INTRODUCCIÓN.
Este artículo describe el funcionamiento de los embragues
dentados para alta velocidad, modelos MS
y HS
de Renk-Maag,
y está basado en el artículo “Design
and Application for Synchronous Clutch Coupings: MS and HS Types” de Otto
Städeli (reimpreso por Artec Machie
Systems en el 2009), que trata este tema con más detalle.
Los acoplamientos dentados con perfiles especiales ofrecen la capacidad de transmitir un par elevado en un
diámetro reducido, y permiten la desalineación y la expansión
térmica de los ejes. Estas cualidades los han convertido en la mejor opción para transmitir las potencias elevadas y las altas velocidades requeridas por la turbo-maquinaria. Algunos procesos que incorporan turbo-maquinaria, como las plantas de cogeneración y de ciclo combinado, están sujetos a cambios en la demanda instantánea de potencia, y su eficiencia puede incrementarse considerablemente si se acoplan o desacoplan algunos motores conforme a la necesidad instantánea de generar energía. El embrague
síncrono se desarrolló para aprovechar las cualidades de los acoplamientos dentados y permitir el embragado y desembragado de motores que giran a altas velocidades.
COMPONENTES.
Este embrague consta de tres componentes básicos, el embrague dentado de transmisión, A, el acoplamiento flexible tipo engrane, B, y un mecanismo sincronizador, C, que realiza el embragado y desembragado.
FUNCIONAMIENTO.
Las dos condiciones básicas para acoplar o desacoplar un
embrague dentado en movimiento son, que el elemento motriz y el conducido se
muevan a la misma velocidad (sincronización) en el momento del embragado, y que tengan la misma posición
angular para que cada diente esté alineado con una ranura. Un embrague de giro
libre (ver el artículo anterior de este blog) con 11 dientes en el interior y 6 trinquetes en el exterior, permite tanto
la sincronización como la alineación en 66 (11 x 6) posibles posiciones, que
corresponden al número de dientes del embrague de transmisión.
El acoplamiento de engranes permite el movimientos axial del
sincronizador y al mismo tiempo mantiene unidos al eje del motor con el anillo exterior con los trinquetes del sincronizador. Este acoplamiento puede ser sencillo, que solamente
permite la desalineación angular, o doble, que además permite la desalineación
paralela. El lado conducido del sincronizador está montado sobre la maza del
lado conducido del embrague dentado de transmisión y unido a éste a través de
un juego de estrías helicoidales. Esta combinación permite al sincronizador deslizar
axialmente tanto con respecto al eje del motor y como al de la máquina. La parte externa
del sincronizador mantiene una posición
angular permanente respecto al lado motriz del embrague dentado y el ángulo de hélice de las
estrías crea una relación directa entre la
posición axial del sincronizador y su posición angular respecto al lado conducido.
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| El ángulo a está determinado por el ángulo de hélice de las estrías y por la posición axial, S. La fuerza tangencial, Ft, que el sincornizador ejerce sobre la estría, induce una fuerza axial, Fa, que obliga al sincronizador a desplazarse en el sentido axial. |
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| El sincronizador, entonces, permite al eje de la máquina girar libremente mientras lo haga en el mismo sentido y a una velocidad mayor a la del motor, pero en cuanto la velocidad del motor rebase a la de la máquina, el primer trinquete que haga contacto con un diente comenzará a impulsar al sincronizador y el ángulo de las estrías inducirá una fuerza axial que lo obligará a desplazarse en una posición angular que permita alinear y unir el lado motriz con el lado conducido del embrague dentado principal. |
Si totmamos como referencia la maza del embrague y la posición del trinquete al inicio de contacto entre los dientes del embrague de transmisión (línea negra),
El modelo HS tiene dientes rectos que permiten la transmisión de potencia en ambos sentidos pero no pueden hacer el embragado y desembragado en forma automática. Este modelo cuenta con un actuador hidráulico que mueve al sicronizador una vez que los dientes del embrague de transmisión han quedado alineados.
OTROS DETALLES.
El sincronizador cuenta con lubricación hidrodinámica que
evita el contacto metal con metal entre los trinquetes y los dientes mientras haya deslizamiento entre ellos. Cuenta también con resortes para
amortiguar las fuerzas derivadas de la aceleración instantánea del
sincronizador y con cojinetes para darle soporte al acoplamiento de engrane cuando
el embrague dentado está desacoplado.
Referencias:
·
“Design and Application for
Synchronous Clutch Coupings: MS and HS Types” de Otto Städeli (reimpreso por Artec Machie
Systems en el 2009)
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