componentes de las transmisiones, para así lograr
prevenir mediante rediseño dichas fallas, por ello,
se han realizado modelos teóricos para obtener la
distribución de carga en las cadenas y en los
dientes de la rueda dentada, incluyendo las
rigideces de los eslabones de la cadena y de los
dientes de la rueda dentada en el modelo
matemático [5].
Con la finalidad de obtener una mayor
aproximación de la distribución de carga en las
ruedas dentadas, se incluye la influencia de la
fricción existente entre los elementos de contacto.
Esto mediante la reducción del ángulo de presión,
el cual debe ser determinado experimentalmente.
Las ecuaciones que determinan la distribución
consideran que el sistema se encuentra en un
estado estacionario [6]. La inclusión del fenómeno
de fricción en los análisis de distribución de
fuerzas demuestra que ésta provoca una mayor
carga en un diente de la rueda dentada impulsada
en comparación al de la rueda dentada motriz
considerando un mismo número de dientes.
Estudios experimentales se han realizado con la
finalidad de medir la distribución de cargas en las
cadenas de rodillos de acero sobre ruedas dentadas
de acero, esto incluyendo el efecto que tiene la
lubricación, desalineamiento y la velocidad de
rotación en la rueda dentada [7]. Troedsson [8]
modeló una transmisión de cadena, mostrando que
los modelos anteriores al suyo no presentan
resultados suficientes para una transmisión que
actúa a velocidades más altas.
Los plásticos de ingeniería juegan un papel cada
vez más importante como sustitutos de los metales
convencionales debido a sus propiedades
mecánicas, resistencia química, excelente
maquinabilidad y estabilidad dimensional [9]. Sin
embargo, se han realizado pocas investigaciones
en el área de determinación de distribuciones de
cargas con elementos de plástico, incluso los
manuales para la selección de cadenas no
contemplan este tipo de material. Éste menciona
que, para seleccionarlas, deben considerarse
presiones entre el casquillo y perno [10], por lo
que estudiar este fenómeno dará pautas para
determinar zonas críticas y establecer
recomendaciones para prevenir posibles fallas.
En este artículo se analiza el comportamiento
dinámico de la transmisión de potencia con una
cadena de plástico mediante el método de los
elementos finitos, verificando la factibilidad del
uso de modelos reológicos para este tipo de
análisis. Se determinan los esfuerzos máximos
y las zonas críticas a fallas ocasionados por el
contacto en el acoplamiento con la rueda
dentada.
1.1 Marco teórico
En una transmisión de potencia mediante
cadenas de acero, la fuerza se transmite a través
del contacto entre el barril de la cadena o rodillo
y la cara de trabajo del diente en la rueda
dentada. Estas fuerzas se muestran en la
Figura 2. La cara del diente está en ángulo con
la línea de paso de la cadena. Por lo tanto,
cuando se aplica la tensión de la cadena, T,
resultan dos fuerzas. Una es la fuerza del diente,
Tc, que es normal a la cara de trabajo. La otra
fuerza, Tp, es de expulsión del rodillo y es
paralela a la cara del diente.
Figura 2. Fuerzas en un diente de la rueda dentada a
medida que se aplica la tensión de la cadena [2].