Pregunta:
¿Cuál es el beneficio de los engranajes planetarios adicionales?
Sam Weston
2015-03-08 04:40:34 UTC
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Un engranaje planetario es un engranaje que gira no alrededor de un eje sino alrededor de otro engranaje conocido como engranaje solar o engranaje en estrella. He diseñado prototipos de sistemas en el pasado que usaban un solo engranaje planetario que giraba alrededor de un engranaje giratorio. Sin embargo, desde entonces, casi todos los sistemas que he visto que utilizan engranajes planetarios han utilizado varios engranajes, más comúnmente en conjuntos de 3, 4, 5 y 6.

¿Cuáles son las ventajas y desventajas mecánicas de utilizar varios engranajes planetarios y cuál es el número óptimo de engranajes?

No te refieres a [compuesto] (https://en.wikipedia.org/wiki/Epicyclic_gearing#Compound_planetary_gears), ¿verdad?
@HDE226868 No lo creo, me refiero a múltiples engranajes planetarios en el mismo portador, que giran alrededor del mismo engranaje solar.
¿Número óptimo de marchas para qué? En términos de costo, la respuesta probablemente sea algo trivial como "solo uno". Pero necesitaría al menos tres para que los propios engranajes resistan el desplazamiento en el plano, por ejemplo. ¿Qué aplicación le preocupa?
¿Cómo se usa solo un engranaje planetario?
@ChrisMueller http: // upload.wikimedia.org / wikipedia / commons / d / d4 / Sun_and_planet_gears.gif
@ChrisMueller: En realidad, si el eje de todos - el sol, el portador y el engranaje anular se fijan contra el desplazamiento lateral (= montado en cojinetes cercanos), un engranaje sería perfectamente suficiente si la carga es lo suficientemente baja. 3+ engranajes proporcionan una funcionalidad de rodamiento sin rodamientos reales y una capacidad de carga mucho mejor.
3 es el mínimo que proporcionará una fuerza de localización equilibrada
One responder:
#1
+4
HDE 226868
2015-03-08 06:08:32 UTC
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Comenzaré citando la sección "Beneficios" del artículo de Wikipedia:

La carga en un tren de engranajes planetarios se comparte entre varios planetas, por lo que la capacidad de torque aumenta considerablemente. Cuantos más planetas haya en el sistema, mayor será la capacidad de carga y mayor será la densidad del par.

Cuantos más, mejor. La misma idea se cubre aquí:

Divisiones de torsión
Al considerar las divisiones de torsión, se asume que la torsión se divide entre los planetas. igualmente, pero esto puede no ser una suposición válida. El apoyo de los miembros y el número de planetas determinan la división de par representada por un número "efectivo" de planetas. Este número en conjuntos epicíclicos construidos con dos o tres planetas es en la mayoría de los casos igual al número real de planetas. Sin embargo, cuando se utilizan más de tres planetas, el número efectivo de planetas es siempre menor que el número real de planetas.

Veamos las divisiones de torsión en términos de soporte fijo y soporte flotante de los miembros. Con soporte fijo, todos los miembros se apoyan en cojinetes. Los centros del sol, el anillo y el portador no coincidirán debido a las tolerancias de fabricación. Debido a esto, menos planetas están simultáneamente en malla, lo que resulta en un menor número efectivo de planetas que comparten la carga. Con soporte flotante, a uno o dos miembros se les permite una pequeña cantidad de libertad radial o flotación, lo que permite que el sol, el anillo y el portador busquen una posición donde sus centros coincidan. Este flotador podría ser tan pequeño como .001-.002 pulgadas. Con soporte flotante, tres planetas siempre estarán en malla, lo que resultará en un mayor número efectivo de planetas que comparten la carga.

La disposición de un solo planeta no cambia la capacidad de torsión, sino la múltiple -la disposición del planeta lo hace. Puede aumentar la cantidad de planetas sin límite y seguir aumentando.

Otra ventaja de utilizar más planetas es la menor pérdida de energía. Wikipedia afirma que hay una pérdida de energía de solo alrededor del 3% por etapa, pero no lo respalda con una cita en línea, ni especifica el número o la disposición de los planetas. Esto ofrece la misma función que una "pérdida de energía típica".

Desventajas

La obvia aquí es que cuanto más planetas que agregue, más complejo se vuelve el sistema. Si hay una falla importante, podría amplificarse al tener más planetas (alternativamente, se podría argumentar que algunos arreglos proporcionan redundancia).


¿Existe un número óptimo de engranajes? Realmente depende de tu aplicación. La complejidad puede ser un gran problema, y ​​la complejidad conlleva un costo. Las reparaciones, a su vez, pueden ser costosas si algo sale drásticamente mal. Si la aplicación implica una gran carga y par, entonces pueden ser útiles más engranajes.

Fantástica respuesta, esto realmente aclaró bien la situación.
Creo que los engranajes adicionales también pueden aumentar las pérdidas por fricción. Más planetas, cada uno con fricción de eje propio.
@SF. - pero la fuerza en cada engranaje (en sus dientes y en su eje) se reduce en una cantidad correspondiente, por lo que en una aproximación de primer orden, todo debería anularse. Solo los efectos de segundo orden, como la viscosidad del lubricante, serían importantes.
@DaveTweed: Sí, pero mientras que para cargas altas (torque, carga axial o radial) la distribución de la carga es beneficiosa (menos tensión = pérdidas por elemento), con cargas bajas estos efectos de segundo orden son dominantes. Digamos que desea acelerar un ventilador de hélice (par bajo, solo fricción de aire débil) con un motor en línea; el engranaje planetario será generalmente una mala elección, y uno con más "planetas" cada vez más. OTOH, si usa un motor de alto par para impulsar un dispositivo de par aún mayor, los engranajes adicionales serán útiles.


Esta pregunta y respuesta fue traducida automáticamente del idioma inglés.El contenido original está disponible en stackexchange, a quien agradecemos la licencia cc by-sa 3.0 bajo la que se distribuye.
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