Modelo dinámico de banco de pruebas de engranajes planetarios

Abstract

RESUMEN: En las siguientes páginas se explica al lector el proceso de modelado de sistemas multicuerpo a través del software ROMAX, que cuenta con herramientas de gran precisión para definir los componentes presentes en cajas de cambios y para extraer datos de éstas. El mecanismo a modelizar es un banco de ensayos de trenes de engranajes epicicloidales, con una disposición de recirculación de carga que hace necesaria la presencia de un grupo auxiliar, además del propio grupo sobre el que se realiza el ensayo. El primer paso es la obtención de la geometría de los distintos componentes del banco, como los ejes, los rodamientos o las ruedas dentadas, para lo cual se dispone de planos y de medidas realizadas en campo. La mayoría de los elementos en fases iniciales del diseño son definidos de una manera básica y, conforme se verifica que el funcionamiento del modelo es el correcto se les aplican modificaciones con el objetivo de aproximarles a los componentes reales. De esta forma los cojinetes del modelo empiezan siendo definidos únicamente con sus rigideces lineales y torsionales en las tres direcciones del espacio, para terminar definiendo parámetros como el número y tipo de elementos en su interior, las holguras o el lubricante. Ocurre lo mismo con los engranajes, que al principio sólo tienen definidos los diámetros primitivos y el número de dientes, pero que conforme el modelo va avanzando se les introducen datos como el módulo, la distancia de montaje o la microgeometría de sus dientes. Tras comprobar que el funcionamiento del modelo del banco es correcto sin el grupo auxiliar, se procede a la introducción de este, así como de la definición del torque que se aplica en su corona, de igual forma que en la realidad. Al finalizar el modelo se le hace funcionar de acuerdo con unos valores de entrada, y se extraen una serie de datos como el desalineamiento entre pares de engrane o la vida de los rodamientos, y su sensibilidad a variaciones de diferentes parámetros como la velocidad de giro de los ejes, el torque transmitido o la temperatura.

ABSTRACT: In the following pages the multibody system modelization process using ROMAX software, which has high precision tools for defining the components which take part in gearboxes and for extract data about them, is described to the reader. The mechanism which is aimed to be modelize is a planetary gear set test bench, with mechanical recirculation power, which makes neccesary the presence of a auxiliar group. The process begins with the obtaining of the bench components geometry, like shafts, bearings or gears, using blueprints or direct measurements. Most of the elements at the first stage of the modelization process are defined in a basic way and, if the model works correctly, some modifications are included in them with the aim of approximate their behaviour to the real components. Thus, bearings in the model starts being defined only with their linear and torsional stiffness about the three axis of the space, and parameters like clearance, lubircant or number and type of elements in their interior are inluded in the next phases of the modelization. The same thing occurs with gears. Firstly, only pitch circle diameter and number of teeth are described, but module, working centre distance and microgeometry are introduced according to the model developement. After checking the model runs correctly without the auxiliar gearbox, its introduction is carried out. Then, the torque introduced in the ring, like in the real bench. When the model is finished, some imputs are defined and according to them data about misalignment or bearing integrity are extracted, specifying their sensitivity at changes like shaft rotation speed, amount of torque being transmited or temperature.