Efectos del Uso de Agujeros de Aligeramiento en Engranes Rectos para la Industria Aeroespacial

Resumen

En la industria aeroespacial, el uso de los engranes rectos ha tenido un gran impacto en el desempeño de múltiples sistemas de aeronaves modernas. Por ejemplo, esté tipo de engranajes se utiliza en la caja de engranes de los accesorios de las turbinas, que sirve para proporcionar la energía mecánica de arranque de los motores a través de sus componentes. Además, suelen utilizarse en diferentes accesorios necesarios para el funcionamiento y operación de la aeronave. El uso de agujeros de aligeramiento en los engranajes de la aeronave sirve para reducir su peso y, por consiguiente, mejorar el consumo de combustible de la aeronave. Este trabajo de investigación se enfocó a realizar un análisis de la sensibilidad que permite determinar el número máximo y características de los agujeros que se deben maquinar a través del alma del engrane para reducir su peso sin comprometer su integridad estructural. Por otro lado, se busca mejorar la comprensión de los agujeros de aligeramiento y establecer modelos matemáticos que permitan a los diseñadores de aeronaves comprender los efectos mecánicos de estos agujeros sobre la rigidez radial, torsional, y las frecuencias naturales en este tipo de dispositivos mecánicos. Los resultados del análisis de sensibilidad mostraron que es posible maquinar entre 3 y 5 agujeros en el alma del engrane que abarquen hasta un 80% de la altura del alma sin comprometer su integridad estructural. Además, el estudio del diseño de experimentos y las simulaciones en elemento finito mostraron que el uso de agujeros en el alma tiene un efecto más significativo en la rigidez que en la masa removida, por lo que las frecuencias naturales se reducen aumentando el riesgo de una falla en el cuerpo del engrane, si no se tiene cuidado en la remoción de material.