Monitorización del estado de las cajas de engranajes de los ciclones

Si está pensando en usar una caja de engranajes cicloidales en su casa, oficina o garaje, asegúrese de que esté fabricada con materiales de calidad. Además, verifique que su diseño sea el adecuado para evitar daños por vibraciones.

Cajas de engranajes planetarios

En comparación con las cajas de engranajes cicloidales, las cajas de engranajes planetarios son más ligeras y compactas, pero carecen de la precisión y durabilidad de las primeras. Son más adecuadas para aplicaciones con altos requisitos de par o velocidad. Por esta razón, se suelen utilizar en robótica. Sin embargo, las cajas de engranajes cicloidales siguen siendo superiores para algunas aplicaciones, incluidas aquellas que implican cargas de impacto.
Existen muchos factores que afectan el rendimiento de las cajas de engranajes durante su producción. Uno de ellos es el número de dientes. En el caso de las cajas de engranajes planetarios, el número de dientes aumenta con el número de planetas. En las cajas de engranajes cicloidales, el número de dientes se reduce, lo que resulta en relaciones de transmisión más altas. Estas cajas de engranajes también presentan menores pares de arranque, lo que facilita su control por parte del usuario.
Una caja de engranajes cicloidales se compone de tres partes principales: la corona dentada, el engranaje solar y el eje de entrada. La corona dentada está fija en la caja de engranajes, mientras que el engranaje solar transmite la rotación a los engranajes planetarios. El eje de entrada transfiere el movimiento al engranaje solar, que a su vez lo transmite al eje de salida. El eje de salida tiene un par motor mayor que el eje de entrada.
Los engranajes cicloidales presentan mayor rigidez torsional, menor desgaste y menor tensión de contacto de Hertz. Sin embargo, también son de mayor tamaño y requieren una fabricación de alta precisión. Su fabricación puede ser más compleja que la de los engranajes de evolvente, que exigen una gran precisión.
Los engranajes cicloidales ofrecen relaciones de transmisión de hasta 300:1 en un tamaño compacto. Además, presentan menor desgaste y fricción, lo que los hace ideales para aplicaciones que requieren una alta relación de transmisión.
Las cajas de engranajes cicloidales suelen tener una holgura de aproximadamente un minuto angular. Esta holgura proporciona la precisión y el control necesarios para un movimiento exacto. Además, ofrecen baja resistencia al desgaste y a las cargas de impacto.
Los reductores planetarios están disponibles en diseños de una y dos etapas, cuya longitud aumenta con cada etapa añadida. Además de las dos etapas, pueden equiparse con un rodamiento de salida opcional, que ocupa espacio de montaje. En algunas aplicaciones, también está disponible una tercera etapa.

Engranajes evolventes

En general, los engranajes de perfil evolvente son más complejos de fabricar que los engranajes cicloidales. Por ejemplo, el perfil de un diente de engranaje evolvente tiene una sola curva, mientras que el de un diente de engranaje cicloidal tiene dos. Además, la curva evolvente no se encuentra dentro del círculo base.
La curva evolvente es un componente fundamental de un diente de engranaje y puede influir significativamente en la calidad del contacto entre los dientes. Se han realizado diversos estudios sobre el tema, centrándose principalmente en los principios de funcionamiento. Además, la característica más importante del engranaje cicloidal de doble envolvente son sus líneas de contacto dobles entre los pares de dientes engranados.
Los engranajes cicloidales son más potentes, menos ruidosos y duran más que los engranajes de evolvente. Además, requieren menos procesos de fabricación. Sin embargo, son más caros que los engranajes de evolvente. Estos últimos se utilizan con mayor frecuencia en movimientos lineales, mientras que los cicloidales se emplean en movimientos rotatorios.
Si bien los engranajes cicloidales son técnicamente más avanzados, los engranajes de evolvente ofrecen una calidad superior y una estética más atractiva. Los engranajes cicloidales se utilizan en diversas aplicaciones industriales, como bombas y compresores, y también son muy comunes en la industria relojera. Sin embargo, los engranajes de evolvente aún no han reemplazado a los cicloidales en este sector.
El disco cicloidal tiene varios pasadores alrededor de su borde exterior, mientras que un engranaje de evolvente tiene una sola curva para los dientes. Además, los engranajes cicloidales tienen un diseño más robusto y fiable. Los engranajes de evolvente, por otro lado, tienen una fresa de cremallera más económica y dientes de evolvente menos costosos.
La precisión de transmisión del disco cicloidal es de aproximadamente 98,51 TP3T, mientras que la del engranaje anular es de aproximadamente 961 TP3T. La velocidad de rotación del disco cicloidal es de 3 rad/s. Una pequeña variación en la distancia entre centros no afecta la precisión de transmisión. Sin embargo, las fluctuaciones en la velocidad de rotación sí pueden afectarla.
Los engranajes cicloidales también poseen la velocidad de rotación del disco. El disco tiene N lóbulos. Sin embargo, la precisión de transmisión del disco cicloidal aún no es perfecta. Esto se debe a los grandes ángulos de rotación entre los lóbulos, lo que dificulta su fabricación.

