Linealización del campo de medida del manómetro de Bourdon con engranajes no circulares

Resumen

En este trabajo se documentó la síntesis de una conexión de engranajes no circulares que es integrada a un manómetro de Bourdon. El uso de la conexión de engranajes tiene como objetivo compensar el comportamiento no lineal de la deformación del tubo de Bourdon. La relación de entrada-salida de la conexión fue deducida mediante el análisis de un mecanismo de cuatro barras equivalente. La deformación del tubo de Bourdon se modela como un eslabón rígido y su ángulo de posición se consideró como la variable de entrada. El ángulo descrito por la aguja indicadora de la presión solidaria al eslabón se establece como el ángulo de salida. Los ángulos de salida ideales deberían permitir un movimiento lineal de la aguja indicadora mientras se mantienen divisiones de igual amplitud a lo largo de la escala. La relación de entrada-salida de la conexión, los ángulos de salida y entrada, junto con la distancia entre centros permitió la síntesis de la porción de la curva de paso sobre la cual se debería hacer el diseño de los dientes. La formulación matemática fue programada en GNU Octave para la generación de las curvas de ángulo de salida, relación de engranajes y curvas de paso. Se contrarrestó la no linealidad del manómetro de Bourdon mediante la integración de elementos mecánicos de perfil no circular (no lineales). Se logró linealizar la escala de medición para una resolución uniforme en todo el campo de medida, resultados verificados gráficamente mediante la comparación de las curvas de paso contra el movimiento de los elementos dentro de un modelo CAD generado en SolidWorks. Lo anterior permite tener una resolución uniforme a lo largo del campo de medida.