Estudio de la dinámica de transmisiones de cadenas de rodillos de una etapa mediante un modelo de dinámica multicuerpo.

Abstract

Las transmisiones por cadena de rodillos son ampliamente utilizadas en maquinaria industrial, pero su comportamiento dinámico bajo distintas configuraciones geométricas y de velocidad sigue siendo poco caracterizado de forma sistemática. Este trabajo tuvo como objetivo estudiar la dinámica de transmisiones de cadena de rodillos de una etapa mediante un modelo de dinámica multicuerpo (MBD, por sus siglas en inglés), cubriendo once tamaños normalizados conforme a la norma ANSI B29.1 variando las relaciones de velocidad (RV) desde 1:1 hasta 3:1. Se desarrollaron modelos CAD en SolidWorks y se exportaron a ANSYS Workbench para realizar simulaciones modales mediante elementos finitos y análisis dinámico en ANSYS Motion. Se llevaron a cabo 42 escenarios de simulación, incluidos estudios de convergencia de malla; además, previo a la ejecución de las simulaciones, se generaron escenarios específicos centrados en contrastar los resultados obtenidos con soluciones analíticas y datos de la literatura. Los resultados del análisis modal revelaron que las cadenas son más susceptibles a resonancia lateral que a flexión vertical, con frecuencias naturales fuera del plano tan bajas como 39.26 Hz frente a 82.87 Hz en el modo vertical. En las series pesadas ANSI 160–240, incrementar la RV elevó los picos de fuerza de impacto en el piñón conductor hasta un 26.8 %. Se ajustó una ecuación predictiva multifactorial de frecuencia natural en función del paso, la RV y la distancia entre centros, con métricas de ajuste de error satisfactorias. Los lineamientos derivados permiten preseleccionar configuraciones de cadena, controlar la distancia entre centros como variable de sintonización dinámica y evitar configuraciones de alta reducción en una sola etapa para transmisiones de alta potencia.