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Inicio/Ingeniería/Resonancia torsional de un tren de potencia

Resonancia torsional de un tren de potencia

Sistema torsional de dos masas: rigidez y amortiguamiento del eje, ángulo de torsión, primer modo natural, resonancia y holgura opcional.

Tren de potencia de dos masas

0.16 kg m2
0.42 kg m2
950 Nm/rad
0.055

Excitación y holgura

26 Nm
0.92
0.8 deg

Magnitudes medidas

Frecuencia natural torsional14.41 Hz
Inercia reducida0.116 kg m2
Amortiguamiento del eje c1.15 Nms/rad
Frecuencia de excitación13.26 Hz
Ampl. lineal de torsión8.52 deg

El modelo de dos masas captura el primer modo torsional de ejes, acoples, engranajes y trenes de potencia. Los sistemas reales añaden relaciones de transmisión, varios ejes, fricción no lineal, flexibilidad del embrague e interacción con el controlador.

Gráficas

Sobre el modelo

En un tren de potencia suele haber un modo torsional bajo: la inercia del motor y la de la carga se tuercen una respecto de la otra a través de un eje o un acople flexible. Dos inercias unidas por rigidez y amortiguamiento torsionales; el par del motor es senoidal. La coordenada relativa tiene frecuencia natural ω_n = √(k(1/J1 + 1/J2)); la inercia reducida μ = J1J2/(J1+J2) fija la escala del amortiguamiento. A la derecha, la amplificación del ángulo de torsión cerca de r = Ω/ω_n = 1; la holgura opcional anula el par del eje dentro de la zona muerta y muestra la no linealidad con pérdida de contacto. No hay relaciones de transmisión, esquemas de varios ejes, fricción, embragues ni lazos activos de control.

Para quién: Dinámica de máquinas y accionamientos rotativos: oscilaciones torsionales de un tren de potencia.

Conceptos clave

  • oscilaciones torsionales
  • tren de potencia de dos masas
  • rigidez del eje
  • holgura
  • modo natural
  • inercia reducida

Cómo funciona

Dos inercias J1, J2 unidas por un eje k,c. Modo torsional relativo: ω_n = √(k(1/J1+1/J2)), μ=J1J2/(J1+J2). A la izquierda, discos del motor y de la carga y la torsión θ1−θ2; a la derecha, amplitud de resonancia frente a r=Ω/ω_n. La holgura fija una zona muerta donde el eje no transmite par.

Fórmulas principales

ω_n = sqrt(k(1/J1 + 1/J2)), μ = J1J2/(J1+J2)
J1θ̈1 = Tdrive − Tshaft, J2θ̈2 = Tshaft − Tload; holgura: Tshaft=0 dentro del hueco

Preguntas frecuentes

¿Para qué sirve la inercia reducida?
En la torsión relativa las dos inercias se comportan como una sola equivalente μ = J1J2/(J1+J2). Junto con la rigidez del eje eso da la frecuencia del modo torsional.
¿Qué cambia la holgura?
Dentro del hueco angular el eje no transmite par, así que la respuesta se vuelve no lineal. El modelo simple muestra la pérdida de contacto de forma cualitativa, no los impactos detallados entre dientes.