Predicción de vida a fatiga de acoplamientos dentados abombados con elevadas desalineaciones

Resumen

Los acoplamientos dentados son componentes mecánicos que permiten transmitir el par entre árboles desalineados mediante dientes igualmente espaciados. Por ejemplo, se emplean en máquinas de aplanado para transmitir potencia desde la caja de engranajes principal a los rodillos de aplanado. El pequeño tamaño de los rodillos disminuye el espacio entre los acoplamientos dentados causando desalineaciones de hasta 7º. En condiciones alineadas, todos los dientes así como toda la superficie del flanco del diente están en contacto, mientras que en condiciones desalineadas, solo algunos dientes y parte del ancho del diente están en contacto, lo que genera un comportamiento de carga complejo y una vida útil reducida. Los modelos de dimensionado de acoplamientos dentados clásicos que todavía son ampliamente utilizados cuando se diseñan dichos acoplamientos, consideran la desalineación para estimar el número de dientes en contacto (entre los que se reparte la carga), pero no tienen en cuenta la rigidez del diente y el par aplicado. Por lo tanto, las tensiones generadas y, en consecuencia, el cálculo de vida a fatiga, es impreciso. En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo de elementos finitos de un acoplamiento dentado esférico y se han analizado los efectos de la desalineación y el par en el número de dientes en contacto y en la tensión en el pie del diente. Además, se han realizado ensayos experimentales de fatiga y se han correlado las predicciones numéricas con dichos resultados.