Determinación de la profundidad de rebaje óptima para reductoras planetarias

Resumen

En engranajes de transmisión de potencia, las deformaciones de los dientes inducidas por la carga provocan un adelanto del inicio del contacto y un retardo en la finalización del mismo. Ello revela la existencia de un impacto de inicio de engrane y de un empuje de finalización. Ambos contactos se producen fuera de la línea de presión y, por tanto, entre puntos no conjugados de los perfiles, lo que influye negativamente en la suavidad y continuidad del engrane. Sin embargo, no son ambos igualmente nocivos, pues el impacto de inicio supone la presencia de un choque entre la base del diente conductor y la cabeza del diente conducido, que es origen de sobrecarga dinámica, ruido y vibraciones.

Para evitar el impacto de inicio se puede introducir un rebaje de punta en la rueda conducida, lo que retrasa el inicio del contacto, tanto más cuanto más profundo sea el rebaje. La profundidad ideal es la que desplaza el punto de inicio de contacto efectivo al punto teórico, pues profundidades menores reducen pero no eliminan del todo el impacto de inicio, y profundidades mayores, aunque lo eliminan por completo, reducen el intervalo de contacto y, por tanto, el grado de recubrimiento.

Lo anterior plantea un problema en el caso de engranajes planetarios debido a que la profundidad de rebaje ideal –también llamada profundidad ajustada– en el engrane planeta-corona no tiene por qué ser la misma que en el engrane planeta-sol. En el caso de una etapa multiplicadora, como las de los aerogeneradores, el par entra por el porta-planetas y el planeta es la rueda conductora en ambos engranes, con el anillo y con el sol, de manera que, como los rebajes se han de aplicar en las ruedas conducidas –el anillo y el sol–, se pueden practicar con la profundidad requerida en cada caso. En cambio, en etapas planetarias reductoras, muy frecuentes en vehículos eléctricos con motor en rueda, el rebaje se ha de aplicar al planeta, y la profundidad de rebaje se puede ajustar, a lo sumo, para uno de los engranes, pero no para los dos.

En este trabajo se presenta un estudio de la influencia de la profundidad de rebaje del planeta en etapas reductoras de engranajes planetarios rectos, resultado del cual se establece una propuesta de profundidad de rebaje óptima, entendiendo por tal la que hace mínima la amplitud pico-pico del error de transmisión, y por lo tanto la sobrecarga dinámica inducida.