Comparativa de modelos de cálculo de fuerzas hidrodinámicas para el análisis del

Abstract

En la industria del automóvil, todas las etapas de las cajas de cambios convencionales están en contacto constantemente. Esto implica que, en un instante concreto, aunque solo haya una etapa encargada de transmitir la potencia entre ejes de entrada y salida, el resto de etapas están engranadas. Estas parejas de engranajes que no transfieren carga, sin embargo, están sometidas a pequeñas variaciones de par y velocidad, así como a la interacción entre el lubricante y las superficies de los dientes. Bajo estas condiciones, se pueden producir impactos entre los flancos y contraflancos de los dientes, los cuales resultan en vibraciones y ruidos no deseados. Este efecto es comúnmente conocido como "rattle" y deriva en daños y fallos prematuros de elementos conectados a los ejes de la transmisión, así como en una reducción del confort de los pasajeros. En este contexto, en el presente estudio se ha realizado una comparativa de las formulaciones disponibles para la simulación del comportamiento de las fuerzas debidas al lubricante, bajo condiciones de operación en las que aparezca el "rattle". Se parte de un estudio previo, en el cual los autores evaluaron diferentes formulaciones para tal efecto, observando que existían diferencias significantes entre formulaciones y concluyendo que para el correcto cálculo de estas fuerzas se deben tener en cuenta dos fenómenos. El primero está ligado a la variación de presión producida por la entrada de fluido en la zona de contacto, mientras que el segundo está relacionado con el estrangulamiento del fluido cuando los perfiles de los dientes se acercan entre sí. Teniendo presente esta premisa, en este artículo, se ha analizado el comportamiento dinámico de transmisiones por engranajes rectos estándar en condiciones de bajo nivel de par con varias formulaciones de fuerzas hidrodinámicas, las cuales consideran ambos fenómenos para su cálculo (entrada y estrangulamiento de fluido). Con este propósito, se han calculado estas fuerzas no lineales y se ha realizado una comparativa entre formulaciones sí para una transmisión ejemplo, simulando su comportamiento bajo diferentes condiciones de operación y varias viscosidades del fluido.