Engranaje epicicloidal o engranaje planetario es un sistema de engranajes que consiste de uno o más engranajes exteriores, o engranajes planetarios, que giran alrededor de un engranaje central, o el sol. Típicamente, los engranajes planetarios están montados en un brazo móvil o vehículo que en sí mismo puede girar en relación con el engranaje de sol. Sistemas de engranaje epicicloidal también incorporan el uso de un engranaje anular externo o corona circular, que engrana con los engranajes planetarios. Engranajes planetarios suelen ser clasificados como simples y compuestas engranajes planetarios. Engranajes planetarios simples tienen un sol, un anillo, un soporte y un conjunto planeta. Compuesto engranajes planetarios implican uno o más de los siguientes tres tipos de estructuras:-malla planeta, salió del planeta, y las estructuras de múltiples etapas. En comparación con simples engranajes planetarios, los engranajes planetarios compuestos tienen las ventajas de la relación de reducción más grande, un par más alto en relación al peso, y más? Exible con? Guraciones.
Los ejes de los engranajes son generalmente paralelos, pero en casos especiales como sacapuntas pueden ser colocados en un ángulo, la introducción de elementos de engranaje cónico. Además, el sol, portador de planetario y ejes anillo son generalmente coaxiales.
Historia
Diferencial de engranaje epicicloidal, que se utiliza para el cálculo del calendario, ha sido identificado en el mecanismo de Antikythera griega que data de alrededor del 87 aC.
Richard de Wallingford, un abad Inglés de St Albans monasterio se acredita para reinventar engranaje epicicloidal de un reloj astronómico en el siglo 14.
En 1588, ingeniero militar italiano Agostino Ramelli inventó el bookwheel, un atril verticalmente giratoria contiene engranaje epicicloidal con dos niveles de engranajes planetarios para mantener la orientación correcta de los libros.
Relación de engranajes
La relación de transmisión en un sistema de engranaje epicicloidal es muy intuitivo, particularmente porque hay varias maneras en las que una rotación de entrada puede ser convertida en una rotación de salida. Los tres componentes básicos del engranaje epicicloidal son:
- Sun: El engranaje central
- Compañía Planet: Contiene uno o más engranajes planetarios periféricos, todas del mismo tamaño, engranado con el engranaje solar
- Annulus: Un anillo exterior con los dientes ubicados en el interior que engrana con el engranaje planetario o engranajes
En muchos sistemas de engranajes epicicloidales, uno de estos tres componentes básicos se mantiene estacionario, uno de los dos componentes restantes es una entrada, que proporciona la energía al sistema, mientras que el último componente es una salida, recibe energía desde el sistema. La relación de rotación de entrada a la rotación de salida es dependiente del número de dientes de cada engranaje, y sobre el cual componente se mantiene estacionario.
En otros sistemas, tales como transmisiones de vehículos híbridos, dos de los componentes se utilizan como entradas con la tercera salida que proporciona con respecto a las dos entradas.
En una disposición, el soporte planetario se mantiene estacionario, y el engranaje solar se utiliza como entrada. En este caso, los engranajes planetarios simplemente giran alrededor de sus propios ejes a una velocidad determinada por el número de dientes de cada engranaje. Si el engranaje tiene dientes Ns, y cada satélite tiene dientes Np, entonces la relación es igual a -Ns/Np. Por ejemplo, si el engranaje solar tiene 24 dientes, y cada planeta tiene 16 dientes, entonces la relación es -24/16, o -3/2, lo que significa que una vuelta en sentido horario del engranaje solar produce 1,5 vueltas hacia la izquierda de cada uno de los el engranaje de planeta alrededor de su eje.
Esta rotación de los engranajes planetarios puede a su vez conducir el anillo, en una proporción correspondiente. Si el anillo tiene Na dientes, entonces el anillo girará por Np/Na vueltas por cada vuelta de los engranajes planetarios. Por ejemplo, si el anillo tiene 64 dientes, y los planetas 16, un giro hacia la derecha de un planeta resultados de engranajes en 16/64 o 1/4 vueltas en sentido horario del anillo. Extendiendo este caso de la de arriba:
- Una vuelta de los resultados del engranaje de sol en las curvas de los planetas
- Una vuelta de un planeta resultados de engranajes de las vueltas del anillo
Por lo tanto, con el soporte planetario bloqueado, a su vez uno de los resultados de engranaje sol en vueltas de la corona circular.
El anillo también puede ser considerado fijo, con aportaciones al portador de engranaje planetario, rotación de salida se produce luego de la marcha sol. Esta configuración producirá un aumento de la relación de transmisión, igual a 1 + Na/Ns.
