Diseño y construcción de un módulo para el estudio de la absorción dinámica de vibraciones torsionales

Abstract

La presente investigación se centra en el estudio de la absorción dinámica de vibraciones torsionales a través del diseño y construcción de un módulo. Se analizaron los parámetros que intervienen en la generación y atenuación de dichas vibraciones y, aplicando la directriz VDI 2221 se obtuvo el concepto de solución óptimo que se compone de una junta universal como mecanismo para la generación de vibraciones torsionales y péndulos simples como elementos de absorción. Para comprender la fuerza que genera la deformación torsional en el resorte, se planteó un modelo conceptual de acuerdo a los lineamientos expuestos en la directriz VDI 3843-1 para un grado de libertad del sistema, en función del ángulo de deformación. El modelo conceptual es sencillo, capaz de resolverse analíticamente, fue validado mediante simulación numérica y experimental, obteniéndose una alta precisión en la evaluación del modelo planteado. A partir de las características identificadas en el modelo conceptual, se realizaron los cálculos preliminares necesarios para inducir vibración torsional en el sistema, al sintonizar su frecuencia natural con el segundo armónico de la fuente de excitación. Posteriormente, se modeló el sistema considerando los péndulos simples para la absorción dinámica de las vibraciones torsionales; y dio lugar a ecuaciones diferenciales no lineales de segundo orden. Por la complejidad de las ecuaciones, se recurrió al uso de métodos numéricos (Runge-Kutta), para obtener la respuesta del sistema en el tiempo. En la simulación numérica se demostró que el incremento de masa mejora la atenuación de las vibraciones torsionales.