Los engranajes de acetal demuestran el rendimiento de la transmisión
Un proyecto de vehículo urbano ligero de la Universidad de Bradley muestra cómo los engranajes de acetal -en concreto, los fabricados con resina acetálica Delrin®- proporcionan resistencia, tenacidad y baja fricción. La solución de diseño tenía que ser lo bastante fuerte para soportar la tensión generada por la carga en los sistemas de transmisión del tren motriz. También tenía que reducir el ruido y el peso inherentes a los engranajes metálicos.
Sustituir el metal, reducir el peso
Cuando Martin Morris, profesor de ingeniería mecánica de la Universidad de Bradley, se enfrentó al reto de diseñar y fabricar un vehículo de emisiones cero, el peso fue una consideración clave.
Su solución de Vehículo Urbano Ligero es un vehículo de tres ruedas, con licencia de motocicleta que transporta a dos personas con equipaje, y pesa 430 libras.
Ofrece frenado regenerativo, una velocidad máxima de 45 mph y una autonomía de 40 millas.
El equipo de diseño de Bradley afirma que su funcionamiento cuesta 0,6 céntimos por milla.
Engranajes de acetal frente a engranajes metálicos
Varios engranajes de acetal utilizados en la transmisión del tren motriz del vehículo se han fabricado de forma intrincada, utilizando Delrin®.
Winzeler Gear, de Harwood Heights, Illinois, se encargó del diseño y la fabricación del proyecto.
Los engranajes se enfrentan a condiciones que los ingenieros tradicionales podrían haber considerado previamente fuera de los límites del material acetálico estándar.
Mike Cassata, ingeniero de diseño de Winzeler Gear, confirma que "la naturaleza de alto rendimiento de un acetal homopolímero puede gestionar el par y la carga, a la vez que ofrece baja fricción y ruido reducido".
Añade que los engranajes de transmisión planetaria de acetal polioximetileno Delrin® POM deben soportar el par producido por un motor de 25 caballos a 6.000 rpm.
Desarrollar nuevos usos para el POM
El uso con éxito de Delrin® para engranajes en el Vehículo Urbano Ligero ayuda a desafiar la idea tradicional preconcebida de que el POM es incapaz de soportar las duras condiciones asociadas a las aplicaciones de transmisión.
No es difícil imaginar que se siga explorando el uso de estos engranajes en transmisiones de motores pequeños, como los de los cortacéspedes y los carritos de golf.
De hecho, este será el tema central de la próxima generación de diseño estudiantil, en la que los jóvenes diseñadores se enfrentarán al reto de restar aún más peso y ruido al vehículo utilizando más Delrin® en los engranajes y las carcasas.
"A medida que el mundo cambia, necesitamos desafiar muchas de nuestras nociones preconcebidas. También necesitamos más pensamiento integral, especialmente del hemisferio derecho del cerebro, para innovar", concluyó John Winzeler, presidente de Winzeler Gears, y ferviente partidario de los retos estudiantiles y los programas artísticos.
"Los retos de diseño estudiantiles, como el iniciado por Martin Morris en la Universidad de Bradley, son formas estupendas de desafiar nuestros prejuicios y estimular nuevas ideas".
El ahorro de costes viene de serie con Delrin
Los engranajes de acetal ofrecen ventajas de coste, consistencia y suministro frente al metal u otros plásticos.
Pueden mecanizarse a partir de barras o placas de Delrin® POM, lo que reduce significativamente el coste y el tiempo, al tiempo que ofrece propiedades mecánicas comparables a las de los engranajes moldeados por inyección.
"Podemos pasar del diseño a los modelos mecanizados en semanas, con una pequeña inversión en utillaje", afirma Cassata.
