Ingeniería de precisión: control del juego y el ruido en el sistema de engranaje helicoidal planetario

I. La demanda de transmisión de engranajes de alta precisión

el engranaje planetario helicoidal La unidad representa una fusión de dos potentes principios de transmisión, que proporcionan una alta densidad de par, importantes relaciones de reducción y un tamaño compacto. En aplicaciones exigentes, el principal desafío técnico es controlar las tolerancias de los componentes internos, específicamente el espacio de engrane (juego), para garantizar una alta precisión de transmisión y minimizar simultáneamente los niveles de ruido, vibración y aspereza (NVH).

Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd., una empresa de alta tecnología que se centra profundamente en la transmisión de engranajes durante más de 10 años, comprende esta complejidad. Nuestro equipo de I D, por doctores e ingenieros superiores, ha desarrollado tecnología especializada, incluido el sistema compuesto de diseño de optimización de engranaje helicoidal plano de doble envoltura, lo que garantiza que nuestros productos sigan la tendencia de la industria hacia la baja vibración y el bajo nivel de ruido.

Reductor de engranaje helicoidal de doble envolvente de alta eficiencia

II. La mecanica del control del contragolpe

El juego, o la holgura circunferencial entre los dientes coinciden, afecta directamente la precisión del posicionamiento y el ruido operativo. Minimizar este espacio libre es fundamental para la maquinaria de alta precisión.

Estrategias para el ensamblaje sin juego: control del juego en sistemas de engranajes helicoidales planetarios

El control efectivo del juego en los sistemas de engranajes helicoidales planetarios requiere abordar ambas etapas de la caja de engranajes: la etapa planetaria (engranaje planetario, engranajes planetarios y corona) y la etapa del engranaje helicoidal. En la etapa planetaria, la precisión se logra mediante un control meticuloso de la distancia central entre el sol y los engranajes planetarios. Esto a menudo requiere el uso de rodamientos de alta calidad y tolerancias geométricas estrictas para los portasatélites y los orificios de la carcasa.

En la etapa de engranaje helicoidal, el juego está vinculado principalmente a la distancia entre ejes entre el tornillo sin fin y la rueda helicoidal. Las estrategias de minimización incluyen:

• Ajuste controlado de la distancia central: Utilizando manguitos excéntricos del eje de entrada o bridas de carcasa ajustables que permiten un ajuste fino de la posición del gusano durante el montaje.
• Ruedas helicoidales divididas: Empleando una rueda helicoidal dividida precargada que fuerza el contacto continuo con el perfil del gusano, eliminando el espacio libre.

III. Cómo lograr el perfil del diente y la precisión del mallado

La precisión del perfil del diente y su acabado superficial determina directamente la suavidad del engrane y el ruido resultante. Aquí es donde la fabricación avanzada es esencial.

Técnicas de fabricación y tolerancias.

La mejora más significativa en la precisión proviene del acabado posterior al mecanizado. Las técnicas de rectificado de precisión para el perfil de los dientes de los engranajes helicoidales son primordiales, especialmente para los engranajes helicoidales de doble envolvente, donde la geometría es compleja. El rectificado ofrece un acabado superficial superior y un control más estricto sobre el perfil de la espiral en comparación con el tallado con fresado o el fresado tradicional.

El impacto de la tolerancia de los engranajes en el nivel de vibración de la caja de cambios está definido por los estándares de la industria (p. ej., Organización Internacional de Normalización 1328-1). Pasar de un ISO Grado 8 (comercial) a un ISO Grado 5 (alta precisión) puede reducir el error de mallado dinámico en diez factores, lo que se traduce directamente en niveles de vibración y ruido significativamente más bajos.

Métodos de fabricación de engranajes frente a tolerancia y acabado superficial.

IV. Metrología avanzada y garantía de calidad.

No puedes controlar lo que no puedes medir con precisión. Las cajas de cambios de alta precisión requieren metrología de última generación para verificar la compleja geometría de los componentes.

Verificacion de geometria compleja

La verificación de la geometría toroidal en la etapa de tornillo sin fin es un proceso especializado. El instrumento de medición para la precisión de engranajes helicoidales toroidales debe ser capaz de medir simultáneamente múltiples parámetros geométricos, incluidos el avance, el perfil y el error de paso. Shanghai SGR está equipada con el innovador instrumento de medición de tornillo sin fin y encimera toroidal de innovación nacional, el primero en China, junto con máquinas de medición 3D de alta precisión. Estos instrumentos verifican que cada componente del engranaje helicoidal planetario cumpla con las tolerancias más estrictas requeridas para lograr un bajo juego y ruido.

