Efecto de la película de lubricante en el comportamiento dinámico de engranajes de dientes rectos.

Abstract

Las transmisiones de engranajes forman parte de procesos o máquinas consideradas críticas en la industria. La lubricación es fundamental para la protección y aumento de la vida útil de engranajes, ya que evita el contacto directo entre superficies metálicas. En engranajes, la lubricación se caracteriza por tener un régimen elasto-hidrodinámico, en qué, la película de lubricante y la superficie de los dientes están sometidas a grandes presiones que provocan compresión de la película de lubricante y deformación de las superficies. Además, con los movimientos de rodadura y deslizamiento que existen en el proceso de engrane, el estudio de la lubricación en el contacto es complejo. Por lo anterior, durante años la gran mayoría de los estudios y modelos han simplificado o ignorado el efecto del lubricante. En esta tesis se busca obtener evidencia experimental respecto de la influencia del lubricante en la dinámica de engranajes de dientes rectos. La metodología para este estudio consiste en realizar pruebas con 2 lubricantes de diferente viscosidad, para 12 condiciones de operación estacionarias y 3 condiciones de operación variables. Como objeto de estudio se utiliza un banco de ensayos de una transmisión de engranajes de dientes rectos, diseñado, fabricado y puesto en marcha por este autor, gracias al apoyo del personal del Taller Mecánico del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Concepción. El banco de ensayos posee instrumentación para adquirir datos de vibraciones transversales y vibraciones torsionales. En los resultados experimentales obtenidos se observa una influencia del lubricante en los valores vibratorios de una zona resonante, mostrando que un lubricante de mayor viscosidad tiene una mayor capacidad de amortiguamiento. También, se observa influencia en la amplitud de las componentes vibratorias a la frecuencia de engrane, debido a la participación de la lubricación en el contacto entre dientes. Se concluye que una mayor viscosidad implica mayor rigidez y amortiguamiento. Adicionalmente, no se observa influencia clara de la lubricación en las bandas laterales de la velocidad de rotación en torno a la frecuencia de engrane. Al final de esta tesis se concluye que el lubricante tiene influencia en el comportamiento dinámico de engranajes de dientes rectos, y debe ser considerado como un elemento amortiguador equivalente y un elemento de rigidez equivalente en la teoría de modelos dinámicos que representan transmisiones de engranajes.