Questão:
Qual é a vantagem de engrenagens planetárias adicionais?
Sam Weston
2015-03-08 04:40:34 UTC
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Uma engrenagem planetária é uma engrenagem que gira não em torno de um eixo, mas em torno de outra engrenagem conhecida como engrenagem solar ou engrenagem estrela. Eu projetei sistemas de protótipo no passado que usavam uma única engrenagem planetária girando em torno de uma engrenagem giratória. No entanto, desde então, quase todos os sistemas que vi usando engrenagens planetárias usaram várias engrenagens, mais comumente em conjuntos de 3, 4, 5 e 6.

Quais são as vantagens e desvantagens mecânicas do uso de várias engrenagens planetárias e qual é o número ideal de engrenagens?

Você não quer dizer [composto] (https://en.wikipedia.org/wiki/Epicyclic_gearing#Compound_planetary_gears), certo?
@HDE226868 Não acredito, quero dizer várias engrenagens planetárias no mesmo porta-aviões, girando em torno da mesma engrenagem solar.
Número ideal de engrenagens para quê? Em termos de custo, a resposta provavelmente é algo trivial como "apenas um". Mas você precisaria de pelo menos três para que as próprias engrenagens resistissem ao deslocamento no plano, por exemplo. Com qual aplicativo você está preocupado?
Como você usa apenas uma engrenagem planetária?
@ChrisMueller http: // upload.wikimedia.org / wikipedia / commons / d / d4 / Sun_and_planet_gears.gif
@ChrisMueller: Na verdade, se o eixo de todos - o sol, o portador e a engrenagem anular forem fixados contra o deslocamento lateral (= montada em rolamentos próximos), uma engrenagem seria perfeitamente suficiente se a carga for baixa o suficiente. Mais de 3 engrenagens fornecem funcionalidade de rolamento sem rolamentos reais e capacidade de carga muito melhor.
3 é o mínimo que fornecerá uma força de localização equilibrada
Um responda:
#1
+4
HDE 226868
2015-03-08 06:08:32 UTC
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Começarei citando a seção "Benefícios" do artigo da Wikipedia:

A carga em um trem de engrenagens planetárias é compartilhada entre vários planetas, portanto, a capacidade de torque é bastante aumentada. Quanto mais planetas no sistema, maior a capacidade de carga e maior a densidade de torque.

Quanto mais, melhor. A mesma ideia é abordada aqui:

Divisões de torque
Ao considerar as divisões de torque, assume-se que o torque será dividido entre os planetas igualmente, mas isso pode não ser uma suposição válida. O suporte dos membros e o número de planetas determinam a divisão de torque representada por um número “efetivo” de planetas. Este número em conjuntos epicíclicos construídos com dois ou três planetas é na maioria dos casos igual ao número real de planetas. Quando mais de três planetas são usados, no entanto, o número efetivo de planetas é sempre menor do que o número real de planetas.

Vejamos as divisões de torque em termos de suporte fixo e suporte flutuante dos membros. Com suporte fixo, todos os membros são apoiados em rolamentos. Os centros do sol, anel e portador não serão coincidentes devido às tolerâncias de fabricação. Por causa disso, menos planetas estão simultaneamente em malha, resultando em um menor número efetivo de planetas compartilhando a carga. Com o suporte flutuante, um ou dois membros têm permissão para uma pequena quantidade de liberdade radial ou flutuação, o que permite que o sol, o anel e o portador busquem uma posição onde seus centros sejam coincidentes. Essa flutuação pode ter apenas 0,001 a 0,002 polegadas. Com o suporte flutuante, três planetas sempre estarão em malha, resultando em um maior número efetivo de planetas compartilhando a carga.

O arranjo de um único planeta não altera a capacidade de torque, mas o múltiplo -O arranjo do planeta sim. Você pode aumentar o número de planetas sem limite e ainda assim continuar a aumentá-lo.

Outra vantagem de usar mais planetas é menos perda de energia. A Wikipedia afirma que há uma perda de energia de apenas cerca de 3% por estágio, mas não confirma isso com uma citação em linha, nem especifica o número ou a disposição dos planetas. Isso oferece a mesma característica de uma "perda de energia típica."

Desvantagens

A óbvia aqui é que quanto mais planetas adicionados, mais complexo se torna o sistema. Se houver uma falha grave, ela poderia ser amplificada por ter mais planetas (alternativamente, pode-se argumentar que alguns arranjos fornecem redundância).


Existe um número ideal de engrenagens? Realmente depende da sua aplicação. A complexidade pode ser um grande problema e, com a complexidade, vêm os custos. Os reparos, por sua vez, podem ser caros se algo der muito errado. Se a aplicação envolver uma grande carga e torque, mais engrenagens podem ser úteis.

Resposta fantástica que realmente esclareceu bem a situação.
Acho que engrenagens extras também podem aumentar as perdas por atrito. Mais planetas, cada um com atrito de seu próprio eixo.
@SF. - mas a força em cada engrenagem (em seus dentes e em seu eixo) é reduzida em uma quantidade correspondente, então, em uma aproximação de primeira ordem, ela deveria se cancelar. Apenas os efeitos de segunda ordem, como a viscosidade do lubrificante, teriam importância.
@DaveTweed: Sim, mas enquanto para cargas altas (torque, carga axial ou radial) a distribuição de carga é benéfica (menos tensão = perdas por elemento), com cargas baixas esses efeitos de segunda ordem são dominantes. Digamos que você queira acelerar um ventilador de hélice (baixo torque, apenas fricção de ar fraca) com um motor em linha; a engrenagem planetária geralmente será uma escolha ruim, e uma com mais "planetas" cada vez mais. OTOH se você usar um motor de alto torque para acionar um dispositivo de torque ainda maior, engrenagens extras serão úteis.


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