Influencia experimental de las fuerzas de anclaje en la eficiencia y deslizamiento en transmisiones CVT tipo toroidales
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Resumen
Las transmisiones variables continuas tipo toroidales transmiten el par mediante fuerzas de tracción (fricción) sobre contactos puntuales, altamente cargados, rodantes y lubricados. La mayor peculiaridad de este tipo de mecanismos reside en que la tracción lubricada se rige por las tensiones a cortadura de la película de lubricante, que está directamente relacionada con el deslizamiento longitudinal (SRR) entre discos y rodillos. Con el objetivo de maximizar eficiencia y potencia transferible se controlan las fuerzas de anclaje (fuerza normal) de manera que se controla el deslizamiento que ocurre en los puntos de contacto. Se conoce que cuando las fuerzas de anclaje son excesivas o insuficientes la eficiencia decrece, por lo que es importante controlar las fuerzas con el objetivo de aumentar la eficiencia.
En este estudio se ha diseñado y fabricado un prototipo de CVT tipo toroidal donde las fuerzas de anclaje pueden ser controlados independientemente mediante dos cilindros hidráulicos que adaptan la presión hidráulica y por ende la fuerza normal que actúa en cada punto de contacto. El prototipo diseñado consta de tres rodillos en una única cavidad toroidal que se encargan de transmitir el par del disco de entrada al de salida. Los ejes de rotación e inclinación de los rodillos se han alineado con los ejes de giro de los discos de entrada y salida.
El comportamiento de la transmisión se ha medido en un banco de ensayos que consta de dos motores eléctricos síncronos, (uno que trabaja en modo motor y otro en modo freno). El motor define la velocidad de entrada, por lo que adapta el par necesario para mantenerla, y el generador determina el par de frenada y la velocidad se auto-estabiliza en la condición de equilibrio de las fuerzas de tracción.
Los resultados muestran que, manteniendo las fuerzas de anclaje, a medida que aumenta el par el deslizamiento longitudinal aumenta gradualmente hasta cierta condición donde el deslizamiento aumenta descontroladamente (condición donde el coeficiente de tracción necesario es demasiado alto). Similarmente, manteniendo el par y aumentando las fuerzas de anclaje el deslizamiento decrece. Esta tendencia coincide con el comportamiento del lubricante, lo cual explica la posición del coeficiente de fricción en la curva de tracción. Además, los resultados muestran la importancia de anclar el punto de entrada correctamente dado que afecta considerablemente a la energía que llega al punto de salida; que magnifica la reducción de eficiencia como consecuencia de la sobrecarga de fuerzas.
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