Las cajas de engranajes planetarios son unidades de engranajes ampliamente utilizadas en la tecnología de accionamiento industrial por su diseño compacto y aplicaciones versátiles. Dado que los engranajes planetarios no están montados en una posición estacionaria, realizan movimientos orbitales. Es por eso que una caja de cambios planetaria también se introduce una caja de cambios epicicloidal.
Conceptos básicos de los reductores planetarios
La caja de cambios planetaria consta de un engranaje solar, engranajes planetarios, una corona y un transportista. El eje de entrada impulsa el engranaje solar para hacerlo girar. Los engranajes planetarios engranan con el engranaje solar y giran sobre sus ejes a medida que gira el engranaje solar. El engranaje planetario también engrana con la corona estacionaria, lo que hace que los engranajes planetarios giren alrededor del engranaje solar. El portaengranajes mantiene unidos los engranajes planetarios y establece su espaciado. Gira con los engranajes planetarios y se combina con el eje de salida.
La disposición y trayectoria de los engranajes se puede comparar con nuestro sistema planetario-solar, donde los planetas giran alrededor del sol, de ahí el nombre de la caja de engranajes planetarios.
El número de engranajes planetarios no es fijo, pero en aplicaciones industriales es como mínimo tres. A medida que aumenta la cantidad de engranajes planetarios, al distribuir la carga sobre una mayor cantidad de engranajes de dientes, se puede aumentar la cantidad de par que se puede transmitir.
Características de los reductores planetarios
Dado que las cajas de engranajes planetarios contienen varios engranajes planetarios, varios dientes engranan simultáneamente durante el funcionamiento. Esta distribución de potencia garantiza una mayor eficiencia que otros tipos de engranajes y, por lo tanto, también permite un mayor par transmisible con un diseño más compacto.
La relación de transmisión de una caja de engranajes planetarios está determinada por la relación entre la corona y el engranaje solar. Si el tamaño de la corona sigue siendo el mismo, puede cambiar la relación de transmisión cambiando el número de dientes del engranaje solar y del engranaje planetario. Cuanto más pequeño sea el engranaje solar que elija, mayor será la relación de transmisión. En la discusión matemática, la relación de transmisión más baja es 3:1 y la más grande es 10:1. En relaciones inferiores a 3, el engranaje solar se vuelve demasiado grande para los engranajes planetarios. El engranaje solar se vuelve demasiado pequeño y el par disminuye en relaciones superiores a 10. Sin embargo, si se requieren relaciones más altas, se pueden colocar varios juegos de engranajes planetarios en sucesión en la misma corona o en dos coronas fijas. Tal constelación se llama entonces engranaje planetario de múltiples etapas. Los reductores planetarios son aptos para giros a la izquierda y a la derecha, así como para funcionamiento continuo, alterno e intermitente.
Tipos de reductores planetarios
1.Tracción en las ruedas
El engranaje solar impulsa los engranajes planetarios circundantes que se mantienen en un portador en la caja de engranajes de tracción de las ruedas. Los engranajes planetarios hacen que los engranajes anulares exteriores giren cuando se acciona el engranaje solar. Es posible montar las ruedas en la carcasa de la caja de cambios. Al montar las ruedas directamente en la caja de cambios, el tamaño del conjunto se puede reducir al mínimo.
2.Salida del eje
El engranaje solar impulsa los engranajes planetarios circundantes que están alojados en un soporte giratorio en una caja de engranajes de transmisión por eje. La carcasa de la caja de cambios se fija directamente a la máquina y la salida es un eje giratorio.
3.Salida del husillo
El principio de funcionamiento de la caja de engranajes planetarios de salida del husillo es similar al de la salida del eje, aunque la salida se proporciona como una brida.
Ventajas de los reductores planetarios
Las cajas de engranajes planetarios tienen ejes de entrada y salida alineados coaxialmente. Este tipo de montaje hace que los reductores planetarios sean compactos. Transmiten un alto par en un diseño compacto, con alta densidad de par y bajo juego. El diseño simple es una forma eficiente y efectiva de transferir energía del motor a la salida. Aproximadamente el 97% de la energía de entrada se transfiere como salida. Pueden lograr altas relaciones de transmisión que permiten grandes reducciones de velocidad. Tienen la rigidez adecuada y bajo nivel de ruido. Con una mejor distribución de la carga, tienen una vida útil más larga.
Grasa o aceite como lubricante en reductores planetarios
Agregar lubricante reducirá la incidencia de fallas en la caja de engranajes planetarios y prolongará la vida útil del equipo. A pesar de la precisión con la que se construye y ensambla una caja de engranajes planetarios, a menudo hay piezas rodantes o deslizantes en su interior. Si un engranaje planetario está más cerca del engranaje solar que el otro, es posible que los engranajes planetarios experimenten algún desequilibrio, lo que provocará un mayor desgaste y fallas. Por este motivo, cada reductor planetario incluye un lubricante para mantener el buen funcionamiento de los engranajes y evitar el desgaste, ya sea grasa, aceite o gel sintético.
Además, el tamaño compacto de los engranajes planetarios da como resultado una alta disipación de calor, por lo que las aplicaciones que funcionan a velocidades muy altas o experimentan un rendimiento sostenido pueden requerir refrigeración. Y los lubricantes siempre presentan un efecto refrescante y reducen el ruido o la vibración.
Aplicaciones de los reductores planetarios
Los reductores planetarios se utilizan ampliamente en aplicaciones industriales por sus numerosas ventajas. Los engranajes planetarios pueden manejar la conversión de velocidad y par en máquinas y sistemas eléctricos. Los reductores planetarios se pueden conectar a cualquier tipo de motores, como servomotores, motores de corriente continua o motores paso a paso. Por supuesto, el uso de engranajes planetarios no se limita a aplicaciones industriales, se pueden encontrar en muchos campos. Algunos de los campos de aplicación pueden ser:
- Unidades para robots
- Tecnología de transporte para cintas transportadoras
- Unidades para tablas de máquinas
- Máquinas de impresión
- impresión 3D
- Máquinas de embalaje
- Tracciones de rueda
- Unidades de riel
- Unidades de giro
- Accionamientos de elevación
- Mezclando
- Accionamientos de cabrestante
- Zapatos de salón
- Inyectores de tubos en espiral
- Transmisiones de barrena y perforación
- Accionamientos de cabezal de corte
- Turbinas eólicas
- Cortacéspedes robóticos
- Accionamientos para mesas de operaciones en tecnología médica
- Equipo de seguridad
- Instrumentación
- Aeroespacial