Modelamiento y Fabricación de un Sistema de Transmisión de Potencia Inspirado en el Sistema Ceramic Speed Driven
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Quintana Ibañez, Santiago David
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Universidad Santo Tomás
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La búsqueda y desarrollo de nuevos dispositivos mecánicos que mejoren y aumenten la eficiencia de la transmisión de energía en la industria viene en auge debido a la necesidad de transferir mayores cargas a mayor velocidad. El sistema roller pinion es una alternativa relativamente nueva que aparece con el objetivo de brindar una mayor precisión de transmisión de cargas, principalmente en procesos donde se necesita hacer un cambio de movimiento de tipo rotación/traslación y viceversa.
Debido a ser un mecanismo con poco tiempo en el mercado sus características de contacto y transferencia de movimiento no han sido estudiadas a profundidad por lo que es necesario analizar sus principios mecánicos y cinemáticos para comprobar su viabilidad como alternativa frente a los sistemas de transmisión tradicionales. El mecanismo se modela bajo un nuevo perfil de diente trocoide el cual posee múltiples ventajas respecto al perfil cicloide en esta aplicación en específico, inicialmente se realiza el análisis geométrico para la fabricación de este nuevo diente identificado los parámetros básicos necesarios, posteriormente se muestra la deducción de la línea de acción del mecanismo, con el fin de poder hacer un análisis cinemático preliminar que sirva como prospecto para futuros proyectos sobre este nuevo dispositivo. A partir de este análisis cinemático que permita comprobar la transmisión constante de la velocidad se realiza un estudio del estado de esfuerzos del sistema mediante el método numérico de elementos finitos (FEM) que exponga los puntos críticos del sistema que pueden llevar a su falla.
Por último, se realiza la fabricación de un prototipo mecánico con el fin de medir de manera experimental los cálculos realizados en el análisis cinemático, dicho prototipo presenta una transmisión entre ejes paralelos el cual permitirá medir la velocidad de salida del sistema. Los resultados exponen la capacidad del sistema de transmitir la velocidad de manera constante en donde parámetros como el número de rodamientos, el módulo, el coeficiente de desplazamiento de la cremallera, entre otros tienen un efecto importante en la transmisión de la velocidad, así como en la construcción geométrica del dispositivo.
Abstract
The search for and development of new mechanical devices that improve and increase the efficiency of energy transmission in industry is booming due to the need to transfer greater loads at higher speeds. The roller pinion system is a relatively new alternative that aims to provide greater precision in load transmission, mainly in processes where it is necessary to change from mutual rotational to translational motion.
As it is a mechanism that has only been on the market for a short time, its contact and motion transfer characteristics have not been studied in depth, so it is necessary to analyze its mechanical and kinematic principles to verify its viability as an alternative to traditional transmission systems. The mechanism will be modeled under a new trochoid tooth profile, which has multiple advantages over the cycloid profile in this specific application. Initially, a geometric analysis will be performed for the manufacture of this new tooth, identifying the basic parameters required. Subsequently, the deduction of the mechanism's line of action will be shown in order to perform a preliminary kinematic analysis that will serve as a prospectus for future projects on this new device. Based on this kinematic analysis, which allows the constant transmission of speed to be verified, a study of the stress state of the system is carried out using the finite element method (FEM), which reveals the critical points of the system that could lead to its failure.
Finally, a mechanical prototype is manufactured in order to experimentally measure the calculations made in the kinematic analysis. This prototype has a transmission between parallel axes, which allows the output speed of the system to be measured. The results show the system's ability to transmit speed constantly, where parameters such as the number of bearings, the module, the rack displacement coefficient, among others, have an important effect on speed transmission, as well as on the geometric construction of the device.
Idioma
spa
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Quintana Ibañez, S. D. (2025). Modelamiento Y Fabricación de un Sistema de Transmisión de Potencia Inspirado en el Sistema Ceramic Speed Driven. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.
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