A diferença entre engrenagens planetárias e engrenagens cilíndricas de dentes retos

Uma engrenagem cilíndrica de dentes retos é um tipo de acionamento mecânico que gira um eixo externo. A velocidade angular é proporcional à rotação por minuto (rpm) e pode ser facilmente calculada a partir da relação de transmissão. No entanto, para calcular a velocidade angular corretamente, é necessário saber o número de dentes. Felizmente, existem vários tipos diferentes de engrenagens cilíndricas de dentes retos. Aqui está uma visão geral de suas principais características. Este artigo também aborda as engrenagens planetárias, que são menores, mais robustas e possuem maior densidade de potência.
Engrenagens planetárias são um tipo de engrenagem cilíndrica de dentes retos.

Uma das diferenças mais significativas entre engrenagens planetárias e engrenagens de dentes retos é a forma como ambas distribuem a carga. As engrenagens planetárias são muito mais eficientes do que as engrenagens de dentes retos, permitindo a transferência de alto torque em um espaço reduzido. Isso ocorre porque as engrenagens planetárias possuem múltiplos dentes em vez de apenas um. Elas também são adequadas para operação intermitente e contínua. Este artigo abordará alguns dos principais benefícios das engrenagens planetárias e suas diferenças em relação às engrenagens de dentes retos.
Embora as engrenagens cilíndricas de dentes retos sejam mais simples do que as engrenagens planetárias, elas apresentam algumas diferenças importantes. Além de serem mais básicas, não exigem cortes ou ângulos especiais. Ademais, o formato dos dentes das engrenagens cilíndricas de dentes retos é muito mais complexo do que o das engrenagens planetárias. O projeto determina onde os dentes fazem contato e quanta potência é transmitida. No entanto, um sistema de engrenagens planetárias será mais eficiente se os dentes forem lubrificados internamente.
Em uma engrenagem planetária, existem três eixos: uma engrenagem solar, um porta-satélites e uma engrenagem anular externa. Uma engrenagem planetária é projetada para permitir que o movimento de um eixo seja interrompido enquanto os outros dois funcionam simultaneamente. Além da operação com dois eixos, as engrenagens planetárias também podem ser usadas em operações com três eixos, chamadas de operações temporárias com três eixos. As operações temporárias com três eixos são possíveis por meio de acoplamento por fricção.
Entre os muitos benefícios das engrenagens planetárias está a sua adaptabilidade. Como a carga é distribuída entre várias engrenagens planetárias, é mais fácil alterar as relações de transmissão, eliminando a necessidade de adquirir uma nova caixa de engrenagens para cada nova aplicação. Outra grande vantagem das engrenagens planetárias é a sua alta resistência a impactos e condições extremas. Isso faz com que sejam utilizadas em diversos setores industriais.

Eles são mais robustos

Um trem de engrenagens epicíclicas é um tipo de transmissão que utiliza eixos concêntricos para entrada e saída. Esse tipo de transmissão é frequentemente usado em veículos com transmissões automáticas, como o Lamborghini Gallardo. Também é utilizado em carros híbridos. Esses tipos de transmissões são mais robustos do que as engrenagens planetárias convencionais. No entanto, exigem mais tempo de montagem do que uma engrenagem de eixos paralelos convencional.
Um sistema de engrenagens epicíclicas possui três componentes básicos: uma engrenagem de entrada, uma engrenagem de saída e um porta-satélites. O número de dentes em cada engrenagem determina a relação entre a rotação de entrada e a rotação de saída. Em alguns casos, um sistema de engrenagens epicíclicas pode ser construído com duas engrenagens planetárias. Uma terceira engrenagem planetária, conhecida como porta-satélites, engrena com a segunda engrenagem planetária e a engrenagem solar para proporcionar reversibilidade. Uma engrenagem anular é composta por diversos componentes, e uma engrenagem planetária pode conter muitas engrenagens.
Um trem de engrenagens epicíclicas pode ser construído de forma que a engrenagem planetária gire dentro do círculo primitivo de uma engrenagem anular externa fixa. Nesse caso, a curvatura do círculo primitivo da engrenagem planetária é chamada de hipocicloide. Quando trens de engrenagens epicíclicas são usados ​​em combinação com uma engrenagem solar, o trem de engrenagens planetárias é composto por ambos os tipos. A engrenagem solar geralmente é fixa, enquanto a engrenagem anular é movida.
As engrenagens planetárias, também conhecidas como engrenagens epicíclicas, são mais duráveis ​​do que outros tipos de transmissões. Como os planetas estão distribuídos uniformemente ao redor do sol, elas possuem uma distribuição uniforme de engrenagens. Por serem mais robustas, suportam torques, reduções e cargas em balanço mais elevados. Também são mais densas em energia e robustas. Além disso, as engrenagens planetárias geralmente podem ser convertidas para diversas relações de transmissão.

Eles têm maior densidade de potência.

