Análisis estructural dinámico de un árbol de transmisión mediante el método del elemento finito

Abstract

La velocidad crítica que se presenta en componentes rotantes como lo es el árbol de transmisión, es aquella que produce una frecuencia de excitación igual a la frecuencia natural del árbol o del sistema que lo conforma. Por lo que para proponer algún material alterno al acero como el aluminio en su fabricación con la intención de reducir peso, es importante realizar un estudio que avale su funcionalidad. El presente trabajo muestra los resultados obtenidos utilizando la teoría clásica de resistencia de materiales en el diseño de árboles, que se comparan por los obtenidos a partir de un modelo tridimensional utilizando el análisis de elemento finito. Se evalúan dos casos para el análisis modal, una donde se excluyen las horquillas de la geometría para poder ser comparados con los cálculos teóricos, y en un segundo caso donde las horquillas son consideradas para el análisis de elemento finito, en ambas situaciones se obtienen las primeras formas modales. Debido a los espesores en los tubos de las flechas, se determinaron los valores de par de torsión que generan la inestabilidad utilizando la fórmula teórica de estabilidad elástica y se comparan con los valores obtenidos en la simulación, de igual forma se obtuvieron las formas pandeadas para cada material.