Cojinetes y engranajes

Jan 27, 2024

Centro de vuelo espacial Goddard

Los cojinetes de engranajes son componentes mecánicos conceptuales llamados así porque funcionan como engranajes y como cojinetes de rodillos y/o de empuje. Los cojinetes de engranajes serán componentes esenciales de la próxima generación de transmisiones de engranajes compactas y con grandes ventajas mecánicas.

La figura 1 muestra una transmisión de rodamientos de engranajes en funcionamiento con una ganancia de 70/1 en un diámetro de 1,25 pulgadas por 0,75 pulgadas. (3,18 cm de diámetro por 1,91 cm) paquete. Los cojinetes de engranajes existen como variantes de engranajes rectos o helicoidales de dos tipos básicos: cojinetes de engranajes de rodillos y cojinetes de engranajes desfasados. En aras de la brevedad, aquí solo se describen las variantes de engranajes rectos; baste decir que los principios de funcionamiento de las variantes de engranajes helicoidales son similares.

La figura 2(a) muestra aspectos seleccionados de cojinetes de engranajes rectos de rodillos y un conjunto planetario parcial que contiene cojinetes de engranajes rectos de rodillos. El diámetro de la porción de rodillo de cada rodamiento de engranajes rectos de rodillos es igual al diámetro de paso de la porción de engranajes rectos. Los dientes del engranaje están coronados en el extremo del rodillo, de modo que el apogeo de la corona en cada diente se encuentra en el diámetro del rodillo/diámetro de paso: esta disposición proporciona fuerza de soporte de empuje, así como también igualación de velocidades y, por lo tanto, eficiencia.

El ensamblaje planetario se mantendría inherentemente unido, sin el apoyo de otras estructuras. Por ejemplo, si se empuja hacia abajo un rodamiento de engranajes de rodillos planetarios que se muestra en la vista de la sección transversal, el deslizamiento axial de sus dientes con respecto a los dientes del engranaje anular y del engranaje solar se detiene por el apoyo del rodillo planetario contra las coronas de los engranajes. los dientes de la corona. Cuando el mismo engranaje planetario es empujado hacia arriba, su deslizamiento axial es bloqueado por el contacto de los dientes planetarios contra el rodillo anular. Interacciones similares evitan el deslizamiento axial del cojinete del engranaje de rodillos planetarios más allá de los límites impuestos por los contactos de los dientes/rodillos entre los cojinetes del engranaje de rodillos planetarios y el planetario.

Una ventaja adicional es que al hacer cumplir las ubicaciones relativas deseadas de los engranajes con mayor precisión, la incorporación de los rodillos aumenta (en relación con los engranajes rectos simples) la precisión del engrane de los dientes de los engranajes rectos. Al mismo tiempo, los engranajes actúan como jaulas y transportadores de los rodillos de alta eficiencia y precisión. El resultado neto es un ensamblaje superior, más simple y relativamente económico.

La figura 2(b) presenta un ejemplo simple de un cojinete de engranaje recto con cambio de fase. Los dientes de las mitades superior e inferior están desplazados angularmente, uno con respecto al otro, exactamente en un intervalo de medio diente. Este rodamiento de engranajes engrana con una copia de sí mismo. Los dientes superiores e inferiores están biselados y parcialmente interdigitados donde se encuentran. El contacto entre las superficies biseladas de los dientes superior e inferior proporciona una capacidad de soporte de empuje similar al contacto entre las coronas y los rodillos de los cojinetes de engranajes de rodillos. Además, un conjunto planetario que contiene engranajes desfasados ​​se mantiene unido de una manera similar a la de un conjunto que contiene cojinetes de engranajes de rodillos, como se describió anteriormente.

Este trabajo fue realizado por John M. Vranish deCentro de Vuelo Espacial Goddard.

Esta invención es propiedad de la NASA y se ha presentado una solicitud de patente. Las consultas sobre licencias no exclusivas o exclusivas para su desarrollo comercial deben dirigirse a

Consulte GSC-14207.

Este artículo apareció por primera vez en la edición de abril de 2002 de la revista Motion Control Tech Briefs.

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