Ingeniería Mecánica (Jan 2009)
Algunas consideraciones sobre el efecto del espesor de llanta en la resistencia a la fractura de ruedas dentadas.
Abstract
En transmisiones por engranajes, con ruedas de llantas delgadas trabajando en régimen de carga nominal y con suficiente resistencia a los esfuerzos de flexión en la raíz de los dientes, ha sido observado el surgimiento de grietas por debajo de los dientes que se propagan a través de la llanta con rotura por fractura de la rueda dentada [2]. Las actuales formulaciones de las Normas ISO y AGMA para valorar el esfuerzo máximo resultante en la base de los dientes de las ruedas de engranajes cilíndricos introducen factores modificadores de los esfuerzos (YB y KB) para ruedas dentadas con llantas de pequeño espesor. Estudios realizados [3, 13, 14, 15, 16, 17] valoran de forma diferente el factor por adelgazamiento de llanta en dependencia de la geometría de las ruedas y la rigidez conjunta entre llanta y los nervios soporte del núcleo de la rueda dentada. En el presente artículo, se expone un breve resumen del estado del arte sobre el tema, son mostrados y confirma dos resultados derivados de un análisis de la interrelación entre el factor por adelgazamiento de llanta, la razón de espesor relativo de la llanta y la razón de espesor relativo de los nervios del soporte en ruedas dentadas cilíndricas, y otros asociados con la tendencia del límite inferior de la razón de espesor relativo de la llanta en dependencia del número de dientes de la rueda.In thin rimmed gears running with nominal load and sufficient bending stress resistance at the tooth-root, fatigue cracks with propagation through the rims, rather than at the tooth fillet, has been observed [2]. Both the ISO and AGMA standards introduce stress-modifying factors (denominated rim thickness factors YB and KB) for the bending stress calculation where the rim thickness is not sufficient to provide full support of the tooth root. However, some different behavior of rim thickness factor depending on gear geometry and the stiffness of both rim and web thickness have been reported [3, 13, 14, 15, 16, 17]. In this paper, some studies published about the effects of rim thickness on spur gear bending stress are reviewed. Moreover, the influence in the rim thickness factor of both rim backup ratio and web thickness ration is confirmed based on statistical analysis and a technical report [17]. Finally, the effect of the number of teeth in the lowest rim backup ratio limit at which thin rim gear stresses equal solid gear stresses is confirmed.