A engrenagem planetária e a engrenagem anular de uma transmissão planetária composta formam estágios epicíclicos. Uma parte da engrenagem planetária engrena com a engrenagem solar, enquanto a outra parte aciona a engrenagem anular. Os flancos dos dentes de folga são utilizados apenas quando a transmissão opera com carga invertida. A otimização do fator de assimetria equaliza os fatores de segurança da tensão de contato de uma engrenagem planetária. A tensão de contato admissível (sHPd) e a tensão de contato máxima de operação (sHPc) são equalizadas pela otimização do fator de assimetria.
Além disso, as engrenagens epicíclicas são geralmente menores e requerem menos espaço do que as helicoidais. São comumente usadas como diferenciais em máquinas de fiar de alta velocidade e em teares, onde atuam como um mecanismo de liberação positiva Roper. Elas diferem na quantidade de sobremarcha e na relação de redução que possuem. A relação de sobremarcha varia de quinze por cento a quarenta por cento. Em contrapartida, a relação de redução varia de 0,87:1 a 69%.
A caixa de engrenagens do motor turboélice TV7-117S é a primeira aplicação conhecida de engrenagens epicíclicas com dentes assimétricos. Essa caixa de engrenagens foi desenvolvida pela CZPT Corporation para o avião turboélice Ilyushin Il-114. O arranjo da caixa de engrenagens do TV7-117S consiste em um primeiro estágio planetário-diferencial com três engrenagens planetárias e um segundo estágio coaxial do tipo solar com cinco engrenagens planetárias. Esse arranjo confere às engrenagens epicíclicas a maior densidade de potência.
As engrenagens planetárias são mais robustas e possuem maior densidade de potência do que outros tipos de engrenagens. Elas suportam torques, reduções e cargas em balanço mais elevados. Suas propriedades exclusivas de autoalinhamento também as tornam altamente versáteis em aplicações exigentes. Além disso, são mais compactas e leves. As engrenagens epicíclicas também são mais fáceis de fabricar do que as engrenagens planetárias. E, como bônus, são muito menos caras.

Eles são menores

Engrenagens epicíclicas são pequenos dispositivos mecânicos que possuem uma engrenagem central ("solar") e uma ou mais engrenagens intermediárias externas. Essas engrenagens são fixadas em um porta-satélites ou anel dentado e apresentam múltiplas relações de engrenamento. O dimensionamento e a velocidade do sistema podem ser ajustados dividindo-se a relação de transmissão desejada pelo número de dentes por engrenagem. Esse processo é conhecido como engrenamento e é utilizado em diversos tipos de sistemas de engrenagens.
As engrenagens planetárias, também conhecidas como engrenagens epicíclicas, possuem eixos de entrada e saída dispostos coaxialmente. Cada planeta contém uma engrenagem que engrena com a engrenagem solar. Essas engrenagens são pequenas e fáceis de fabricar. Outra vantagem das engrenagens epicíclicas é seu design robusto. Elas podem ser facilmente convertidas em diferentes relações de transmissão e são altamente eficientes. Além disso, os trens de engrenagens planetárias podem ser projetados para operar em múltiplas direções.
Outra vantagem das engrenagens epicíclicas é o seu tamanho reduzido. Elas são frequentemente usadas em aplicações de pequena escala. O menor custo está associado ao menor tempo de fabricação. As engrenagens epicíclicas não devem ser fabricadas em fresadoras CNC. O porta-engrenagens epicíclicas deve ser fundido e usinado em uma máquina dedicada, que possui várias ferramentas de corte. O porta-engrenagens epicíclicas é menor que a própria engrenagem epicíclica.
Os sistemas de engrenagens epicíclicas consistem em três componentes básicos: um componente de entrada, um de saída e um estacionário. O número de dentes em cada engrenagem determina a relação entre a rotação de entrada e a rotação de saída. Normalmente, esses conjuntos de engrenagens são compostos por três peças separadas: a engrenagem de entrada, a engrenagem de saída e o componente estacionário. Dependendo do tamanho das engrenagens de entrada e de saída, a relação entre os dois componentes é maior que a metade.

Eles têm relações de transmissão mais altas.

As diferenças entre engrenagens epicíclicas e engrenagens convencionais (não epicíclicas) são significativas para diversas aplicações. Em particular, as engrenagens epicíclicas possuem relações de transmissão mais elevadas. Isso ocorre porque as engrenagens epicíclicas exigem múltiplas considerações de engrenamento. Elas são projetadas para calcular o número de ciclos de aplicação de carga por unidade de tempo. A engrenagem solar, por exemplo, opera a +1300 RPM. A engrenagem planetária, por sua vez, opera a +1700 RPM. A engrenagem anular também opera a +1400 RPM, conforme determinado pelo número de dentes em cada engrenagem.
Torque é a força de torção de uma engrenagem, e quanto maior a engrenagem, maior o torque. No entanto, como o torque também é proporcional ao tamanho da engrenagem, raios maiores resultam em torque menor. Além disso, raios menores não movem os carros mais rápido, portanto, relações de transmissão mais altas não permitem atingir velocidades de estrada. O equilíbrio entre velocidade e torque é definido pela relação de transmissão.
As engrenagens planetárias utilizam múltiplos mecanismos para aumentar a relação de transmissão. As que utilizam engrenagens epicíclicas possuem múltiplos conjuntos de engrenagens, incluindo uma engrenagem solar, uma engrenagem anular e duas planetárias. Além disso, as engrenagens planetárias são baseadas em engrenagens helicoidais, cônicas e cilíndricas de dentes retos. Em geral, as relações de transmissão mais elevadas das engrenagens epicíclicas são superiores às das engrenagens planetárias.
Outro exemplo de engrenagens planetárias é a engrenagem planetária composta. Este projeto de engrenagem possui duas engrenagens de tamanhos diferentes em cada extremidade de um mesmo corpo fundido. A extremidade maior engata na engrenagem solar, enquanto a extremidade menor engata no anel. As engrenagens planetárias compostas são, por vezes, necessárias para obter incrementos menores na relação de transmissão. Como em qualquer engrenagem, o alinhamento correto dos pinos planetários é essencial para o funcionamento adequado. Se os planetas não estiverem alinhados corretamente, isso pode resultar em funcionamento irregular ou avaria prematura.

Editor por CX 2023-04-23