Cálculo de la velocidad de desgaste abrasivo en engranajes de dientes rectos y helicoidales con perfil evolvente, utilizando una GUI de Matlab

Abstract

La presente investigación se originó con el objetivo de diseñar un software con Matlab que permita calcular la velocidad de desgaste abrasivo de engranajes rectos y helicoidales de perfil evolvente. Donde, las generalidades no estudiadas sobre el diseño de engranajes han generado consecuencias negativas en la funcionalidad y fallas catastróficas que han producido paras improvistas de procesos mecánicos, por lo cual entender las causas de los mismos se vuelve fundamental. El cálculo del desgaste abrasivo de los pares tribológicos en maquinaria pesada dependerá del grado de trituración o tamaño de las partículas abrasivas, la dureza, el material del engrane base, el régimen de lubricación y las condiciones geométricas que determinen la naturaleza del contacto tribológico, así como el tiempo y velocidad de uso de la maquinaria pesada. Inicialmente, se establece el entorno teórico que compone el estudio basado en los principales componentes como engranajes, lubricación, el acero, los tratamientos térmicos y, al final, Matlab.Seguidamente, se establecieron los modelos matemáticos de Archard y Kraglesky que fueron adaptadas a las circunstancias del problema y en función de esta información formular un software capaz de calcular la velocidad de desgaste abrasivo mediante una herramienta gráfica de usuario de Matlab. Se procede a ejecutar el cálculo manual con las variables determinadas, tomando datos experimentales obtenidos de investigaciones previas y que cumplan con las variables determinadas para la ejecución del proceso matemático, dado que los resultados generados a través del software puedan ser tabulados, graficados en Excel y comprobados con el desarrollo matemático manual. Buscando la comparación, diferenciación y tendencia del comportamiento de la velocidad de desgaste, variando los parámetros involucrados en el proceso utilizando los dos modelos matemáticos planteados./The present investigation originated under the objective of designing a software with Matlab that allows calculating the abrasive wear rate of spur and helical gears with involute profile. Where, the unstudied generalities about the design of gears have generated negative consequences in functionality and have generated catastrophic failures that have produced unexpected stoppages of mechanical processes, for which understanding their causes becomes essential. Considering, for the calculation of the abrasive wear of the tribological pairs in heavy machinery, it will depend on the degree of grinding or size of the abrasive particles, the hardness, the material of the base gear, the lubrication regime and the geometric conditions that determine the nature of tribological contact, as well as the time and speed of use of heavy machinery. Initially, the theoretical environment that makes up the study based on the main components such as: gears, lubrication, steel, heat treatments and finally Matlab is established. Next, the mathematical models of Archard and Kraglesky were established, which were adapted to the circumstances of the problem and based on this information, a software capable of calculating the rate of abrasive wear was formulated using a graphical Matlab user tool; We proceed to execute the manual calculation with the determined variables taking experimental data obtained from previous investigations and that comply with the variables determined for the execution of the mathematical process, given that the results generated through the software can be tabulated, graphed in Excel and verified. with manual mathematical development. Looking for the comparison, differentiation and trend of the behavior of the wear rate, varying the parameters involved in the process using the two mathematical models proposed.