Análisis comparativo mediante elementos finitos para engranajes cónicos rectos para Acero y PA 66

Resumen

Introducción:  La búsqueda de materiales con un alto rendimiento en el uso de engranajes cónicos de dientes rectos, ha dado lugar a la implementación de materiales polímeros, los cuales brindan excelentes características dependiendo las condiciones de trabajo para las cuales se construye, reduciendo costos en cuanto a su fabricación, y que podrían brindar características que los aceros no pueden, como su baja densidad, tiempo de fabricación, entre otras.

Objetivo: Comparar el rendimiento de la implementación de PA66 en engranajes cónicos de dientes rectos en lugar de aceros como Acero AISI 1020.

Metodología: Se analizaron dos engranajes cónicos de dientes rectos con dimensiones idénticas, pero usando dos tipos de materiales, constituido por un acero y un polímero, con buenas propiedades teóricas para un buen desempeño en su funcionamiento. El análisis de los engranajes se realizó mediante el uso de elementos finitos (FEA) en ANSYS 2022 R1 student, para estudio de deformaciones, tensión elástica equivalente tensiones equivalentes y energía de deformación.

Resultados: Cuando los engranajes están construidos con PA 66. los valores de deformaciones son mayores en comparación a los del acero AISI 1020, esto se comprobó mediante las tensiones elásticas equivalentes, esfuerzos equivalentes y tensiones de equivalentes (Von mises). A consecuencia de eso el PA 66 posea mayor energía de tensión que el acero estudiado.

Conclusiones: Después de analizar los resultados obtenidos mediante la simulación de FEA mediante ANSYS R1 student, se pudo identificar que para condiciones de altas velocidades y altas temperaturas, es adecuado usar el engranajes en acero como AISI 1020, pero a condiciones de bajas y medias velocidades, se recomienda el uso de PA 66 por su bajo costo, son más silenciosos, y fácil de crear, además, se recomienda realizar un estudio térmico a los engranajes o revisiones de artículos con ese tema en relación, dado que un factor que afecta el rendimiento de los engranajes en especial de los polímeros es la temperatura, al igual, se puede realizar una investigación de polímeros compuestos cuyas propiedades mecánicas para el uso en engranajes estén mejoradas y comprar estos con los diseñados en aceros, en iguales condiciones y dimensionamiento.