Vibraciones

Este artículo presenta un nuevo enfoque para el monitoreo de condición de reductores cicloidales, utilizando técnicas modernas de diagnóstico de vibraciones y métodos basados ​​en datos. Este enfoque se centra en detectar la causa raíz de las fallas en los reductores. El objetivo del artículo es proporcionar un enfoque unificado para los diseñadores de reductores.
Una caja de engranajes cicloidales es una caja de engranajes de alta precisión utilizada en maquinaria pesada. Posee una gran relación de reducción, lo que requiere una velocidad de entrada muy elevada. Si bien los engranajes cicloidales ofrecen alta precisión, son susceptibles a problemas de vibración. En este artículo, los autores describen el funcionamiento de una caja de engranajes cicloidales y cómo se miden las vibraciones. Asimismo, muestran cómo esta caja de engranajes puede utilizarse para detectar fallas.
Esta caja de engranajes se utiliza en posicionadores, robots multieje y maquinaria pesada. Sus principales características son la alta precisión, la capacidad de sobrecarga y la gran relación de reducción.
Existe poca documentación sobre vibraciones y monitorización del estado de las cajas de engranajes cicloidales. Los autores describen su enfoque para abordar el problema, utilizando una caja de engranajes cicloidales y un banco de pruebas. Su método consiste en medir la frecuencia de la caja de engranajes con diferentes velocidades de entrada.
Los resultados muestran una buena separación entre los estados de funcionamiento normal y dañado. Las frecuencias de falla se presentan en los órdenes de frecuencia más bajos. Las fallas se pueden detectar mediante la agrupación de datos, lo que elimina la necesidad de un tacómetro. Además, la agrupación de datos se combina con el análisis de componentes principales para determinar el estado de la caja de cambios.
Este método se compara con las técnicas tradicionales. Además, los resultados muestran cómo se puede utilizar la agrupación de datos para calcular las frecuencias de fallas de los rodamientos. También se utiliza para determinar las frecuencias de los componentes.
Las señales del banco de pruebas se adquieren mediante cuatro sensores. Estos sensores son acelerómetros de sensibilidad media de 100 mV/g. Posteriormente, las señales se procesan utilizando diferentes técnicas de procesamiento de señales. Los resultados muestran que las señales de vibración están correlacionadas con el movimiento interno de la caja de cambios. Esta información se utiliza para identificar la frecuencia interna de la transmisión.
El análisis de frecuencia de las señales de vibración se realiza en condiciones cicloestacionarias y no cicloestacionarias. Posteriormente, las señales se analizan para determinar la magnitud de la frecuencia de engranaje.

Diseño

Gracias a las cajas de engranajes de precisión, los servomotores ahora pueden controlar cargas pesadas a alta velocidad. A diferencia de los dispositivos de indexación por leva, los engranajes cicloidales proporcionan un posicionamiento extremadamente preciso y un par motor elevado. Además, ofrecen una excelente rigidez torsional y capacidad de carga de impacto.
Los engranajes cicloidales están especialmente diseñados para minimizar las vibraciones a altas revoluciones por minuto. A diferencia de los engranajes de evolvente, no están apilados, lo que reduce la fricción y las fuerzas que experimenta cada diente. Además, los engranajes cicloidales presentan una menor tensión de contacto de Hertz.
Los engranajes cicloidales se utilizan frecuentemente en robots multieje para posicionadores. Pueden proporcionar relaciones de transmisión de hasta 300:1 en un tamaño compacto. También se emplean en las primeras articulaciones de maquinaria pesada. Sin embargo, su fabricación requiere una precisión extrema y es más compleja que la de los engranajes evolventes.
Una caja de engranajes cicloidales es un tipo de caja de engranajes planetarios. Los engranajes cicloidales están especialmente diseñados para relaciones de transmisión elevadas. Además, permiten una gran reducción en una sola etapa. Su uso se está extendiendo en las primeras articulaciones de maquinaria pesada y también se está popularizando en robótica.
Para lograr una gran relación de reducción, la velocidad de entrada del engranaje debe ser muy alta. Generalmente, la velocidad de entrada oscila entre 500 rpm y 4500 rpm. Sin embargo, en algunos casos, la velocidad de entrada puede ser menor.
Una cicloide se forma al hacer rodar un círculo sobre un círculo base. La relación entre el diámetro del círculo rodante y el diámetro del círculo base determina la forma de la cicloide. Una hipocicloide se forma al hacer rodar principalmente sobre la superficie interior del círculo base, mientras que una epicicloide se forma al hacer rodar principalmente sobre la superficie exterior del círculo base.
Los engranajes cicloidales presentan una holgura mínima, lo que reduce al mínimo las fuerzas que actúan sobre cada diente. Además, poseen una buena rigidez torsional, baja fricción y capacidad de carga de impacto. Asimismo, ofrecen la mejor precisión de posicionamiento.
La caja de engranajes cicloidales fue diseñada y construida en la Universidad de Radom. El diseño se basó en tres engranajes cicloidales diferentes. El primer par tenía el perfil externo con la dimensión nominal, mientras que el segundo par tenía el perfil con una tolerancia. La placa de carga tenía orificios roscados dispuestos a 15 mm del centro.

Editor por CX 2023-06-01