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ANALISIS MODAL PRECARGADO EN COMPONENTES DE TRANSMISION MANUAL AUTOMOTRIZ M EN C JOSE LUIS MELENDEZ SANCHEZ INVESTIGACION Y DESARROLLO – CAE TRANSMISIONES Y EQUIPOS MECANICOS SA DE CV AVENIDA 5 DE FEBRERO 2115 PARQUE INDUSTRIAL BENITO JUAREZ QUERETARO, QRO. CP 76165 MEXICO
Antecedentes
• Se desarrollo la técnica de análisis de FEA estático para análisis de componentes de transmisión manual automotriz manual, sin embargo en algunos casos la zona de ruptura a falla por fatiga no coincidía con el resultado del análisis estático, surge la pregunta como se puede reproducir la falla, como se involucra la frecuencia y la amplitud de la vibración y los modos con la falla a fatiga???
Cuando el pulso de carga tiene un periodo de aplicación mas largo que el periodo de la menor frecuencia natural del sistema, entonces la magnitud del impulso es de 2da importancia, y todas las partes del sistema están sujetas a la aceleración detallada del pulso y el valor pico del pulso será el parámetro de daño mas significante.
Shock and impact considerations in design. Irwin Vigness, W.P. Welch
Cuando hacer un análisis de fatiga? Que es una carga de impacto?
Frecuencia = 1/periodo
Es decir que si tengo una frecuencia de operación o de impacto menor a la menor frecuencia natural del sistema entonces el análisis estático será suficiente, de lo contrario el análisis de fatiga (armónico, estado estable) o impacto (transitorio) debe estar relacionada con las frecuencias naturales del sistema.
Diagrama de campell
Torque alternante motor +/- 15-20 %, 1ro y 2do armónico Engranaje armónicos del error de transmisión amplitud y frecuencia. Baleros desconocido.
El esfuerzo a fatiga involucra el esfuerzo medio y el esfuerzo alternante
La frecuencia de engranaje es importante debido a que: Una relación de contacto de 2.4 significa que el 40 % del tiempo habrá 3 dientes en contacto, y el 60 % 2 dientes en contacto. Este cambio de rigidez produce cambios en los desplazamientos angulares y por lo tanto en la aceleración angular excitando así los baleros , flechas y carcazas de la transmisión manual. En el caso del balero los rodillos entran y salen de la zona de carga lo que genera una vibración.
Motor de 4 cilindros con 2 igniciones por revolución
Análisis estático • El análisis estático no refleja la
falla encontrada en algunos prototipo TR6060 camaro HP reporte LDP110178.
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SOPORTE DE FLECHA ENGRANE LOCO
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La falla fue encontrada en la prueba de abuso de reversa. Embragando de manera repentina a 3000 rpm de motor.
Resultados de análisis modal
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Estos modos reflejan de manera mas acertada la falla del soporte del engrane loco.
Acelerómetro 90 grados de separación alineados a la zona de contacto
Las inercias perpendiculares al sentido de giro deben ser incluidas
Conclusiones: • El análisis de fatiga debe partir de una medición y correlación entre el modelo
de FEA y las mediciones. De esta manera se podría predecir con mayor exactitud la vida de componentes. En el futuro de pretende predecir después de adquirida la habilidad de predecir valores de amortiguamiento.
• La medición de respuesta en frecuencia debe incluir la fase, y la coherencia de la medición, esta debe ser el parámetro que nos indica una buena medición.
Posibles trabajo en futuro: Obtención de los esfuerzos de un análisis armónico con un torque medio y +/- 15-20 % de torque alternante en la flecha de mando. Correlación de pruebas de fatiga con modelos matemáticos modal armonio de una análisis precargado. Simplificar los modelos con el uso de súper elementos o síntesis de los mismos. Si el sistema-ensamble tiene varias frecuencias y la excitación tiene varios armónicos como va a fallar la pieza? Que modificaciones debo hacer al sistema para optimizar el peso rigidez amortiguamiento del sistema?
[1] William T. Thomson, teoría de vibraciones. [2] Calculating and Displaying Fatigue Results; Raymond Browell, 1996 [3] the fundamentals of modal testing; application note 243-3; agilent technologies. [4] torsional vibration and transmission noise; Golfganf Reik; 1986 Dudas sugerencias: [email protected]