Para muchos niños, aprender a andar en bicicleta es un logro importante. A medida que crecen, a menudo pasan a manejar uno de múltiples velocidades, y finalmente comienzan a conducir un coche. Todos estos vehículos hacen un gran uso de las piezas de la máquina conocidas como los ‘engranajes’.

Entonces, ¿a quién se le ocurrió estos increíbles dispositivos? Algunos historiadores creen que los engranajes se remontan al menos al siglo 27 a.C. cuando fueron utilizados en un carro en China. Los antiguos griegos, incluyendo Aristóteles, también describieron dispositivos similares a engranajes. El héroe matemático griego de Alejandría fue el primero en escribir específicamente sobre engranajes en el 50 d.C.

Los engranajes son conjuntos de ruedas con dientes que se entrelazan de tal manera que, cuando una rueda gira, también gira la otra. El engranaje debe ser gradual entre los dientes del engranaje acoplados. Sin embargo, debido a las limitaciones de fabricación, siempre hay cierto espacio libre entre los dientes acoplados.
Las partes móviles en un motor causan fluctuaciones en la velocidad, lo que resulta en impactos repetidos de los dientes cuando hay reacción. Este ruido inducido por el impacto se conoce como sonajero de engranajes. Este ruido se puede describir como “rodamiento de bolas volando dentro de una caja de metal”… y esto puede ser muy molesto para los ocupantes. Se puede diagnosticar especialmente en vehículos diésel a baja o nula actividad, como autobuses y camiones en un atasco de tráfico.

El componente del motor llamado volante ayuda a suavizar la entrega de potencia de salida. En los últimos años, el volante de masa dual (DMF, por sus siglas en inglés) se ha utilizado para proteger la línea motriz de las vibraciones torsionales procedentes del motor. En lugar de utilizar un solo volante conectado al cigüeñal, cuando se utiliza un DMF, la inercia del eje de transmisión aumenta, lo que permite un mejor aislamiento de vibración tanto en condiciones de inactividad como de accionamiento.

Generalmente, el nivel de ruido del sonajero del engranaje se cuantifica en función de las amplitudes de las aceleraciones angulares del cigüeñal. Hicimos un estudio similar usando Simpack y prácticamente simulamos en nuestro coche Bleu.

Construimos el coche Bleu completo en Simpack y validamos el modelo con algunas comprobaciones de integridad rápidas para garantizar la precisión en nuestros flujos de trabajo y resultados. En el estuche de carga llamado car run-up, probamos el coche Bleu en una configuración de plataforma de prueba de rodillos virtuales. Esta caja de carga se puede personalizar para varios parámetros como la velocidad de arranque del cigüeñal, la velocidad final del cigüeñal, el tiempo de simulación y las dimensiones del equipo de prueba, etc. Procesamos los resultados y estudiamos las órdenes del motor utilizando mapas de colores, cigüeñales DMF, fuerzas de buje en el motor, el lado de la suspensión y las aceleraciones angulares del cigüeñal.

Ajustamos el volante de masa dual optimizando las propiedades de inercia de los volantes primarios y secundarios y la rigidez del muelle torsional de tal forma que se evitara la resonancia. Con esto, logramos una reducción del 34% en las aceleraciones angulares que cumplen los objetivos.
Con los niveles reducidos de vibraciones, se puede evitar el sonajero de engranajes, lo que le da una experiencia de conducción placentera.

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