Evaluación experimental de distintas técnicas para el diagnóstico de fallas en transmisiones planetarias

Abstract

Existen diferentes técnicas para el diagnóstico de fallas en transmisiones planetarias, tales como el análisis de la aceleración transversal, el análisis de la velocidad angular instantánea, el análisis de emisiones acústicas, entre otras. A su vez, existen diferentes técnicas de procesamiento de señales utilizadas para extraer indicadores de la condición mecánica en este tipo de transmisiones, tales como el análisis espectral, el promedio sincrónico, el análisis de la señal residual y señal diferencia, la demodulación de amplitud y frecuencia, entre otras. Las técnicas mencionadas presentan buenos resultados en el diagnóstico de fallas; sin embargo, la mayoría de la literatura referida se enfoca principalmente en la aplicación de la técnica propuesta y no en la caracterización de síntomas vibratorios o en la comparación con los resultados entregados por otras técnicas. El objetivo general de este trabajo es evaluar experimentalmente distintas técnicas para el diagnóstico de fallas en transmisiones planetarias y determinar su capacidad de diagnóstico ante diferentes tipos de daño local bajo condiciones de operación variable. Las técnicas consideradas son: el análisis de la vibración registrada por un acelerómetro fijo al anillo; y, el análisis de la velocidad y aceleración angular instantánea del engranaje sol determinada a partir de un encoder óptico acoplado al eje del sol y de un encoder óptico acoplado al motor en su extremo libre. Los objetivos específicos de este trabajo son determinar en qué condiciones y con qué técnica es posible diagnosticar de mejor forma cada tipo de daño. La metodología utilizada para lograr los objetivos propuestos en este trabajo es: en el banco de ensayos del Laboratorio de Vibraciones Mecánicas de la Universidad de Concepción, realizar diferentes mediciones de aceleración transversal y velocidad angular; aplicar diferentes técnicas de procesamiento de señales a las mediciones realizadas; y, comparar los resultados entregados por las distintas técnicas para el diagnóstico de fallas en transmisiones planetarias. Se concluye que un daño local, ya sea en el sol, en un planeta o en el anillo produce variaciones en la aceleración transversal, en la velocidad y aceleración angular instantánea del sol. Se observa que el uso de la aceleración angular instantánea en vez de la velocidad angular instantánea realza la evidencia del daño al aumentar la amplitud de las componentes en alta frecuencia, que es donde se encuentran las zonas resonantes de la transmisión. Para los casos de daño local en un planeta y daño local en el sol, se confirma que la velocidad y aceleración angular instantánea del sol presentan una menor cantidad de familias de bandas laterales que la aceleración transversal. Para las condiciones de operación de velocidad de rotación y carga variable, se destaca la capacidad de detección de daño de la aceleración angular instantánea del sol por sobre la aceleración transversal. Se destaca además la efectividad del análisis de la señal diferencia como técnica de procesamiento de señales para el diagnóstico de daños de tipo local.