V. Estrategias de reducción de ruido en el tornillo sin fin planetario

Más allá de la precisión del engranaje, la emisión de ruido está influenciada por la dinámica del sistema y el diseño de la carcasa. Una guía B2B exitosa para la reducción de ruido en cajas de engranajes planetarios debe considerar todo el sistema, no solo los engranajes.

Mitigación del ruido sistémico

• Lubricación: La utilización de aceites sintéticos con viscosidad optimizada para la velocidad y temperatura operativas garantiza la formación de una película de fluido silencioso que amortigua el ruido del impacto del engranaje.
• Diseño de Vivienda: La rigidez de la carcasa debe ser lo suficientemente alta como para evitar la amplificación del ruido debido a la vibración. Nuestro enfoque en el diseño compacto y modular mejora inherentemente la rigidez y reduce la deflexión dinámica, minimizando la contribución de la carcasa al nivel de ruido general.
• Modificación de engranajes: Modificaciones sutiles en el perfil del diente (coronación o alivio de la punta) pueden compensar deflexiones menores bajo carga, lo que mitiga directamente los efectos NVH relacionados con el impacto de la tolerancia del engranaje en el nivel de vibración de la caja de cambios en condiciones del mundo real.

VI. Conclusión

Controlar el juego y minimizar el ruido en un engranaje planetario helicoidal de alto rendimiento requiere un enfoque integrado y especializado, que vincule el diseño avanzado (como el sistema plano de doble envoltura) con una precisión de fabricación rigurosa. Mediante el uso de técnicas de rectificado de precisión para el perfil de los dientes del engranaje helicoidal y la validación a través del instrumento de medición para la precisión del engranaje helicoidal toroidal, Shanghai SGR Heavy Industry Machinery Co., Ltd. garantiza que nuestras cajas de engranajes cumplan con los requisitos NVH más estrictos, ofreciendo soluciones de alta tecnología a nuestros socios B2B globales.

VII. Preguntas frecuentes (FAQ)

1. ¿Cuál es la definición de juego en un engranaje planetario helicoidal y por qué es fundamental su control?

El juego es la holgura entre los flancos no motrices de los dientes de los engranajes acoplados. Su control es fundamental porque el juego excesivo reduce la precisión del posicionamiento y la rigidez, lo que genera inestabilidad, ruido de impacto y desgaste prematuro, lo cual es fundamental para el control del juego en los sistemas de engranajes helicoidales planetarios.

2. ¿Cómo se manifiesta el impacto de la tolerancia de los engranajes en el nivel de vibración de la caja de cambios?

Una mala tolerancia del engranaje provoca errores geométricos (desviación del perfil, error de paso). Estos errores provocan fuerzas de engrane no uniformes, creando excitación dinámica. Esta excitación se transfiere a través de los rodamientos y la carcasa, manifestándose como vibración y ruido audibles, de ahí la necesidad de grados de tolerancia ISO de alto grado.

3. ¿Qué distingue las técnicas de rectificado de precisión para el perfil de dientes de engranajes helicoidales del tallado por fresado?

El rectificado de precisión se produce después de que el material del engranaje ha sido tratado térmicamente y endurecido. Ofrece un acabado superficial mucho más fino y permite la corrección de distorsiones menores causadas por el tratamiento térmico, lo que da como resultado una precisión geométrica superior (Grado 3-5 frente a Grado 8-10 para tallado).

4. ¿Qué herramienta especializada se requiere para la verificación mencionada en el instrumento de medición de la precisión del engranaje helicoidal toroidal?

La verificación requiere una máquina especializada, como un instrumento de medición de engranajes con control numérico por computadora (CNC), a menudo personalizado o diseñado internamente (como el instrumento de medición de fresado y fresado toroidal de SGR). Las máquinas de medición 3D estándar pueden tener dificultades con la geometría tridimensional compleja, no evolutiva, del perfil del gusano de doble envoltura.

5. ¿Qué elementos de diseño distintos de los engranajes contribuyen a la reducción abordada en la guía B2B para la reducción del ruido en cajas de cambios planetarias?

Los elementos no relacionados con los engranajes incluyen la optimización del diseño de la carcasa (aumentando el espesor de la pared y las nervaduras para amortiguar la resonancia), seleccionando cojinetes de alta calidad y bajo ruido y usando lubricantes de viscosidad adecuada que crean una película fluida espesa que absorba el ruido entre los dientes engranados.