Todos estos son descritos por la ecuación:
donde n es el factor de forma del engranaje planetario, que se define por:
Si el anillo se mantiene estacionario y el engranaje solar se utiliza como la entrada, el soporte planetario será la salida. La relación de transmisión en este caso será 1 /. Esta es la relación de transmisión más baja alcanzable con un tren de engranajes epicicloidal. Este tipo de engranaje se utiliza a veces en los tractores y equipos de construcción para proporcionar un alto par motor a las ruedas motrices.
En los engranajes de cubo de bicicleta, el sol es generalmente estacionaria, está montada sobre el eje o incluso mecanizadas directamente sobre ella. El portador de engranaje planetario se utiliza como entrada. En este caso la relación de transmisión viene dado simplemente por/Na. El número de dientes en el engranaje planetario es irrelevante.
ENGRANAJES PLANETARIOS COMPUESTOS
"Engranaje planetario compuesto" es un concepto general y se refiere a los engranajes planetarios que involucran uno o más de los siguientes tres tipos de estructuras: de malla-Planet, intensificado-planeta, y las estructuras de múltiples etapas.
Algunos diseños utilizan "intensificado-planeta" que tiene dos engranajes de diferentes tamaños en cada extremo de una pieza de fundición común. El extremo grande se acopla con el sol, mientras que el extremo pequeño se acopla con el anillo. Esto puede ser necesario para lograr más pequeños cambios de paso en relación de transmisión cuando el tamaño total del paquete es limitado. Planetas compuestos tienen "marcas de distribución". Las condiciones de montaje de engranajes planetarios compuestos son más restrictivos que simples engranajes planetarios, y que deben ser montados en la orientación inicial correcta con relación el uno al otro, o los dientes no se dedicarán al mismo tiempo el sol y el anillo en los extremos opuestos del planeta, que conduce a carrera muy peligrosa y corta vida. Engranajes planetarios compuestos pueden alcanzar fácilmente la relación de transmisión más grande con un volumen igual o menor. Por ejemplo, los planetas compuestos con los dientes en una proporción de 2:1 con un anillo 50T darían el mismo efecto que un anillo 100T, pero con la mitad del diámetro real.
Más planeta y las unidades de engranaje planetario se pueden colocar en serie en la misma envoltura anillo proporcionar una relación de transmisión más grande. Esta es la forma en que algunas transmisiones automáticas funcionan.
Durante la Segunda Guerra Mundial, una variante especial del engranaje epicicloidal fue desarrollado para los equipos de radar portátil, donde se necesita una relación de reducción muy alta en un paquete pequeño. Este tenía dos engranajes anulares externas, cada una la mitad del espesor de los otros engranajes. Uno de estos dos engranajes anulares se mantiene fijo y tenía un diente menos que hizo el otro. Por lo tanto, varias vueltas de la marcha "sol" hicieron los engranajes "planeta" completar una sola revolución, que a su vez hace girar el engranaje anular gire por un solo diente.
Ventajas y desventajas
Ventajas de engranajes planetarios más de engranajes de eje paralelo incluyen alta densidad de potencia, gran reducción en un pequeño volumen, múltiples combinaciones cinemáticas, reacciones de torsión puros, y ejes de transmisión coaxial. Las desventajas incluyen cargas de rodamientos, los requisitos de lubricación constante, la inaccesibilidad y la complejidad del diseño. La disposición de engranaje planetario es un diseño de ingeniería que ofrece muchas ventajas sobre las disposiciones tradicionales de caja de cambios. Una de las ventajas es su combinación única de tanto compacidad y eficiencia de transmisión de potencia pendientes. Una pérdida de eficiencia típica de un acuerdo reductor planetario es sólo un 3% por etapa. Este tipo de eficiencia asegura que una alta proporción de la entrada ser la energía se transmite a través de la caja de cambios, en vez de ser desperdiciada en las pérdidas mecánicas del interior de la caja de cambios.
Otra ventaja de la disposición de engranaje planetario es distribución de la carga. Porque la carga que se transmite es compartida entre múltiples planetas, capacidad de par se incrementa en gran medida. Cuantos más planetas en el sistema, la mayor capacidad de carga y mayor la densidad de par.
La disposición de engranaje planetario también crea una mayor estabilidad debido a la distribución uniforme de la masa y el aumento de rigidez rotacional. En un sistema de planeta escalonado las vibraciones son significativamente mayor que la de una caja de cambios no compuesto. A medida que se aplica el par de un engranaje de un tamaño y trasladado en un engranaje de otro tamaño, el equipo compuesto experimentará tracción lateral, haciendo que la presión desigual en los dientes de los engranajes, lo que aumenta la fricción y el desgaste, y la disminución de la vida de engranajes. En comparación, el par de torsión aplicado en sentido radial sobre un engranaje compuesto no será transferido en radialmente por el engranaje, sin ninguna presión lateral sobre los dientes de los engranajes.
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