AGMA 04FTM12-2004 Distribución mejorada de la carga dental en una articulación estriada involuta mediante modificaciones de cables basadas en análisis de elementos finitos
Las estrías involutas ofrecen un medio compacto y de bajo peso para transferir torque de un eje a otro, o entre un eje y un cubo. Las dimensiones y tolerancias de los dientes estriados evolutivos han sido estandarizadas por la Sociedad de Ingenieros Automotrices, la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos y otras, y están publicadas en la referencia [1]. Las ecuaciones básicas para los cálculos de tensión de los dientes estriados de evoluta suponen que la carga del diente estriado se distribuye uniformemente a lo largo de la longitud del diente estriado. La carga de dientes no uniforme se aborda en algunos cálculos de capacidad de carga de estrías aplicando un factor de “distribución de carga” como en [2] y [3]. Los factores de distribución de carga se utilizan para tener en cuenta la desalineación (pendiente) entre los miembros estriados internos y externos. El factor de distribución de carga está influenciado por la magnitud de la desalineación (pendiente) entre los miembros y por la coronación de los dientes estriados que reduce la carga terminal de los dientes estriados, acomodando así la desalineación. Existe otro mecanismo que puede provocar una carga de contacto no uniforme en los dientes estriados. Se ha informado en [4] que a medida que la longitud de una ranura aumenta en relación con su diámetro, la rigidez torsional de los miembros en la unión ejerce una influencia más fuerte en la distribución longitudinal de la carga de contacto. Esta distribución no uniforme de la carga de contacto puede ocurrir en uniones estriadas perfectamente alineadas. El mecanismo no depende de la desalineación angular de los ejes del miembro, sino más bien de las rigideces torsionales relativas y las deflexiones (enrollamiento) de los miembros internos y externos. En estrías más largas, la carga de contacto del diente alcanza su punto máximo cerca del inicio de la articulación y luego disminuye hacia el final de la articulación [4]. Se considera que el inicio de la unión es donde el par comienza a transferirse por primera vez desde el miembro interior al miembro exterior, como en un eje a un cubo. En uniones estriadas donde los miembros internos y externos tienen geometrías complejas (en lugar de geometrías cilíndricas simples), la rigidez torsional puede variar de manera no uniforme a lo largo de la unión, lo que lleva a una mayor falta de uniformidad en la distribución de la carga de contacto del diente. De hecho, en algunos miembros estriados con geometrías complejas, pueden existir “puntos duros” muy rígidos que resisten la deflexión torsional y dan como resultado altas cargas de contacto en longitudes de dientes relativamente cortas. Predecir la distribución de la carga de contacto de los dientes en estas situaciones puede resultar bastante difícil. Figura 1 Buje y eje del rotor LMR (sección del buje retirada para mayor claridad) Una aplicación que utiliza una junta estriada relativamente larga, entre un eje y un buje con geometrías complejas, ocurre en el helicóptero CH-47. La junta estriada en cuestión transfiere el par y el movimiento giratorio desde el eje del rotor al cubo del rotor. El cubo del rotor proporciona la fijación (mediante orejetas) y la transferencia de carga a las palas del rotor del helicóptero. En la Figura 1 se muestra una vista en sección del cubo del rotor con el eje de acoplamiento. Los dientes estriados del eje que se acoplan con el cubo se dividen en dos longitudes, un estriado superior e inferior, con una sección cilíndrica no estriada entre ellos, como se muestra en Figura 2.
AGMA 04FTM12-2004 Documento de referencia
ANSI B92.1-1996 Estrías envolventes y estándar de inspección