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Transmisión de engranajes: Principios de diseño, cálculo de la fuerza y aplicaciones de los pares de engranajes de alta velocidad con carga ligera
Los pares de engranajes ligeros de alta velocidad son componentes cruciales en los sistemas modernos de transmisión de precisión, ampliamente utilizados en equipos de alta gama como motores aéreos, turbinas de gas, máquinas herramienta de alta velocidad,A diferencia de los engranajes de baja velocidad para carga pesada, este tipo de sistema de transmisión de engranajes se caracteriza por una alta velocidad de rotación (generalmente > 3000 r/min) y un par bajo,y su concepto de diseño y los requisitos de rendimiento tienen particularidades significativasEn este artículo se presentan principalmente los principios de diseño, los métodos de cálculo de la fuerza y los escenarios de aplicación típicos de los pares de engranajes de alta velocidad con carga ligera.
1Características y clasificación de las parejas de engranajes ligeros de alta velocidad
1.1 Principales características
Los pares de engranajes de alta velocidad con carga ligera tienen las siguientes características destacadas:
Velocidad de rotación extremadamente alta (la velocidad lineal puede alcanzar los 50-150 m/s)
Carga relativamente baja (la tensión de contacto de la superficie de los dientes es generalmente < 800 MPa)
Requisitos de alta precisión (precisión de grado ISO 3-5)
Requisitos estrictos de rendimiento dinámico (baja vibración, bajo ruido)
Exigencias elevadas para el control del aumento de temperatura (para evitar que la deformación térmica afecte a la malla)
Demandas destacadas de diseño ligero
1.2 Métodos de clasificación
Por tipo de engranaje
Los engranajes de espolón incluidos
Los engranajes helicoidales (dientes de una sola hélice, dientes de doble hélice)
Los demás engranajes
Los engranajes de bisel (dientes rectos, dientes en espiral)
Por tipo de material
Las demás piezas metálicas (acero aleado, aleación de titanio, etc.)
Los engranajes no metálicos (plásticos de ingeniería, materiales compuestos)
Los demás engranajes de material mixto
2. Diseño de pares de engranajes ligeros de alta velocidad
2.1 Criterios básicos de diseño
El diseño de los engranajes ligeros de alta velocidad deberá cumplir los siguientes criterios principales:
Criterio de equilibrio dinámico: Se debe garantizar que la vibración durante el funcionamiento a alta velocidad se controle dentro del rango permitido.
Criterio de equilibrio térmico: controlar el aumento de la temperatura de malla para evitar el impacto de la deformación térmica.
Criterio de retención de precisión: garantizar la estabilidad de precisión durante el funcionamiento a largo plazo.
Criterio de vida útil de la fatiga: aunque la carga es relativamente ligera, todavía hay que tener en cuenta la fatiga de alto ciclo.
Criterio de control del ruido: cumplimiento de requisitos de alto nivel de rendimiento acústico.
2.2 Principios de diseño de parámetros clave
Selección de módulos
Por lo general, se adoptan módulos pequeños (0,5-3 mm).
Debe cumplir el requisito: m ≥ (0,01-0,02) a, donde "a" es la distancia del centro.