 47% en el par resistivo y una variación del 20% en la frecuencia natural del husillo. El tiempo de respuesta del SMA-BAPS fue inferior a 5 s cuando se aplicó una corriente de calefacción de 5 A al actuador SMA. Este diseño destacó por su tamaño compacto, rápida respuesta, así como el ajuste de pre-carga bidireccional, representando su uso potencial en mecanismos aeroespaciales y motores avanzados.
Descripción
En este estudio, se propuso y demostró experimentalmente un novedoso sistema de pre-carga activa de rodamientos actuado por aleación con memoria de forma (SMA-BAPS). Se emplearon actuadores SMA colocados en una configuración simple o antagónica para accionar el par de tornillos y así cumplir con el ajuste de pre-carga unidireccional o bidireccional. Además, se utilizó un par de tornillos autoventilados para mantener la pre-carga del rodamiento sin necesidad de energía externa. Para determinar los parámetros del par de tornillos y los actuadores SMA, se llevó a cabo un proceso de diseño detallado basado en modelos analíticos del sistema propuesto. Finalmente, se adoptó un par de tornillos con un paso de 3 mm y actuadores SMA con un diámetro de 0.5 mm y una longitud de 130 mm. Se realizaron pruebas de prototipo para validar y evaluar el rendimiento del ajuste de pre-carga con el SMA-BAPS. Se registraron el par resistivo y la frecuencia natural de los husillos para representar el nivel de pre-carga del rodamiento. A través de las pruebas de rendimiento, el SMA-BAPS indujo una variación máxima del 47% en el par resistivo y una variación del 20% en la frecuencia natural del husillo. El tiempo de respuesta del SMA-BAPS fue inferior a 5 s cuando se aplicó una corriente de calefacción de 5 A al actuador SMA. Este diseño destacó por su tamaño compacto, rápida respuesta, así como el ajuste de pre-carga bidireccional, representando su uso potencial en mecanismos aeroespaciales y motores avanzados.